L’une des finitions de surface utilisées dans l’usinage est la finition à l’oxyde noir. Les finitions de surface sont importantes dans l'usinage de précision car elles peuvent prolonger la durée de vie et l'apparence des pièces usinées. L’un des problèmes de nombreuses finitions est qu’elles ont tendance à augmenter les dimensions des pièces de machine précises finies. Étant donné la nécessité de mesures précises pour s'adapter correctement, cela nuit à la fonctionnalité de ces pièces.
La finition à l'oxyde noir, également connue sous le nom de noircissement ou de bleuissement au pistolet, est un revêtement de conversion pour les métaux ferreux. essence de boiss (généralement de l'acier) qui fournit une couche résistante à la corrosion et améliore l'aspect esthétique du métal.
Cependant, la finition en oxyde noir se démarque des autres finitions de surfaces métalliques. Cela est dû à sa capacité à conférer de bonnes propriétés de finition de surface aux pièces usinées avec une extension dimensionnelle minimale. Cet article passe en revue le processus de revêtement à l'oxyde noir, les différents types de finitions à l'oxyde noir, leurs applications et tout ce que vous devez savoir sur cette finition de surface distinctive.
Qu’est-ce que le revêtement d’oxyde noir ?
L'oxydation noire est un procédé de conversion chimique permettant de noircir la surface d'une pièce sans ajout de revêtement épais. Contrairement au plaquage ou au revêtement, qui consistent à ajouter une couche plus épaisse sur le matériau de base, ce procédé utilise une solution chimique pour provoquer une réaction à la surface de la pièce.
Bien que l'oxyde noir soit le plus souvent appliqué aux métaux ferreux (métaux contenant du fer), il existe des méthodes d'oxydation noire d'autres métaux, tels que le cuivre et l'acier inoxydable, spécialement conçues pour résister aux réactions de surface. La finition est généralement noire ou d’un noir bleuâtre foncé. Il peut être brillant ou mat, selon la finition pré-traitement et le traitement post-conversion utilisé après noircissement.
Il existe plusieurs noms différents pour l’oxyde noir. Certains des noms de procédés similaires à l'oxyde noir sont l'oxyde noir, le noircissement, le bleuissement, le bleuissement à froid et le bleuissement au pistolet. Il existe quelques différences mineures que nous reviendrons plus tard. Certaines sources combinent à tort les procédés au phosphate noir et à l’oxyde noir. Les deux processus peuvent entraîner une surface noircie mais ne sont pas identiques.
Quel est le processus d’application de la finition à l’oxyde noir ?
Le processus de finition noire comporte cinq étapes principales :
Nettoyage
La surface métallique est nettoyée correctement pour éliminer les contaminants comme la graisse, les huiles, la rouille ou la saleté. Cette étape est essentielle pour assurer une bonne adhésion du revêtement d’oxyde noir.
Rinçage
Après le nettoyage, le métal est rincé pour éliminer les restes d’agents de nettoyage ou de débris. Le rinçage aide à préparer la surface pour les prochaines étapes du processus.
Détartrage/Décapage
Au cours de cette étape, le métal est traité avec une solution de détartrage ou de décapage pour éliminer toute calamine, oxydes ou autres impuretés de la surface. Le but est de créer une surface propre et réactive pour le processus de noircissement ultérieur.
Neutralisant
Ce processus n'est requis que lorsque les pièces finies comportent des trous borgnes ou font partie d'un assemblage. Cela implique de relaver la pièce avec une solution alcaline. Cela aidera à éviter les saignements qui pourraient endommager la surface de la pièce.
Déplacage
Cette étape conditionnelle n'est présente que lorsque la pièce finie est plaquée avec un autre matériau (chrome, zinc, cadmium, etc.). Le machiniste doit déplaquer la pièce car la finition du pistolet à oxyde noir ne peut pas être conservée sur les pièces plaquées.
Fini oxyde noir
Le machiniste appliquera enfin la finition ici. Les pièces métalliques finies sont plongées dans des réservoirs contenant diverses solutions alcalines, telles que de l'hydroxyde de sodium et des nitrates. Cette étape comporte trois températures qui déterminent le matériau de revêtement sur la surface de la pièce.
Le processus laisse une couche de magnétite (Fe2O3) sur la pièce à des températures élevées (141°C) et basses (90-120°C). Cependant, le procédé dépose une couche de cuivre et de sélénium (Cu2Se) sur la surface de la pièce au niveau de fonctionnement à basse température.
Après-Finition
La pièce finie est toujours sujette à la corrosion sans la finition ultérieure. Cette règle ne s'applique toutefois pas aux surfaces en acier inoxydable à oxyde noir ou en laiton. En effet, ces métaux sont naturellement anticorrosifs. Toutefois, pour d’autres pièces métalliques, la finition est essentielle. L’huile, la cire et la laque sont des options de finition populaires.
L’huile est l’après-finition la plus couramment utilisée par les machinistes. Il crée une surface brillante tout en améliorant la lubrification et la résistance à la corrosion. La cire produit une surface plus terne mais possède des propriétés supérieures de lubrification et de prévention de la corrosion. La laque est également une bonne option, surtout si vous devez finir les pièces rapidement.
Types de finition en oxyde noir
Comme mentionné précédemment, il existe différentes températures de fonctionnement auxquelles les machinistes effectuent le processus de finition à l'oxyde noir. Ces températures diffèrent également selon les différents types de finition à l'oxyde noir. Ils comprennent:
Finition oxyde noir chaud
La finition noire à chaud est le type de finition à l’oxyde noir le plus couramment utilisé. Il s'agit de plonger le composant dans des bains de sels chauds. Les bains de sel de soude caustique (NaOH), de nitrates et de nitrites font partie des types de bains de sel utilisés. Des transporteurs automatisés déplacent les pièces d'un bain à un autre, impactant ainsi complètement le processus. Ce processus fonctionne généralement dans la plage de températures de 275°F à 295°F.
Le maintien de cette plage de température est crucial pour le processus de revêtement à l'oxyde noir. En effet, le processus prend plus de temps à des températures plus basses, alors que la surface de la pièce terminée rouillerait à des températures plus élevées. Au lieu de la rouille, un autre composé de fer, la magnétite (Fe2O3), se forme en raison des sels et de la température élevée des lattes.
Une autre méthode d’application d’un revêtement d’oxyde noir chaud est rarement utilisée. Cela implique l'utilisation de chlorure de fer (III). Cependant, cela ne fonctionne que sur les surfaces en acier. Le machiniste a immergé à plusieurs reprises la pièce en acier dans un bain de chlorure de fer (III) puis dans un bain d'eau chaude.
Oxyde noir à moyenne température
La température de fonctionnement est la seule différence entre ce processus et la finition à l'oxyde noir chaud. Cet emplacement a une température de fonctionnement comprise entre 194°F et 248°F. Le métal peut également se transformer en magnétite à cette température. Cependant, il présente un avantage par rapport à la finition en oxyde noir chaud, qui ne dégage pas de vapeurs caustiques pendant le travail.
Oxyde noir froid
Cette méthode diffère des autres types et est appelée oxyde noir à température ambiante. Cette procédure applique du séléniure de cuivre sur la surface métallique entre 68 et 86°F. Cette méthode produit une finition en oxyde noir, qui n'est pas aussi résistante à l'usure que les autres finitions. Mais cela devient tout aussi bon une fois la finition ajoutée.
Matériaux pour la finition oxyde noir
Les matériaux suivants sont compatibles avec un revêtement d'oxyde noir :
Acier au carbone
En raison de sa durabilité et de sa résistance à la corrosion, le revêtement d’oxyde noir est couramment utilisé sur les pièces en acier au carbone. Il est fréquemment utilisé sur les pièces de machines, les outils et les fixations.
Acier Inoxydable
L'acier inoxydable est fréquemment utilisé dans des environnements difficiles en raison de sa haute résistance à la corrosion. Les pièces en acier inoxydable peuvent bénéficier d’une couche de protection supplémentaire grâce au revêtement d’oxyde noir.
Copper
Pour obtenir une finition ébonol c, un revêtement d'oxyde noir est fréquemment appliqué sur les pièces en cuivre. Il s’agit d’une finition populaire pour les appareils de plomberie, les composants électriques et les objets décoratifs.
Zinc
Le revêtement d'oxyde noir peut également créer une finition ébonol z sur les pièces en zinc. Cette finition est fréquemment appliquée à la quincaillerie, aux pièces automobiles et aux objets décoratifs.
Laiton
Le laiton est un matériau fréquemment utilisé dans les applications décoratives. Sur les pièces en laiton, le revêtement d’oxyde noir peut créer une finition distinctive et durable.
Aluminium
Les pièces en aluminium peuvent être dotées d'une finition noire en appliquant un revêtement en oxyde noir. Cette finition est fréquemment utilisée à des fins décoratives et peut fournir une protection supplémentaire contre la corrosion.
Avantages et inconvénients de la finition oxyde noir
Il y a plusieurs avantages à utiliser la finition oxyde noir pour vos pièces. Cependant, cela présente des inconvénients. Cette section explique certains des avantages et des inconvénients de la finition à l'oxyde noir :
Avantages
- Protection améliorée contre la corrosion: La résistance supérieure du fini oxyde noir à la corrosion des métaux est l'un de ses principaux avantages. Il crée une couche protectrice qui confère à vos composants métalliques la robustesse nécessaire pour résister à la détérioration dans le temps.
- Réflexion lumineuse diminuée: L'oxyde noir est votre meilleure option si vous recherchez une surface non réfléchissante. Pour les appareils optiques ou d'autres applications où l'éblouissement peut être gênant, c'est parfait.
- L'impact visuel: La finition lisse et sombre de l'oxyde noir donne à vos composants métalliques une apparence polie conforme aux normes de l'industrie.
- Apprêt pour finitions supplémentaires: Si vous souhaitez appliquer un traitement de surface métallique supplémentaire à votre pièce, l'oxyde noir fonctionne très bien comme apprêt.
Inconvénients
- Résistance à la corrosion: Bien qu'une finition à l'oxyde noir soit poreuse et absorbe facilement l'huile, la protection contre la corrosion est limitée à l'huile ou à tout autre scellant utilisé sur la surface. L'oxyde noir fait partie des pires finitions métalliques disponibles en termes de résistance à la corrosion.
- Durabilité : Une bonne finition en oxyde noir ne doit pas s'effacer ou s'écailler, mais elle n'est pas aussi durable que de nombreux autres choix de finition.
Applications de la finition en oxyde noir pour les projets usinés avec précision
Voici quelques-unes des applications les plus courantes de la finition à l’oxyde noir pour les projets usinés avec précision :
- Les applications médicales: Les pièces de surface en oxyde noir peuvent absorber la lumière, ce qui les rend adaptées à une utilisation dans des dispositifs médicaux photosensibles comme les appareils à rayons X.
- Outil d'assemblage: Les machines-outils de précision pour la fabrication de composants sont généralement finies en oxyde noir. De bons exemples de tels outils sont les roulements, les fixations et les jauges.
- Pièces d'auto: La finition en oxyde noir est également utilisée sur de nombreuses pièces automobiles. Ils se trouvent dans des pièces telles que des bougies d'allumage, des filtres à huile, des bagues de suspension, des composants de valves de frein, etc.
- Composants électriques: Les composants électriques avec une finition en oxyde noir comprennent des décapants, des engrenages de minuterie, des couteaux, etc.
Quels sont les facteurs à prendre en compte lors de l'utilisation de la finition à l'oxyde noir
Il y a certaines choses à noter avant d’envisager le processus de finition à l’oxyde noir, et ce sont :
Applications de pièces
Produisez-vous des pièces usinées avec précision pour l’aérospatiale secteurs d’activité? Ou vos pièces sont-elles destinées aux industries médicale ou automobile ? Ce sont des questions dont vous devriez déjà connaître les réponses. Ainsi, les réponses à ces questions détermineront vos décisions de fabrication. En fin de compte, la finition en oxyde noir est adaptable et fonctionne bien pour diverses applications dans diverses industries.
Lieu
Lorsque vous choisissez l'oxyde noir comme finition, il est également important de considérer l'endroit où vous prévoyez d'utiliser la pièce. Lorsqu’ils sont appliqués à l’intérieur, les finitions de surface ont généralement une durée de vie plus longue. L'oxyde noir suit les mêmes directives. En raison de sa fine couche, l’oxyde noir peut s’estomper plus rapidement dans des environnements extérieurs présentant une humidité élevée et des températures constantes.
Apparence souhaitée
Les composants utilisés dans certaines applications doivent présenter une finition esthétique de qualité. Certaines pièces peuvent nécessiter une finition mate ou brillante. Cela affectera l’épaisseur de l’application de l’oxyde noir. L’apparence de finition souhaitée est donc une autre considération cruciale.
Durée d'utilisation prévue
Choisir le bon finition de surface pour les pièces usinées avec précision dépend de la durée pendant laquelle vous prévoyez de les utiliser. Comme l’oxyde noir ne rouille pas, il peut durer très longtemps. Cependant, d'autres facteurs tels que l'application de la pièce et le lieu d'utilisation affectent ce facteur.
Défauts courants et solutions pour le revêtement d’oxyde noir
Voici quelques défauts courants rencontrés lorsque vous utilisez un revêtement d’oxyde noir, ainsi que les solutions à ces défauts :
Finitions grises
Lorsque la finition métallique en oxyde noir apparaît avec une teinte grise au lieu de la couleur noire attendue, cela est généralement dû aux fluctuations de température pendant le processus de revêtement en oxyde noir. Pour résoudre ce problème, assurez-vous que la température des bains de sel reste à un niveau prédéterminé et est constamment maintenue tout au long du processus.
Rub-offs bruns
Lorsqu'elles sont frottées sur la surface, des décolorations brunes se produisent lorsqu'une pièce usinée avec précision présente une couleur brune (rouillée). Ce problème est souvent dû à une concentration élevée de fer colloïdal dans le bain de sel ou à l'utilisation de températures plus élevées que celles requises.
Si vous remarquez des taches brunes, remplacez les bains de sel utilisés et vérifiez que la température du bain de sel est au niveau spécifié. Cela devrait complètement résoudre le problème.
Discontinuités de finition en oxyde noir
Des discontinuités dans la finition à l'oxyde noir se produisent lorsque certaines zones de la pièce finie ne sont pas recouvertes de manière adéquate. Ceci est généralement dû aux impuretés présentes à la surface de la pièce métallique.
Pour résoudre ce problème, réexécutez la pièce via le processus de nettoyage. Après avoir assuré un nettoyage adéquat, vous pouvez répéter le processus de revêtement d’oxyde noir pour une finition complète et uniforme.
Tests de performance pour la finition en oxyde noir
Les deux tests de performance populaires pour la finition à l'oxyde noir sont :
Test de charbon
Cette procédure consiste à tester physiquement la durabilité de la finition sur la surface métallique. Vérifier s’il y a des résidus noirs sur la surface métallique est également bénéfique. Avant d'appliquer la finition, les machinistes semblent se frotter les mains sur la surface du métal. S’il y a un problème avec le processus de revêtement d’oxyde noir, la finition s’effacera. Dans le cas contraire, la procédure est considérée comme réussie.
Test d'humidité relative
Ce test montre la résistance de la pièce en oxyde noir à la corrosion. Le test examine la capacité de la pièce en oxyde noir à résister à l'eau à une humidité relative de 100 %.
Choisir une finition en oxyde noir pour vos pièces usinées avec précision
Les finitions de surface des pièces usinées avec précision constituent un moyen important d’améliorer la qualité de ces pièces. La finition à l'oxyde noir est populaire en raison de son faible coût d'application et de sa large gamme d'applications. Si la finition des pièces usinées est excellente, sa réalisation correcte nécessite une expertise dans le domaine de l’usinage.
Zintilon possède l'expertise requise pour divers processus de finition de surface tels que l'anodisation, le placage, le polissage, la peinture, le ponçage, etc. Outre la finition de surface, nous pouvons gérer vos processus d'usinage de précision du début à la fin. Nous avons des experts dans divers services de prototypage rapide, allant de l'usinage CNC à bien d'autres. Obtenez un devis aujourd'hui pour commencer!
Génial, ensemble
