Una delle finiture superficiali utilizzate nella lavorazione è la finitura in ossido nero. Le finiture superficiali sono importanti nella lavorazione di precisione perché possono prolungare la durata e l'aspetto delle parti lavorate. Un problema che hanno molte finiture è che tendono ad aumentare le dimensioni delle parti finite della macchina. Data la necessità di misurazioni accurate per adattarsi correttamente, ciò è dannoso per la funzionalità di queste parti.
La finitura in ossido nero, nota anche come annerimento o brunitura, è un rivestimento di conversione per materiali ferrosi materiales (solitamente acciaio) che fornisce uno strato resistente alla corrosione e migliora l'aspetto estetico del metallo.
Tuttavia, la finitura in ossido nero si distingue rispetto ad altre finiture superficiali metalliche. Ciò è dovuto alla sua capacità di conferire buone proprietà di finitura superficiale su pezzi lavorati con estensione dimensionale minima. Questo articolo esamina il processo di rivestimento in ossido nero, i diversi tipi di finiture in ossido nero, le loro applicazioni e tutto ciò che devi sapere su questa caratteristica finitura superficiale.
Cos'è il rivestimento in ossido nero?
L'ossidazione nera è un processo di conversione chimica che permette di annerire la superficie di un componente senza applicare un rivestimento spesso. A differenza della placcatura o della verniciatura, che aggiungono uno strato più spesso al materiale di base, il processo di conversione chimica utilizza una soluzione chimica per innescare una reazione sulla superficie del componente.
Sebbene l'ossido nero sia più comunemente applicato ai metalli ferrosi (metalli contenenti ferro), esistono metodi per l'ossidazione nera di altri metalli, come rame e acciaio inossidabile, specificamente progettati per resistere alle reazioni superficiali. La finitura è tipicamente nera o nero-bluastra scura. Può essere lucido o opaco, a seconda della finitura pre-processo e del trattamento post-conversione utilizzato dopo l'annerimento.
Esistono diversi nomi per l'ossido nero. Alcuni dei nomi per processi simili di ossido nero sono ossido nero, annerimento, brunitura, brunitura a freddo e brunitura a pistola. Ci sono alcune piccole differenze che esamineremo più avanti. Alcune fonti combinano erroneamente i processi di fosfato nero e ossido nero. Entrambi i processi possono provocare una superficie annerita ma non sono la stessa cosa.
Qual è il processo di applicazione della finitura in ossido nero?
Ci sono cinque passaggi principali coinvolti nel processo di finitura nera e sono:
Detergente
La superficie metallica viene pulita adeguatamente per rimuovere contaminanti come grasso, oli, ruggine o sporco. Questo passaggio è essenziale per garantire la corretta adesione del rivestimento di ossido nero.
risciacquo
Dopo la pulizia, il metallo viene risciacquato per rimuovere eventuali residui di detergenti o detriti. Il risciacquo aiuta a preparare la superficie per le fasi successive del processo.
Decalcificazione/Decapaggio
In questa fase il metallo viene trattato con una soluzione disincrostante o decapante per rimuovere eventuali incrostazioni, ossidi o altre impurità dalla superficie. Lo scopo è quello di creare una superficie pulita e reattiva per il successivo processo di annerimento.
neutralizzante
Questo processo è necessario solo quando le parti finite presentano fori ciechi o fanno parte di un assieme. Ciò comporta il rilavaggio della parte con una soluzione alcalina. Ciò contribuirà a prevenire sbavature che potrebbero danneggiare la superficie della parte.
Deplaccatura
Questa fase condizionale è presente solo quando il pezzo finito viene placcato con un altro materiale (cromo, zinco, cadmio, ecc.). L'operatore deve rimuovere la placcatura dalla parte poiché la finitura con pistola in ossido nero non può essere mantenuta sulle parti placcate.
Finitura ossido nero
Il macchinista applicherà finalmente la finitura qui. Le parti metalliche finite vengono immerse in vasche contenenti varie soluzioni alcaline, come idrossido di sodio e nitrati. Questa fase ha tre temperature che determinano il materiale di rivestimento sulla superficie della parte.
Il processo lascia uno strato di magnetite (Fe2O3) sulla parte sia a temperature elevate (141°C) che basse (90-120°C). Il metodo, tuttavia, deposita uno strato di rame-selenio (Cu2Se) sulla superficie del pezzo a temperatura operativa fredda.
Dopo-Fine
La parte finita è ancora soggetta a corrosione senza la finitura successiva. Questa regola, tuttavia, non si applica alle superfici in acciaio inossidabile brunito o ottone. Questo perché questi metalli sono naturalmente anticorrosivi. Per altre parti metalliche, tuttavia, la finitura successiva è fondamentale. Olio, cera e lacca sono opzioni popolari dopo la finitura.
L'olio è la finitura successiva più comune utilizzata dai macchinisti. Crea una superficie lucida migliorando allo stesso tempo la lubrificazione e la resistenza alla corrosione. La cera produce una superficie più opaca ma ha proprietà lubrificanti e di prevenzione della corrosione superiori. Anche la vernice è una buona opzione, soprattutto se è necessario rifinire rapidamente le parti.
Tipi di finitura in ossido nero
Come accennato in precedenza, esistono varie temperature operative alle quali gli operatori eseguono il processo di finitura con ossido nero. Queste temperature differiscono anche nei diversi tipi di finitura in ossido nero. Loro includono:
Finitura in ossido nero caldo
La finitura nera calda è il tipo di finitura in ossido nero più comunemente utilizzata. Prevede l'immersione del componente in bagni di sale caldo. I bagni salini con soda caustica (NaOH), nitrati e nitriti sono tra i tipi di bagni salini utilizzati. I trasportatori automatizzati spostano i pezzi da un bagno all'altro, influenzando completamente il processo. Questo processo funziona tipicamente nell'intervallo di temperature compreso tra 275 ° F e 295 ° F.
Il mantenimento di questo intervallo di temperature è fondamentale per il processo di rivestimento di ossido nero. Questo perché il processo richiede più tempo a temperature più basse, mentre la superficie della parte completata si arrugginirebbe a temperature più elevate. Al posto della ruggine, a causa dei sali e dell'elevata temperatura delle lamelle, si forma un altro composto di ferro, la magnetite (Fe2O3).
Un altro metodo per applicare il rivestimento di ossido nero caldo viene utilizzato raramente. Prevede l'uso di cloruro di ferro (III). Funziona però solo su superfici in acciaio. Il macchinista ha immerso ripetutamente la parte in acciaio in un bagno di cloruro di ferro (III) e poi in un bagno di acqua calda.
Ossido nero a media temperatura
La temperatura operativa è l'unica differenza tra questo processo e la finitura in ossido nero caldo. Questa posizione ha una temperatura operativa compresa tra 194°F e 248°F. A questa temperatura il metallo può anche trasformarsi in magnetite. Presenta però il vantaggio rispetto alla finitura in ossido nero caldo, che non rilascia fumi caustici durante la lavorazione.
Ossido nero freddo
Questo metodo differisce dagli altri tipi e si chiama ossido nero a temperatura ambiente. Questa procedura applica il seleniuro di rame alla superficie metallica a una temperatura compresa tra 68 e 86 °F. Questo metodo produce una finitura in ossido nero, che non è resistente all'usura come le altre finiture. Ma diventa altrettanto buono dopo l'aggiunta del post-finitura.
Materiali per la finitura in ossido nero
I seguenti materiali sono compatibili con un rivestimento di ossido nero:
Acciaio al carbonio
A causa della sua durabilità e resistenza alla corrosione, il rivestimento di ossido nero è comunemente utilizzato sulle parti in acciaio al carbonio. Viene spesso utilizzato su parti di macchine, utensili e dispositivi di fissaggio.
Acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è spesso utilizzato in ambienti difficili a causa della sua elevata proprietà di resistenza alla corrosione. Le parti in acciaio inossidabile possono beneficiare di un ulteriore strato di protezione dal rivestimento di ossido nero.
Rame
Per ottenere una finitura ebonol c, alle parti in rame viene spesso applicato un rivestimento di ossido nero. Questa è una finitura popolare per impianti idraulici, componenti elettrici e oggetti decorativi.
Zinco
Il rivestimento in ossido nero può anche creare una finitura ebonol z sulle parti in zinco. Questa finitura viene spesso applicata a hardware, parti automobilistiche e oggetti decorativi.
Ottone
L'ottone è un materiale che viene spesso utilizzato nelle applicazioni decorative. Sulle parti in ottone, il rivestimento in ossido nero può creare una finitura distintiva e di lunga durata.
Alluminio
Le parti in alluminio possono essere rifinite in nero applicando un rivestimento in ossido nero. Questa finitura è spesso utilizzata per scopi decorativi e può fornire un'ulteriore protezione dalla corrosione.
Pro e contro della finitura in ossido nero
Ci sono diversi vantaggi nell'utilizzare la finitura in ossido nero per le tue parti. Tuttavia, ha i suoi svantaggi. Questa sezione spiega alcuni dei pro e dei contro della finitura in ossido nero:
Pro
- Migliore protezione contro la corrosione: La resistenza superiore della finitura in ossido nero alla corrosione dei metalli è uno dei suoi principali vantaggi. Crea uno strato protettivo che conferisce ai tuoi componenti metallici la robustezza necessaria per resistere al deterioramento nel tempo.
- Riflessione della luce ridotta: L'ossido nero è la soluzione migliore se stai cercando una superficie non riflettente. Per dispositivi ottici o altre applicazioni in cui i riflessi possono essere fastidiosi, è perfetto.
- Appeal Visivo: La finitura liscia e scura dell'ossido nero conferisce ai componenti metallici un aspetto lucido e standard del settore.
- Primer per finiture aggiuntive: Se desideri applicare un ulteriore trattamento superficiale del metallo alla tua parte, l'ossido nero funziona benissimo come primer.
Contro
- Resistenza alla Corrosione: Sebbene la finitura in ossido nero sia porosa e assorba facilmente l'olio, la protezione dalla corrosione è limitata all'olio o ad altro sigillante utilizzato sulla superficie. L'ossido nero è tra le peggiori finiture metalliche disponibili in termini di resistenza alla corrosione.
- La durata: Una buona finitura in ossido nero non dovrebbe cancellarsi o sfaldarsi, ma non è durevole come molte altre scelte di finitura.
Applicazioni della finitura in ossido nero per progetti lavorati di precisione
Ecco alcune delle applicazioni più comuni per la finitura in ossido nero per progetti lavorati con precisione:
- Applicazioni mediche: Le parti della superficie in ossido nero possono assorbire la luce, rendendole adatte all'uso in dispositivi medici fotosensibili come le macchine a raggi X.
- Strumento di assemblaggio: Le macchine utensili di precisione per la produzione di componenti sono generalmente rifinite in ossido nero. Buoni esempi di tali strumenti sono cuscinetti, elementi di fissaggio e calibri.
- Ricambi auto: La finitura in ossido nero viene utilizzata anche su molti ricambi auto. Si trovano in parti come candele, filtri dell'olio, boccole delle sospensioni, componenti della valvola del freno, ecc.
- Componenti elettrici: I componenti elettrici con finitura in ossido nero includono estrattori, ingranaggi del timer, taglierine, ecc.
Quali sono i fattori da considerare quando si utilizza la finitura in ossido nero
Ci sono alcune cose da notare prima di considerare il processo di finitura in ossido nero e sono:
Applicazioni di parti
Produci pezzi meccanici di precisione per il settore aerospaziale industrie? Oppure le vostre parti sono destinate all'industria medica o automobilistica? Queste sono domande per le quali dovresti già conoscere le risposte. Pertanto, le risposte a queste domande determineranno le vostre decisioni di produzione. In definitiva, la finitura in ossido nero è adattabile e funziona bene per varie applicazioni in vari settori.
Località
Quando si sceglie l'ossido nero come finitura, è anche importante considerare dove si prevede di utilizzare la parte. Se applicate all'interno, le finiture superficiali hanno in genere una durata di vita più lunga. L'ossido nero segue le stesse linee guida. A causa del suo strato sottile, l'ossido nero può sbiadire più rapidamente in ambienti esterni con elevata umidità e temperature costanti.
Aspetto desiderato
I componenti utilizzati in determinate applicazioni devono essere dotati di una finitura estetica di qualità. Alcune parti potrebbero richiedere una finitura opaca o lucida. Ciò influenzerà lo spessore dell'applicazione dell'ossido nero. Quindi, l’aspetto finale desiderato è un’altra considerazione cruciale.
Durata d'uso prevista
Scegliere l'appropriato finitura superficiale per i pezzi meccanici di precisione dipende da quanto tempo prevedi di utilizzarli. Poiché l'ossido nero non arrugginisce, può durare molto a lungo. Tuttavia, altri fattori come l'applicazione della parte e il luogo di utilizzo influiscono su questo fattore.
Difetti comuni e soluzioni per il rivestimento in ossido nero
Ecco alcuni difetti comuni riscontrati quando si utilizza il rivestimento in ossido nero, nonché le soluzioni a questi difetti:
Finiture grigie
Quando la finitura del metallo in ossido nero appare con una tinta grigia invece del colore nero previsto, solitamente è dovuto alle fluttuazioni di temperatura durante il processo di rivestimento in ossido nero. Per risolvere questo problema, assicurarsi che la temperatura dei bagni di sale rimanga a un livello predeterminato e venga mantenuta costantemente durante tutto il processo.
Cancellazioni marroni
Quando viene strofinato sulla superficie, lo sfregamento marrone si verifica quando una parte lavorata con precisione mostra un colore marrone (ruggine). Questo problema è spesso causato da un'elevata concentrazione di ferro colloidale nel bagno salino o dall'utilizzo di temperature più elevate di quelle richieste.
Se si notano delle macchie marroni, sostituire i bagni di sale utilizzati e verificare che la temperatura del bagno di sale sia al livello specificato. Questo dovrebbe risolvere completamente il problema.
Discontinuità nella finitura Ossido Nero
Le discontinuità nella finitura in ossido nero si verificano quando alcune zone del pezzo finito non sono adeguatamente coperte. Questo di solito è il risultato di impurità sulla superficie della parte metallica.
Per risolvere questo problema, eseguire nuovamente la parte attraverso il processo di pulizia. Dopo aver assicurato un'adeguata pulizia, è possibile ripetere il processo di rivestimento in ossido nero per una finitura completa e uniforme.
Test prestazionali per la finitura in ossido nero
I due test prestazionali più diffusi per la finitura in ossido nero sono:
Prova dell'oscenità
Questa procedura prevede di testare fisicamente la durabilità della finitura sulla superficie metallica. È utile anche verificare se sono presenti residui neri sulla superficie metallica. Prima di applicare la finitura successiva, sembra che i macchinisti sfreghino le mani sulla superficie del metallo. Se si verifica un problema con il processo di rivestimento in ossido nero, la finitura si cancellerà. In caso contrario la procedura si considera andata a buon fine.
Test di umidità relativa
Questo test dimostra quanto sia resistente alla corrosione la parte in ossido nero. Il test esamina la capacità della parte in ossido nero di resistere all'acqua con un'umidità relativa del 100%.
Scegli la finitura in ossido nero per i tuoi pezzi meccanici di precisione
Le finiture superficiali sulle parti lavorate con precisione sono un modo importante per migliorare la qualità di queste parti. La finitura in ossido nero è popolare per il basso costo di applicazione e l'ampia gamma di applicazioni. Sebbene la finitura delle parti lavorate sia eccellente, per realizzarla correttamente è necessaria esperienza nel campo della lavorazione.
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