機械加工の表面仕上げの一つに黒染め仕上げがあります。 表面仕上げは、機械加工部品の寿命と外観を延ばすことができるため、精密機械加工では重要です。 多くの仕上げ材が抱える問題の XNUMX つは、完成した精密機械部品の寸法が大きくなる傾向があることです。 適切に取り付けるには正確な測定が必要であることを考えると、これはこれらの部品の機能に悪影響を及ぼします。
黒染めまたはガンブルーイングとも呼ばれる黒色酸化仕上げは、鉄の化成皮膜です。 材料s (通常はスチール) は、耐食性を備えた層を提供し、金属の美的外観を向上させます。
ただし、黒色酸化仕上げは他の金属表面仕上げに比べて目立ちます。 これは、寸法の伸びを最小限に抑えながら、機械加工部品に良好な表面仕上げ特性を与える能力によるものです。 この記事では、黒色酸化被膜のプロセス、さまざまな種類の黒色酸化仕上げ、その用途、およびこの独特の表面仕上げについて知っておくべきことすべてをレビューします。
四三酸化鉄皮膜とは何ですか？
黒色酸化処理とは、厚いコーティングを施すことなく部品の表面を黒くする化学変換プロセスです。めっきやコーティングのように基材の上に厚い層を形成するのではなく、化学変換プロセスでは化学溶液を用いて部品表面で反応を起こさせます。
黒酸化処理は鉄金属 (鉄を含む金属) に最も一般的に適用されますが、銅やステンレス鋼などの他の金属を黒酸化処理する方法もあり、特に表面反応に抵抗するように設計されています。 仕上げは通常、黒または濃い青みがかった黒です。 前処理の仕上げと黒化後に使用される後処理に応じて、光沢またはマットになります。
黒酸化膜にはいくつかの異なる名前があります。 同様の黒色酸化処理の名前には、黒色酸化、黒染め、ブルーイング、コールドブルーイング、ガンブルーイングなどがあります。 いくつかの小さな違いがありますが、後で説明します。 一部のソースでは、黒リン酸塩処理と黒酸化処理処理を誤って組み合わせています。 どちらのプロセスでも表面が黒くなる可能性がありますが、同じではありません。
黒染め仕上げとはどのような工程ですか?
黒仕上げプロセスには XNUMX つの主要なステップが含まれます。それらは次のとおりです。
クレンジング
金属表面は適切に洗浄され、グリース、油、錆、汚れなどの汚染物質が除去されます。 このステップは、黒色酸化皮膜の適切な接着を確保するために不可欠です。
すすぎ
洗浄後、金属はすすがれ、残っている洗浄剤や破片が除去されます。 すすぎは、プロセスの次のステップに向けて表面を準備するのに役立ちます。
スケール除去・酸洗
このステップでは、金属をスケール除去または酸洗溶液で処理して、表面からスケール、酸化物、またはその他の不純物を除去します。 目的は、その後の黒化プロセスに備えて、きれいで反応性の高い表面を作成することです。
中和する
このプロセスは、完成部品に止まり穴がある場合、またはアセンブリの一部である場合にのみ必要です。 これには、アルカリ溶液で部品を再洗浄する必要があります。 これにより、部品の表面を損傷する可能性のあるブリードアウトを防ぐことができます。
メッキ除去
この条件付き段階は、完成部品が別の材料 (クロム、亜鉛、カドミウムなど) でメッキされている場合にのみ存在します。 メッキ部品では黒色酸化ガン仕上げを維持できないため、機械工は部品のメッキを除去する必要があります。
黒酸化物仕上げ
ここで機械工が最終的に仕上げを施します。 完成した金属部品は、水酸化ナトリウムや硝酸塩などのさまざまなアルカリ溶液が入ったタンクに浸漬されます。 この段階には、部品表面のコーティング材料を決定する XNUMX つの温度があります。
このプロセスでは、高温 (2°C) と低温 (3 ～ 141°C) の両方で部品にマグネタイト コート (Fe90O120) が残ります。 ただし、この方法では、低温動作レベルで部品表面に銅セレン コート (Cu2Se) が堆積されます。
フィニッシュ後
後仕上げを行わないと、完成した部品は依然として腐食しやすくなります。 ただし、この規則は黒色酸化ステンレス鋼または真鍮製の表面には適用されません。 これは、これらの金属が自然に耐腐食性を備えているためです。 ただし、他の金属部品の場合は、後仕上げが重要です。 オイル、ワックス、ラッカーが一般的な仕上げ後のオプションです。
オイルは機械工が使用する最も一般的な後仕上げ剤です。 表面に光沢を与え、潤滑性、耐食性も向上します。 ワックスは表面を鈍くしますが、優れた潤滑性と腐食防止特性を備えています。 特にパーツを素早く仕上げる必要がある場合には、ラッカーも良い選択肢です。
四三酸化鉄皮膜仕上げの種類
前述したように、機械工が黒色酸化仕上げプロセスを実行する際の作業温度はさまざまです。 これらの温度は、黒色酸化仕上げの種類によっても異なります。 それらには次のものが含まれます。
熱四三酸化鉄仕上げ
ホットブラック仕上げは、最も一般的に使用される黒染め仕上げのタイプです。 これには、コンポーネントを熱い塩浴に浸す必要があります。 使用される塩浴の種類には、苛性ソーダ (NaOH)、硝酸塩、亜硝酸塩の塩浴があります。 自動搬送装置は部品をある槽から別の槽に移動させ、プロセスに完全な影響を与えます。 このプロセスは通常、275°F ～ 295°F の温度範囲で行われます。
この温度範囲を維持することは、黒色酸化皮膜プロセスにとって非常に重要です。 これは、低温ではプロセスに時間がかかり、高温では完成した部品の表面が錆びてしまうためです。 塩分とスラットの高温により、錆の代わりに、別の鉄化合物である磁鉄鉱 (Fe2O3) が形成されます。
熱黒染めコーティングを施す別の方法はほとんど使用されません。 これには塩化鉄(III)が使用されます。 ただし、それは鋼鉄の表面でのみ機能します。 機械工は鋼部品を塩化鉄 (III) 浴に浸し、次に熱湯浴に浸漬することを繰り返しました。
中温四三酸化鉄皮膜
このプロセスと熱黒染め仕上げの唯一の違いは操作温度です。 この場所の動作温度は 194°F ～ 248°F です。 この温度では金属も磁鉄鉱に変わる可能性があります。 ただし、作業中に腐食性ガスが発生しないため、高温黒色酸化仕上げよりも利点があります。
冷黒酸化皮膜
この方法は他の方法と異なり、常温黒染めと呼ばれます。 この手順では、68 ～ 86°F の温度で金属表面にセレン化銅を塗布します。 この方法では黒色酸化仕上げが生成されますが、他の仕上げほど耐摩耗性はありません。 しかし、アフターフィニッシュを追加すると同様に良くなります。
四三酸化鉄皮膜仕上げの材質
以下の材料は黒色酸化皮膜と互換性があります。
炭素鋼
耐久性と耐食性のため、黒色酸化皮膜は炭素鋼部品によく使用されます。 機械部品、工具、留め具などによく使用されます。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は耐食性が高いため、過酷な環境で頻繁に使用されます。 ステンレス鋼部品は、黒色酸化コーティングによる追加の保護層の恩恵を受けることができます。
銅
エボノール C 仕上げを実現するために、銅部品には黒色酸化コーティングが頻繁に適用されます。 配管器具、電気部品、装飾品などに人気の仕上げです。
亜鉛
黒色酸化皮膜は、亜鉛部品にエボノール Z 仕上げを施すこともできます。 この仕上げは、ハードウェア、自動車部品、装飾品によく使用されます。
真鍮
真鍮は装飾用途によく使用される素材です。 真鍮部品には黒色酸化皮膜を施すことで、独特で長持ちする仕上げを実現します。
アルミ
アルミニウム部品は、黒色酸化皮膜を塗布することで黒色仕上げにすることができます。この仕上げは装飾目的でよく使用され、追加の腐食防止効果も得られます。
四三酸化鉄仕上げの長所と短所
部品に黒色酸化仕上げを使用することには、いくつかの利点があります。 ただし、欠点もあります。 このセクションでは、黒染め仕上げの長所と短所のいくつかについて説明します。
メリット
- 腐食に対する保護の向上: 黒色酸化仕上げの金属腐食に対する優れた耐性は、その主な利点の XNUMX つです。 保護層を形成し、金属コンポーネントに時間の経過による劣化に耐えるのに必要な耐久性を与えます。
- 光の反射の減少: 非反射性の表面をお探しの場合は、黒色酸化膜が最良の選択肢です。 光学機器や、ぎらつきが気になるその他の用途に最適です。
- ビジュアル的なアピール: 黒色酸化膜の滑らかでダークな仕上げにより、金属コンポーネントに洗練された業界標準の外観を与えます。
- 追加仕上げ用プライマー: 部品に追加の金属表面処理を適用したい場合、黒色酸化物はプライマーとして最適です。
デメリット
- 耐食性: 黒色酸化仕上げは多孔質で油を容易に吸収しますが、腐食保護は表面に使用される油またはその他のシーラントに限定されます。 黒色酸化物は、耐食性の点で利用可能な金属仕上げの中で最悪の部類に入ります。
- 耐久性: 優れた黒色酸化仕上げはこすれたり剥げたりすることはありませんが、他の仕上げの選択肢ほど耐久性はありません。
精密機械加工プロジェクトにおける四三酸化鉄皮膜仕上げの用途
精密機械加工プロジェクトにおける黒色酸化仕上げの最も一般的な用途のいくつかを以下に示します。
- 医療アプリケーション: 黒色酸化物の表面パーツは光を吸収するため、X 線装置などの感光性医療機器での使用に適しています。
- 組み立て工具: 部品製造用の精密工作機械は通常、黒色酸化仕上げされています。 このようなツールの良い例としては、ベアリング、ファスナー、ゲージなどがあります。
- 車の部品: 黒染め仕上げは多くの自動車部品にも使用されています。 スパークプラグ、オイルフィルター、サスペンションブッシュ、ブレーキバルブ部品などの部品に含まれています。
- 電気部品: 黒色酸化仕上げを施した電気部品には、ストリッパー、タイマーギア、カッターなどが含まれます。
四三酸化鉄仕上げを使用する際に考慮すべき要素は何ですか?
黒染め仕上げプロセスを検討する前に注意すべき点がいくつかあります。それらは次のとおりです。
部品の用途
航空宇宙用の精密機械部品を製造していますか 産業? それとも、貴社の部品は医療産業や自動車産業向けですか? これらの質問は、あなたがすでに答えを知っているはずです。 したがって、これらの質問への回答によって、製造に関する決定が決まります。 最終的に、黒色酸化仕上げは適応性があり、さまざまな業界のさまざまな用途にうまく機能します。
所在地
仕上げとして黒染めを選択する場合は、その部品を使用する予定の場所を考慮することも重要です。 屋内で使用した場合、表面仕上げは通常より長い寿命を持ちます。 黒染めも同じガイドラインに従います。 黒色酸化膜は層が薄いため、高湿度で一定の温度の屋外環境ではより早く退色する可能性があります。
望ましい外観
特定の用途で使用されるコンポーネントには、高品質の美的仕上げが施されている必要があります。 一部の部品にはマット仕上げまたは光沢仕上げが必要な場合があります。 これは、黒色酸化膜の塗布の厚さに影響します。 したがって、望ましい仕上がりの外観も重要な考慮事項です。
使用予定期間
適切なものを選択する 表面仕上げ 精密機械加工部品の場合は、使用する予定の期間によって異なります。 黒染めは錆びないので長持ちします。 ただし、部品の用途や使用場所などの他の要因がこの要因に影響します。
四三酸化鉄皮膜のよくある欠陥と解決策
ここでは、黒色酸化皮膜を使用するときに発生する一般的な欠陥と、これらの欠陥に対する解決策をいくつか示します。
グレー仕上げ
黒色酸化金属仕上げが予想される黒色ではなく灰色がかって見える場合、通常は黒色酸化コーティングプロセス中の温度変動が原因です。 この問題に対処するには、塩浴の温度が所定のレベルに維持され、プロセス全体を通じて一貫して維持されるようにします。
茶色のこすれ跡
表面をこすると、精密機械加工された部品が茶色 (錆びた) 色に変色し、茶色のこすれが発生します。 この問題は、塩浴中の高濃度のコロイド鉄、または必要以上に高い温度の使用によって引き起こされることがよくあります。
茶色のこすれに気づいた場合は、使用中の塩バスを交換し、塩バスの温度が指定されたレベルにあることを確認してください。 これで問題は完全に解決されるはずです。
黒染め仕上げの不連続性
黒色酸化仕上げの不連続は、完成部品の特定の部分が適切に覆われていない場合に発生します。 これは通常、金属部品の表面の不純物の結果です。
この問題に対処するには、クレンジング プロセスを通じてパーツを再実行します。 適切な洗浄を確保した後、黒色酸化コーティングプロセスを繰り返して、包括的で均一な仕上げを行うことができます。
四三酸化鉄皮膜仕上げの性能試験
黒染め仕上げの一般的な性能テストは次の XNUMX つです。
スマットテスト
この手順には、金属表面の仕上げの耐久性を物理的にテストすることが含まれます。 金属表面に黒い残留物があるかどうかを確認することも有益です。 後仕上げを施す前に、機械工は金属の表面を手でこすっているようです。 黒染め塗装の工程に問題があると、塗装が擦れてしまいます。 失敗した場合、手順は成功したとみなされます。
相対湿度試験
このテストは、黒色酸化物部分の腐食に対する耐性を示します。 このテストでは、相対湿度 100% での黒色酸化物部品の耐水性を検査します。
精密機械加工部品に四三酸化鉄皮膜仕上げを選択する
精密機械加工部品の表面仕上げは、部品の品質を向上させる重要な方法です。 黒染め仕上げは、施工コストが低く、用途が広いため人気があります。 機械加工された部品の仕上がりは優れていますが、正しく仕上げるには機械加工分野の専門知識が必要です。
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