Um dos acabamentos superficiais utilizados na usinagem é o acabamento de óxido preto. Os acabamentos superficiais são importantes na usinagem de precisão porque podem prolongar a vida útil e a aparência das peças usinadas. Um problema que muitos acabamentos enfrentam é que eles tendem a aumentar as dimensões das peças precisas acabadas da máquina. Dada a necessidade de medições precisas para um encaixe adequado, isso é prejudicial à funcionalidade dessas peças.
O acabamento de óxido preto, também conhecido como escurecimento ou azulamento, é um revestimento de conversão para ferrosos materials (geralmente aço) que fornece uma camada resistente à corrosão e melhora a aparência estética do metal.
No entanto, o acabamento de óxido preto se destaca em comparação com outros acabamentos de superfície metálica. Isto se deve à sua capacidade de conferir boas propriedades de acabamento superficial em peças usinadas com extensão mínima de dimensão. Este artigo analisa o processo de revestimento de óxido preto, diferentes tipos de acabamentos de óxido preto, suas aplicações e tudo o que você precisa saber sobre esse acabamento superficial distinto.
O que é revestimento de óxido preto?
A oxidação negra é um processo de conversão química para escurecer a superfície de uma peça sem adicionar uma camada espessa. Ao contrário da galvanoplastia ou do revestimento, que adicionam uma camada mais espessa sobre o material base, um processo de conversão química utiliza uma solução química para provocar uma reação na superfície da peça.
Embora o óxido preto seja mais comumente aplicado a metais ferrosos (metais que contêm ferro), existem métodos para óxido preto de outros metais, como cobre e aço inoxidável, projetados especificamente para resistir a reações superficiais. O acabamento é tipicamente preto ou preto azulado escuro. Pode ser brilhante ou fosco, dependendo do acabamento pré-processamento e do tratamento pós-conversão utilizado após o escurecimento.
Existem vários nomes diferentes para o óxido preto. Alguns dos nomes para processos semelhantes de óxido preto são óxido preto, escurecimento, azulamento, azulamento frio e azulamento de arma. Existem algumas pequenas diferenças que examinaremos mais tarde. Algumas fontes combinam incorretamente os processos de fosfato preto e óxido preto. Ambos os processos podem resultar em uma superfície enegrecida, mas não são iguais.
Qual é o processo de aplicação do acabamento Black Oxide?
Existem cinco etapas principais envolvidas no processo de acabamento em preto, e são elas:
Limpeza
A superfície metálica é limpa adequadamente para remover contaminantes como graxa, óleos, ferrugem ou sujeira. Esta etapa é essencial para garantir a adesão adequada do revestimento de óxido preto.
Lavagem
Após a limpeza, o metal é enxaguado para remover quaisquer agentes de limpeza ou detritos restantes. O enxágue ajuda a preparar a superfície para as próximas etapas do processo.
Descalcificação/Decapagem
Nesta etapa, o metal é tratado com uma solução de descalcificação ou decapagem para remover quaisquer incrustações, óxidos ou outras impurezas da superfície. O objetivo é criar uma superfície limpa e reativa para o posterior processo de escurecimento.
Neutralizando
Este processo só é necessário quando as peças acabadas possuem furos cegos ou fazem parte de uma montagem. Isto implica lavar novamente a peça com uma solução alcalina. Isso ajudará a evitar sangramentos, que podem danificar a superfície da peça.
Desembarque
Esta etapa condicional só está presente quando a peça acabada é revestida com outro material (cromo, zinco, cádmio, etc.). O maquinista deve retirar a chapa da peça porque o acabamento da pistola de óxido preto não pode ser mantido nas peças galvanizadas.
Acabamento de óxido preto
O maquinista finalmente aplicará o acabamento aqui. As peças metálicas acabadas são mergulhadas em tanques contendo diversas soluções alcalinas, como hidróxido de sódio e nitratos. Esta etapa possui três temperaturas que determinam o material de revestimento na superfície da peça.
O processo deixa uma camada de magnetita (Fe2O3) na peça tanto em temperaturas altas (141°C) quanto em baixas (90-120°C). O método, no entanto, deposita uma camada de cobre e selênio (Cu2Se) na superfície da peça no nível operacional de temperatura fria.
Pós-acabamento
A peça acabada ainda está sujeita à corrosão sem o acabamento posterior. Esta regra, entretanto, não se aplica a superfícies feitas de aço inoxidável de óxido preto ou latão. Isso ocorre porque esses metais são naturalmente anticorrosivos. Para outras peças metálicas, entretanto, o acabamento posterior é fundamental. Óleo, cera e laca são opções populares de pós-acabamento.
O óleo é o pós-acabamento mais comum usado pelos maquinistas. Ele cria uma superfície brilhante ao mesmo tempo que melhora a lubrificação e a resistência à corrosão. A cera produz uma superfície mais opaca, mas possui propriedades superiores de lubrificação e prevenção de corrosão. A laca também é uma boa opção, principalmente se você precisa finalizar as peças rapidamente.
Tipos de acabamento de óxido preto
Conforme mencionado anteriormente, existem várias temperaturas operacionais nas quais os maquinistas realizam o processo de acabamento com óxido preto. Estas temperaturas também diferem nos diferentes tipos de acabamento de óxido preto. Eles incluem:
Acabamento de óxido preto quente
O acabamento preto quente é o tipo de acabamento de óxido preto mais comumente usado. Implica submergir o componente em banhos quentes de sal. Banhos de sal com soda cáustica (NaOH), nitratos e nitritos estão entre os tipos de banhos de sal empregados. Transportadores automatizados movimentam as peças de um banho para outro, impactando totalmente o processo. Este processo normalmente opera na faixa de temperatura de 275°F a 295°F.
Manter esta faixa de temperatura é crucial para o processo de revestimento de óxido preto. Isso ocorre porque o processo demora mais em temperaturas mais baixas, enquanto a superfície da peça acabada enferrujaria em temperaturas mais altas. Em vez da ferrugem, outro composto de ferro, a magnetita (Fe2O3), é formado devido aos sais e à temperatura elevada das lâminas.
Outro método de aplicação de revestimento de óxido preto quente raramente é usado. Envolve o uso de cloreto de ferro (III). No entanto, só funciona em superfícies de aço. O maquinista mergulhou repetidamente a peça de aço em banho de cloreto de ferro (III) e depois em banho de água quente.
Óxido preto de temperatura média
A temperatura operacional é a única diferença entre este processo e o acabamento de óxido preto quente. Este local tem uma temperatura operacional entre 194°F e 248°F. O metal também pode se transformar em magnetita nesta temperatura. Porém, tem uma vantagem sobre o acabamento de óxido preto quente, que não libera gases cáusticos durante o trabalho.
Óxido Preto Frio
Este método difere dos outros tipos e é denominado óxido preto à temperatura ambiente. Este procedimento aplica seleneto de cobre à superfície do metal entre 68 e 86°F. Este método produz um acabamento de óxido preto, que não é tão resistente ao desgaste quanto os outros acabamentos. Mas, torna-se igualmente bom depois que o acabamento final é adicionado.
Materiais para acabamento de óxido preto
Os seguintes materiais são compatíveis com um revestimento de óxido preto:
Aço carbono
Devido à sua durabilidade e resistência à corrosão, o revestimento de óxido preto é comumente usado em peças de aço carbono. É freqüentemente usado em peças de máquinas, ferramentas e fixadores.
Aço inoxidável
O aço inoxidável é freqüentemente usado em ambientes agressivos devido à sua alta propriedade de resistência à corrosão. As peças de aço inoxidável podem se beneficiar de uma camada adicional de proteção contra o revestimento de óxido preto.
Cobre
Para obter um acabamento ebonol c, o revestimento de óxido preto é frequentemente aplicado às peças de cobre. Este é um acabamento popular para instalações hidráulicas, componentes elétricos e itens decorativos.
zinco
O revestimento de óxido preto também pode criar um acabamento ebonol z em peças de zinco. Esse acabamento é frequentemente aplicado em ferragens, peças automotivas e itens decorativos.
Resina
O latão é um material frequentemente utilizado em aplicações decorativas. Em peças de latão, o revestimento de óxido preto pode criar um acabamento distinto e duradouro.
Alumínio:
Peças de alumínio podem receber um acabamento preto aplicando um revestimento de óxido preto. Esse acabamento é frequentemente usado para fins decorativos e pode fornecer proteção adicional contra corrosão.
Prós e contras do acabamento de óxido preto
Existem várias vantagens em usar o acabamento óxido preto em suas peças. No entanto, tem suas desvantagens. Esta seção explica alguns dos prós e contras do acabamento de óxido preto:
Prós
- Proteção aprimorada contra corrosão: A resistência superior do acabamento de óxido preto à corrosão do metal é uma de suas principais vantagens. Ele cria uma camada protetora que confere aos componentes metálicos a robustez necessária para resistir à deterioração ao longo do tempo.
- Reflexo de luz diminuído: O óxido preto é sua melhor opção se você procura uma superfície não reflexiva. Para dispositivos ópticos ou outras aplicações onde o brilho pode ser incômodo, é perfeito.
- Apelo visual: O acabamento liso e escuro do óxido preto dá aos seus componentes metálicos uma aparência polida padrão da indústria.
- Primer para acabamentos adicionais: Se você deseja aplicar tratamento adicional de superfície metálica à sua peça, o óxido preto funciona muito bem como primer.
Contras
- Resistência à Corrosão: Embora um acabamento de óxido preto seja poroso e absorva óleo facilmente, a proteção contra corrosão é limitada ao óleo ou outro selante usado na superfície. O óxido preto está entre os piores acabamentos metálicos disponíveis em termos de resistência à corrosão.
- A durabilidade: Um bom acabamento de óxido preto não deve desbotar ou descamar, mas não é tão durável quanto muitas outras opções de acabamento.
Aplicações de acabamento de óxido preto para projetos usinados com precisão
Aqui estão algumas das aplicações mais comuns para acabamento de óxido preto para projetos usinados com precisão:
- As aplicações médicas: As peças de superfície de óxido preto podem absorver luz, tornando-as adequadas para uso em dispositivos médicos fotossensíveis, como máquinas de raios X.
- Ferramenta de montagem: As máquinas-ferramentas de precisão para fabricação de componentes normalmente têm acabamento em óxido preto. Bons exemplos de tais ferramentas são rolamentos, fixadores e medidores.
- Autopeças: O acabamento de óxido preto também é usado em muitas peças automotivas. Eles estão em peças como velas de ignição, filtros de óleo, buchas de suspensão, componentes de válvulas de freio, etc.
- Componentes elétricos: Os componentes elétricos com acabamento em óxido preto incluem decapantes, engrenagens de temporizador, cortadores, etc.
Quais são os fatores a serem considerados ao usar acabamento de óxido preto
Há algumas coisas a serem observadas antes de considerar o processo de acabamento com óxido preto, e são elas:
Aplicações de peças
Você produz peças usinadas de precisão para a indústria aeroespacial? indústrias? Ou suas peças são destinadas às indústrias médica ou automotiva? Estas são perguntas para as quais você já deveria saber as respostas. Como tal, as respostas a estas perguntas determinarão suas decisões de fabricação. No final das contas, o acabamento de óxido preto é adaptável e funciona bem para diversas aplicações em diversos setores.
Localização:
Ao escolher o óxido preto como acabamento, também é importante considerar onde você planeja usar a peça. Quando aplicados em ambientes internos, os acabamentos superficiais normalmente têm vida útil mais longa. O óxido preto segue as mesmas diretrizes. Devido à sua fina camada, o óxido preto pode desaparecer mais rapidamente em ambientes externos com alta umidade e temperaturas constantes.
Aparência desejada
Os componentes utilizados em determinadas aplicações devem vir com algum acabamento estético de qualidade. Algumas peças podem exigir um acabamento fosco ou brilhante. Isto afetará a espessura da aplicação do óxido preto. Portanto, a aparência do acabamento desejado é outra consideração crucial.
Duração pretendida de uso
Escolhendo o apropriado acabamento da superfície para peças usinadas com precisão depende de quanto tempo você planeja usá-las. Como o óxido preto não enferruja, pode durar muito tempo. No entanto, outros fatores, como a aplicação da peça e o local de uso, afetam esse fator.
Defeitos comuns e soluções para revestimento de óxido preto
Aqui estão alguns defeitos comuns encontrados quando você usa revestimento de óxido preto, bem como as soluções para esses defeitos:
Acabamentos Cinzentos
Quando o acabamento metálico de óxido preto aparece com uma tonalidade cinza em vez da cor preta esperada, geralmente é devido a flutuações de temperatura durante o processo de revestimento de óxido preto. Para resolver esse problema, certifique-se de que a temperatura dos banhos de sal permaneça em um nível predeterminado e seja mantida de forma consistente durante todo o processo.
Esfregões marrons
Quando esfregada na superfície, as manchas marrons ocorrem quando uma peça usinada com precisão apresenta uma cor marrom (enferrujada). Este problema é frequentemente causado por uma alta concentração de ferro coloidal no banho de sal ou pelo uso de temperaturas mais altas do que o necessário.
Se notar manchas marrons, substitua os banhos de sal usados e verifique se a temperatura do banho de sal está no nível especificado. Isso deve resolver completamente o problema.
Descontinuidades de acabamento de óxido preto
As descontinuidades no acabamento de óxido preto ocorrem quando certas áreas da peça acabada não são adequadamente cobertas. Isso geralmente é resultado de impurezas na superfície da peça metálica.
Para resolver esse problema, execute novamente a peça durante o processo de limpeza. Depois de garantir a limpeza adequada, você pode repetir o processo de revestimento de óxido preto para um acabamento abrangente e uniforme.
Testes de desempenho para acabamento de óxido preto
Os dois testes de desempenho populares para acabamento de óxido preto são:
Teste de obscenidade
Este procedimento envolve testar fisicamente a durabilidade do acabamento na superfície do metal. Verificar se há algum resíduo preto na superfície do metal também é benéfico. Antes de aplicar o pós-acabamento, os maquinistas parecem esfregar as mãos na superfície do metal. Se houver um problema com o processo de revestimento de óxido preto, o acabamento irá desaparecer. O procedimento é considerado bem-sucedido se não.
Teste de umidade relativa
Este teste mostra quão resistente é a peça de óxido preto à corrosão. O teste examina a capacidade da peça de óxido preto de resistir à água com 100% de umidade relativa.
Escolhendo acabamento de óxido preto para suas peças usinadas com precisão
Os acabamentos superficiais em peças usinadas com precisão são uma forma importante de melhorar a qualidade dessas peças. O acabamento de óxido preto é popular devido ao seu baixo custo de aplicação e ampla gama de aplicações. Embora o acabamento das peças usinadas seja excelente, fazê-lo corretamente requer experiência na área de usinagem.
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