机械加工中使用的表面处理之一是黑色氧化处理。 表面光洁度在精密加工中非常重要，因为它们可以延长加工零件的使用寿命和外观。 许多表面处理所面临的一个问题是它们往往会增加成品精密机器零件的尺寸。 考虑到需要精确的测量才能正确安装，这对这些部件的功能是有害的。
黑色氧化表面处理，也称为发黑或喷枪发蓝，是黑色金属的转化涂层 材料s（通常是钢），提供耐腐蚀层并增强金属的美观性。
然而，与其他金属表面处理相比，黑色氧化处理显得尤为突出。 这是因为它能够以最小的尺寸延伸赋予机加工零件良好的表面光洁度特性。 本文回顾了黑色氧化物涂层工艺、不同类型的黑色氧化物饰面、它们的应用以及您需要了解的有关这种独特表面饰面的所有信息。
什么是黑色氧化涂层？
黑氧化是一种化学转化工艺，无需添加厚涂层即可使零件表面变黑。与电镀或涂层（在基材上添加较厚的涂层）不同，化学转化工艺使用化学溶液促使零件表面发生反应。
虽然黑色氧化最常应用于黑色金属（含铁金属），但也有一些方法可以对其他金属（例如铜和不锈钢）进行黑色氧化，专门设计用于抵抗表面反应。 表面处理通常为黑色或深蓝黑色。 它可以是光面的或哑光的，具体取决于预处理处理和黑化后使用的后转换处理。
黑色氧化物有几种不同的名称。 类似的黑色氧化工艺的一些名称包括黑色氧化、黑化、发蓝、冷发蓝和枪发蓝。 有一些细微的差别，我们稍后会讨论。 一些来源错误地将黑色磷酸盐和黑色氧化工艺结合起来。 这两种过程都会导致表面变黑，但并不相同。
黑色氧化处理的过程是怎样的？
黑色处理过程涉及五个主要步骤，它们是：
清洁
正确清洁金属表面，去除油脂、油、铁锈或污垢等污染物。 此步骤对于确保黑色氧化物涂层的适当附着力至关重要。
漂洗
清洁后，冲洗金属以去除任何残留的清洁剂或碎屑。 冲洗有助于为后续工艺步骤做好表面准备。
除鳞/酸洗
在此步骤中，用除垢或酸洗溶液对金属进行处理，以去除表面的任何氧化皮、氧化物或其他杂质。 目的是为后续的黑化过程创造一个干净且具有反应性的表面。
中和
仅当成品零件具有盲孔或属于组件的一部分时才需要执行此过程。 这需要用碱性溶液重新清洗零件。 这将有助于防止渗漏，渗漏可能会损坏零件的表面。
脱镀
仅当成品零件镀有另一种材料（铬、锌、镉等）时，才会出现此条件阶段。 机械师必须对零件进行脱镀，因为电镀零件上无法保持黑色氧化枪饰面。
氧化黑面漆
机械师最终将在这里进行表面处理。 将成品金属部件浸入装有各种碱性溶液（例如氢氧化钠和硝酸盐）的罐中。 此阶段具有三个温度，用于确定零件表面上的涂层材料。
该工艺在高温 (2°C) 和低温 (3-141°C) 下都会在零件上留下磁铁矿涂层 (Fe90O120)。 然而，该方法在低温操作水平下在零件表面沉积铜硒涂层 (Cu2Se)。
后整理
如果没有进行后处理，成品零件仍然容易腐蚀。 然而，该规则不适用于由黑色氧化不锈钢或黄铜制成的表面。 这是因为这些金属具有天然的抗腐蚀性。 然而，对于其他金属零件，后处理至关重要。 油、蜡和漆是流行的后饰面选择。
油是机械师最常用的后处理剂。 它创造了光滑的表面，同时还提高了润滑性和耐腐蚀性。 蜡会产生较暗淡的表面，但具有优异的润滑和防腐蚀特性。 清漆也是一个不错的选择，特别是当您需要快速完成零件时。
黑色氧化处理的类型
如前所述，机械师执行黑色氧化精加工工艺的操作温度有多种。 不同类型的黑色氧化表面处理的这些温度也不同。 他们包括：
热黑色氧化表面处理
热黑饰面是最常用的黑色氧化饰面类型。 它需要将组件浸入热盐浴中。 所使用的盐浴种类包括苛性钠 (NaOH)、硝酸盐和亚硝酸盐盐浴。 自动运输机将零件从一个浴槽移动到另一个浴槽，从而完全影响整个过程。 该过程通常在 275°F 至 295°F 的温度范围内运行。
保持这个温度范围对于黑色氧化物涂层工艺至关重要。 这是因为在较低温度下该过程需要更长的时间，而在较高温度下完成零件的表面会生锈。 由于盐和板条的高温，形成了另一种铁化合物磁铁矿（Fe2O3），而不是铁锈。
另一种应用热黑色氧化涂层的方法很少使用。 它涉及使用氯化铁 (III)。 然而，它仅适用于钢表面。 机械师将钢部件反复浸入氯化铁 (III) 浴中，然后浸入热水浴中。
中温氧化黑
操作温度是该工艺与热黑色氧化表面处理之间的唯一区别。 此位置的工作温度在 194°F 到 248°F 之间。 在此温度下金属也可能变成磁铁矿。 然而，它比热黑色氧化物表面有一个优势，后者在工作时不会释放腐蚀性烟雾。
冷氧化黑
这种方法与其他类型不同，被称为室温黑色氧化。 该程序将硒化铜应用于 68 至 86°F 之间的金属表面。 这种方法产生黑色氧化表面，其耐磨性不如其他表面。 但是，添加后处理后，它变得同样好。
黑色氧化处理材料
以下材料与黑色氧化物涂层兼容：
碳素钢
由于其耐用性和耐腐蚀性，黑色氧化涂层通常用于碳钢零件。 它经常用于机器零件、工具和紧固件。
不锈钢
不锈钢因其高耐腐蚀性能而经常在恶劣的环境中使用。 不锈钢零件可以受益于黑色氧化涂层的额外保护层。
铜
为了实现乌木 c 表面处理，经常在铜部件上涂上黑色氧化涂层。 这是一种流行的管道装置、电气元件和装饰品的饰面。
锌
黑色氧化涂层还可以在锌零件上形成乌木 z 光洁度。 这种表面处理经常应用于五金、汽车零件和装饰品。
黄铜
黄铜是一种经常用于装饰应用的材料。 在黄铜零件上，黑色氧化涂层可以创造独特且持久的表面效果。
铝
铝部件可通过涂上黑色氧化物涂层获得黑色表面。这种表面通常用于装饰目的，并可提供额外的防腐保护。
黑色氧化表面处理的优点和缺点
对零件使用黑色氧化表面处理有几个优点。 然而，它也有其缺点。 本节解释了黑色氧化表面处理的一些优点和缺点：
优点
- 改进的防腐蚀保护：黑色氧化饰面卓越的耐金属腐蚀性是其主要优点之一。 它会形成一层保护层，为您的金属部件提供抵御随时间推移而损坏所需的坚固性。
- 光反射减弱：如果您正在寻找不反光表面，黑色氧化物是您的最佳选择。 对于光学设备或其他眩光可能令人烦恼的应用，它是完美的。
- 视觉吸引力：黑色氧化物的光滑深色表面使您的金属部件具有抛光的行业标准外观。
- 额外饰面的底漆：如果您想对零件进行额外的金属表面处理，黑色氧化物非常适合作为底漆。
缺点
- 耐腐蚀性：虽然黑色氧化物表面是多孔的并且容易吸收油，但腐蚀保护仅限于表面上使用的油或其他密封剂。 就耐腐蚀性而言，黑色氧化物是最差的金属表面处理之一。
- 耐久性验证：良好的黑色氧化饰面不应磨损或剥落，但它不如许多其他饰面选择那么耐用。
黑色氧化表面处理在精密加工项目中的应用
以下是精密加工项目中黑色氧化表面处理的一些最常见应用：
- 医疗应用：黑色氧化物表面部件可以吸收光线，适合用于 X 光机等感光医疗设备。
- 组装工具：部件制造精密机床通常采用黑色氧化处理。 此类工具的好例子是轴承、紧固件和量规。
- 汽车零件：许多汽车零部件也使用黑色氧化处理。 它们用于火花塞、机油滤清器、悬架衬套、制动阀组件等零件中。
- 电气元件：经过黑色氧化处理的电气元件包括脱模器、计时器齿轮、切割器等。
使用黑色氧化饰面时需要考虑哪些因素
在考虑黑色氧化处理工艺之前，需要注意一些事项，它们是：
零件应用
你们生产航空航天精密加工零件吗 行业？ 或者您的零件是用于医疗或汽车行业吗？ 这些问题您应该已经知道答案。 因此，对这些问题的回答将决定您的制造决策。 最后，黑色氧化表面处理具有适应性强，适用于各个行业的各种应用。
地点
选择黑色氧化物作为表面处理时，考虑您计划使用该部件的位置也很重要。 当应用于室内时，表面饰面通常具有更长的使用寿命。 黑色氧化物遵循相同的准则。 由于其层薄，黑色氧化物在高湿度和恒温的室外环境中可能会更快褪色。
期望的外观
某些应用中使用的组件必须具有一定的优质美观效果。 有些零件可能需要哑光或光面饰面。 这将影响黑色氧化物的应用厚度。 因此，所需的最终外观是另一个重要的考虑因素。
预期使用时间
选择合适的 表面处理 精密加工零件取决于您计划使用它们的时间。 因为黑色氧化物不会生锈，所以可以使用很长时间。 然而，其他因素（例如零件的应用和使用位置）也会影响此因素。
黑色氧化涂层常见缺陷及解决方法
以下是使用黑色氧化涂层时遇到的一些常见缺陷，以及这些缺陷的解决方法：
灰色饰面
当黑色氧化物金属饰面呈现灰色而不是预期的黑色时，通常是由于黑色氧化物涂层过程中的温度波动造成的。 为了解决这个问题，请确保盐浴的温度保持在预定水平，并在整个过程中始终保持不变。
棕色擦掉
当在表面上摩擦时，当精密加工的零件呈现棕色（生锈）颜色时，就会发生棕色擦痕。 这个问题通常是由于盐浴中胶体铁浓度过高或使用的温度高于所需温度造成的。
如果您发现棕色擦痕，请更换正在使用的盐浴并验证盐浴温度是否处于指定水平。 这应该可以完全解决问题。
黑色氧化表面处理不连续性
当成品零件的某些斑块没有被充分覆盖时，黑色氧化表面就会出现不连续性。 这通常是由于金属零件表面存在杂质造成的。
要解决此问题，请通过清洁过程重新运行零件。 确保正确清洁后，您可以重复黑色氧化涂层过程，以获得全面且均匀的表面效果。
黑色氧化表面处理的性能测试
黑色氧化表面处理的两种流行的性能测试是：
黑粉病测试
此过程涉及物理测试金属表面上的饰面的耐久性。 验证金属表面是否有黑色残留物也是有益的。 在进行后处理之前，机械师似乎会用手在金属表面上摩擦。 如果黑色氧化涂层工艺出现问题，漆面就会被擦掉。 如果没有成功，则该过程被视为成功。
相对湿度测试
该测试显示黑色氧化物部件的耐腐蚀性能如何。 该测试检查黑色氧化物部件在 100% 相对湿度下的耐水能力。
为您的精密加工零件选择黑色氧化表面处理
精密加工零件的表面光洁度是提高这些零件质量的重要途径。 黑色氧化饰面因其应用成本低、应用范围广而广受欢迎。 虽然机加工零件的光洁度非常好，但要正确完成它需要机加工领域的专业知识。
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