ต้นแบบความแม่นยำออกซิเดชันสีดำ

ออกไซด์สีดำหรือการทำให้ดำคล้ำเป็นการเคลือบผิวสำหรับวัสดุเหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิม ทองแดงและโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบหลัก สังกะสี ผงโลหะ และโลหะบัดกรีเงิน[1]ใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนเล็กน้อย เพื่อรูปลักษณ์ภายนอก และเพื่อลดการสะท้อนแสง[2]เพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด จะต้องชุบออกไซด์สีดำด้วยน้ำมันหรือขี้ผึ้ง[3]ข้อดีอย่างหนึ่งที่เหนือกว่าการเคลือบแบบอื่นๆ คือการสะสมตัวน้อยที่สุด

1. วัสดุเหล็ก
ออกไซด์สีดำมาตรฐานคือแมกนีไทต์ (Fe3O4) ซึ่งมีความเสถียรทางกลไกมากกว่าบนพื้นผิว และให้การป้องกันการกัดกร่อนได้ดีกว่าออกไซด์สีแดง (สนิม) Fe2O3วิธีการทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในการสร้างออกไซด์สีดำรวมถึงกระบวนการที่ร้อนและอุณหภูมิปานกลางที่อธิบายไว้ด้านล่างออกไซด์สามารถเกิดขึ้นได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ในการอโนไดซ์วิธีการแบบดั้งเดิมได้อธิบายไว้ในบทความเกี่ยวกับการบลูอิงพวกมันเป็นที่สนใจในอดีตและยังมีประโยชน์สำหรับมือสมัครเล่นในการสร้างแบล็กออกไซด์อย่างปลอดภัยด้วยอุปกรณ์เพียงเล็กน้อยและปราศจากสารเคมีที่เป็นพิษ

ออกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำซึ่งอธิบายไว้ด้านล่างไม่ใช่สารเคลือบผิว กระบวนการที่อุณหภูมิต่ำจะไม่ทำให้เหล็กออกซิไดซ์ แต่จะสะสมสารประกอบทองแดงซีลีเนียมไว้

1.1 ออกไซด์สีดำร้อน
อ่างน้ำร้อนของโซเดียมไฮดรอกไซด์ ไนเตรต และไนไตรต์ที่อุณหภูมิ 141 °C (286 °F) ใช้เพื่อเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุให้เป็นแมกนีไทต์ (Fe3O4)ต้องเติมน้ำลงในอ่างเป็นระยะ โดยมีการควบคุมที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการระเบิดของไอน้ำ

การทำให้ดำด้วยความร้อนเกี่ยวข้องกับการจุ่มชิ้นส่วนลงในถังต่างๆโดยปกติแล้วชิ้นงานจะถูก "จุ่ม" โดยตัวพาชิ้นส่วนอัตโนมัติสำหรับการขนส่งระหว่างถังตามลำดับ ถังเหล่านี้ประกอบด้วยสารทำความสะอาดอัลคาไลน์ น้ำ โซดาไฟที่อุณหภูมิ 140.5 °C (284.9 °F) (สารประกอบที่ทำให้ดำคล้ำ) และสุดท้ายคือสารเคลือบหลุมร่องฟัน ซึ่งโดยปกติจะเป็นน้ำมันโซดาไฟและอุณหภูมิสูงทำให้ Fe3O4 (ออกไซด์สีดำ) ก่อตัวบนพื้นผิวของโลหะแทนที่จะเป็น Fe2O3 (ออกไซด์สีแดง; สนิม)แม้ว่าจะมีความหนาแน่นทางกายภาพมากกว่าออกไซด์สีแดง แต่ออกไซด์สีดำสดจะมีรูพรุน ดังนั้นน้ำมันจึงถูกนำไปใช้กับส่วนที่ร้อน ซึ่งจะผนึกโดยการ "จม" เข้าไปการผสมผสานป้องกันการกัดกร่อนของชิ้นงานการใส่ร้ายป้ายสีมีข้อดีหลายประการ หลักๆ คือ:

การใส่สีดำสามารถทำได้เป็นชุดใหญ่ (เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก)
ไม่มีผลกระทบด้านมิติที่มีนัยสำคัญ (กระบวนการรมดำจะสร้างชั้นหนาประมาณ 1 µm)
มีราคาถูกกว่าระบบป้องกันการกัดกร่อนที่คล้ายกันมาก เช่น การทาสีและการชุบด้วยไฟฟ้า
ข้อมูลจำเพาะที่เก่าแก่ที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับออกไซด์สีดำร้อนคือ MIL-DTL-13924 ซึ่งครอบคลุมสี่ประเภทของกระบวนการสำหรับพื้นผิวที่แตกต่างกันข้อกำหนดสำรอง ได้แก่ AMS 2485, ASTM D769 และ ISO 11408

นี่คือกระบวนการที่ใช้ในการทำให้ลวดสลิงดำขึ้นเพื่อใช้ในการแสดงละครและเอฟเฟ็กต์การบิน

1.2 ออกไซด์สีดำที่อุณหภูมิปานกลาง
เช่นเดียวกับออกไซด์สีดำร้อน ออกไซด์สีดำที่อุณหภูมิปานกลางจะเปลี่ยนพื้นผิวของโลหะเป็นแมกนีไทต์ (Fe3O4)อย่างไรก็ตาม แบล็กออกไซด์ที่อุณหภูมิกลางจะมีสีดำที่อุณหภูมิ 90–120 °C (194–248 °F) ซึ่งน้อยกว่าออกไซด์สีดำร้อนอย่างมากนี่เป็นข้อดีเพราะอยู่ต่ำกว่าจุดเดือดของสารละลาย หมายความว่าไม่มีควันกัดกร่อนเกิดขึ้น

เนื่องจากแบล็กออกไซด์ที่อุณหภูมิปานกลางเทียบได้กับแบล็กออกไซด์ที่ร้อนที่สุด จึงเป็นไปตามข้อกำหนดทางทหาร MIL-DTL-13924 และ AMS 2485

1.3 ออกไซด์สีดำเย็น
ออกไซด์สีดำเย็นหรือที่เรียกว่าออกไซด์สีดำที่อุณหภูมิห้องถูกนำไปใช้ที่อุณหภูมิ 20–30 °C (68–86 °F)ไม่ใช่สารเคลือบแปลงออกไซด์ แต่เป็นสารประกอบทองแดงซีลีเนียมที่สะสมอยู่ออกไซด์สีดำเย็นให้ผลผลิตสูงกว่าและสะดวกสำหรับการทำให้เป็นสีดำภายในบริษัทการเคลือบนี้ให้สีคล้ายกับสีที่เกิดจากการเปลี่ยนออกไซด์ แต่มีแนวโน้มที่จะหลุดร่อนได้ง่ายและมีความทนทานต่อการขัดถูน้อยกว่าการใช้น้ำมัน แวกซ์ หรือแลคเกอร์ทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนเทียบเท่ากับอุณหภูมิที่ร้อนจัดและปานกลางการใช้งานอย่างหนึ่งสำหรับกระบวนการออกไซด์สีดำเย็นคือการทำเครื่องมือและการตกแต่งทางสถาปัตยกรรมบนเหล็กกล้า (คราบสำหรับเหล็กกล้า)เป็นที่รู้จักกันว่าสีน้ำเงินเย็น

2. ทองแดง
การสะท้อนแบบพิเศษของ cupric oxide.svg
ออกไซด์สีดำสำหรับทองแดง ซึ่งบางครั้งรู้จักกันในชื่อทางการค้าว่า Ebonol C จะเปลี่ยนพื้นผิวของทองแดงให้เป็นคิวปริกออกไซด์สำหรับกระบวนการทำงาน พื้นผิวจะต้องมีทองแดงอย่างน้อย 65%;สำหรับพื้นผิวทองแดงที่มีทองแดงน้อยกว่า 90% จะต้องได้รับการปรับสภาพก่อนด้วยการบำบัดกระตุ้นการเคลือบผิวสำเร็จมีความเสถียรทางเคมีและยึดติดแน่นมากมีความเสถียรสูงถึง 400 °F (204 °C);อุณหภูมิที่สูงกว่านี้ สารเคลือบจะเสื่อมสภาพเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของทองแดงที่ฐานเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน พื้นผิวอาจทาน้ำมัน แลคเกอร์ หรือแว็กซ์นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารเตรียมก่อนทาสีหรือเคลือบฟันพื้นผิวมักจะเป็นผ้าซาติน แต่สามารถเคลือบเงาได้ด้วยการเคลือบด้วยอีนาเมลใสที่มีความเงาสูง

เดนไดรต์จะก่อตัวบนผิวสำเร็จในระดับจุลภาค ซึ่งจะดักจับแสงและเพิ่มความสามารถในการดูดซับเนื่องจากคุณสมบัตินี้ สารเคลือบจึงถูกนำมาใช้ในการบินและอวกาศ กล้องจุลทรรศน์ และการใช้งานด้านแสงอื่นๆ เพื่อลดการสะท้อนแสง

ในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) การใช้ออกไซด์สีดำช่วยให้ชั้นลามิเนตไฟเบอร์กลาสยึดเกาะได้ดีขึ้นPCB จุ่มลงในอ่างที่มีไฮดรอกไซด์ ไฮโปคลอไรต์ และคัพเพต ซึ่งจะทำให้ส่วนประกอบทั้งสามหมดไปสิ่งนี้บ่งชี้ว่าออกไซด์ของทองแดงสีดำมาจาก cuprate และบางส่วนมาจากวงจรทองแดงของ PCBภายใต้การตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ไม่พบชั้นออกไซด์ของทองแดง(I)

ข้อมูลจำเพาะทางทหารของสหรัฐฯ ที่บังคับใช้คือ MIL-F-495E

3. สแตนเลส
ออกไซด์สีดำร้อนสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นส่วนผสมของเกลือกัดกร่อน ออกซิไดซ์ และซัลเฟอร์ทำให้สีดำในซีรีส์ 300 และ 400 และโลหะผสมเหล็กกล้าไร้สนิม 17-4 PH ที่ตกตะกอนสารละลายสามารถใช้กับเหล็กหล่อและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำอย่างอ่อนได้พื้นผิวที่ได้นั้นเป็นไปตามข้อกำหนดทางการทหาร MIL-DTL–13924D Class 4 และมีความทนทานต่อการขีดข่วนผิวเคลือบออกไซด์สีดำใช้กับเครื่องมือผ่าตัดในสภาพแวดล้อมที่มีแสงสว่างมากเพื่อลดความเมื่อยล้าของดวงตา

การเกิดสีดำที่อุณหภูมิห้องสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติของการสะสมของทองแดง-เซเลไนด์บนพื้นผิวเหล็กกล้าไร้สนิมมีความทนทานต่อการขีดข่วนน้อยกว่าและป้องกันการกัดกร่อนแบบเดียวกับกระบวนการทำให้ดำด้วยความร้อนแอปพลิเคชั่นหนึ่งสำหรับการทำให้ดำคล้ำที่อุณหภูมิห้องคือการเคลือบผิวด้านสถาปัตยกรรม (คราบสำหรับสแตนเลส)

4. สังกะสี
ออกไซด์สีดำสำหรับสังกะสีมีชื่อทางการค้าว่า Ebonol Z อีกผลิตภัณฑ์หนึ่งคือ Ultra-Blak 460 ซึ่งทำให้พื้นผิวสังกะสีและสังกะสีเป็นสีดำโดยไม่ต้องใช้โครเมียมและสังกะสีหล่อขึ้นรูป