وبلاگ

فرایندهای بلک اکساید

بلک اکساید
بلک اکساید (Black Oxide) یا سیاه کاری، نوعی پوشش است که بیشتر بر روی فلزات آهنی مانند فولاد به کار برده می شود. پوشش بلک اکساید از طریق واکنش شیمیایی بین فلز و نمک های اکسیدکننده به رنگ مشکی بر روی سطح فلز ایجاد می شود و منجر به افزایش مقاومت به خوردگی و همچنین زیبایی بیشتر قطعه می شود.
از این روش علاوه بر فولاد بر روی فلزات دیگر مانند فولاد ضد زنگ، مس، روی و آلیاژهای بر پایه مس نیز می توان استفاده کرد. بلک اکساید به دو طریق گرم و سرد می تواند انجام شود. تفاوت این دو در دمایی ست که این فرایند در آن اتفاق می افتد. در روش گرم قطعه درون حمامی از محلول قلیایی نمکی در دمای حدود ۱۴۰ درجه فرو برده می شود اما در بلک اکساید سرد این عملیات در دمای محیط انجام می شود. از بلک اکساید عمدتا برای پوشش دهی قطعاتی مانند پیچ ها، واشرها، چاقو و ابزارالات و … استفاده می شود.

مقدمه ای بر بلک اکساید

فرآیند بلک اکساید

فولاد به دلایل مختلف مانند استحکام، در دسترس بودن، قیمت نسبتا پایین، شکل پذیری مناسب، وجود گریدهای مختلف و … از جمله فلزاتی ست که در صنایع مختلف و به خصوص جنبه های عمومی کاربرد بسیار زیادی دارد. البته اینگونه هم نیست که فولاد هیچ عیب ونقصی نداشته باشد. مهمترین مشکل فولادها و به ویژه فولادهای کربنی زنگ زدن آن هاست.

به عبارت دیگر فولاد باید در قبال زنگ زدن محافظت شود و گرنه به مرور قابلیت های خود را از دست میدهد. از طرف دیگر برای برخی از کاربردها که جنبه ی زیبایی دارد ممکن است ظاهر فولاد چندان جذابیتی نداشته باشد به همین دلیل لازم است تا به کمک روش هایی سطح فولاد پرداخت شود. امروزه روش های بسیار زیادی برای پرداخت قطعات سفارشی وجود دارد اما شاید کمتر روشی قابلیت رقابت با بلک اکساید (Black Oxide) را داشته باشد. روش بلک اکساید یا سیاه کاری به دلایل متعدد از محبوبیت ویژه ای برخوردار است.

فرایند پوشش بلک اکساید باعث می شود تا ظاهر فلزاتی مانند فولاد، فولاد ضد زنگ، مس، روی و سایر فلزات آهنی تغییر کند. مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی را بهبود می بخشد و ظاهری جذاب و سیاه رنگ به فلز می دهد. ما در این مقاله به بررسی فرایند بلک اکساید کردن خواهیم پرداخت.

بلک اکساید چیست؟

بلک اکساید یکی از پوشش های تبدیلی است که قطعات فلزی را به صورت سیاه در می آورد. در این فرایند از طریق عملیات الکتروشیمیایی یا شیمیایی سطح مورد نظر پوشش داده می شود.

برای بلک اکساید کردن قطعه فلز درون یک محلول نمک آبی قلیایی فرو برده میشود. این فرایند معمولا در دمای 285 درجه فارنهایت (140 درجه سانتیگراد) انجام می شود.

واکنشی که بین آهن موجود در آلیاژ فلز آهنی و حمام اکسید رخ می دهد ترکیبی به نام مگنتیت(Magnetite) روی سطح فلز تولید می کند. مگنتیت روی سطح قطعه رسوب می کند و یک پوشش سطحی ایجاد می کند.

پوشش بلک اکساید باعث ایجاد ظاهری زیبا بر روی قطعات می شود و ثبات ابعادی را نیز افزایش میدهد. از دیگر مزایای بلک اکساید می توان به کاهش انعکاس نور از سطح اشاره کرد که برای قعطاتی که در گیر تابش نور هستند می تواند بسیار مفید باشد.

با ایجاد پوشش بلک اکساید، ضخامت فولاد افزایش می یابد هر چند این افزایش ضخامت خیلی زیاد نیست اما به تیز کردن موادی مانند پیچ گوشتی و مته کمک می کند.

فرایند بلک اکساید

فرآیند

برای ایجاد یک پوشش بلک اکساید 5 مرحله ی ساده انجام می شود. که شامل تمیز کردن، شستشو، اعمال بلک اکساید، شستشو و پوشش تکمیلی ست.

البته در صورت وجود پوسته یا زنگ زدگی بر روی قطعه ممکن است لازم باشد تا مراحلی مانند رسوب زدایی قلیایی یا اسیدشویی نیز روی قطعه انجام شود. انجام این مراحل پیش از به کار بردن بلک اکساید بسیار ضروری ست. قطعاتی که سوراخ و حفره دارند هم لازم است تا عملیات خنثی سازی یا شستشوی ثانویه روی آنها انجام شود. این کار باعث می شود.

هر گونه آبکاری بر روی قطعات پیش از انجام عملیات بلک اکساید باید از بین برده شود. پس از انجام پوشش تکمیلی ظاهر قطعه به طور کامل تغییر می کند و تاثیر به سزایی بر عملکرد قطعه نیز دارد.

بلک اکساید اگر یک پوشش تکمیلی روی آن ایجاد شود می تواند نتایج بهتری به همراه داشته باشد.

انواع بلک اکساید

روش های مختلفی توسط تولیدکنندگان برای ایجاد بلک اکساید به کار برده می شود. این روش ها را می توان به دو دسته فرایندهای گرم و سرد تقسیم بندی کرد. هر کدام از این روش ها از فرمولاسیون منحصر به فرد خود برای ایجاد یک پوشش منحصر به فرد استفاده می کند. در ادامه دو دسته از این روش ها معرفی خواهند شد.

فرایند بلک اکساید گرم

این فرایند که به آن سیاه کردن گرم یا Hot Blackening نیز گفته می شود شامل فرو بردن قطعه درون حمامی از محلول نمکی قلیایی در دمای بالاست. این حمام داغ معمولا از نیترات، هیدروکسید سدیم و نیتریت تشکیل شده است.

روش بلک اکساید گرم پرکابردتر است و در محیط های صنعتی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. محدوده دمایی که برای این فرایند استفاده می شود نیز بین 135 تا 145 درجه سانتیگراد است.

مقدار نمکی که درون حمام وجود دارد دمای جوش حمام را مشخص می کند. اگر دما از 145 درجه سانتیگراد بیشتر شود زنگ اکسید به قرمزی تمایل پیدا می کند و حالت زنگ زده پیدا می کند. اگر دما از 135 درجه نیز کمتر باشد فرایند اکسیداسیون بسیار کند انجام خواهد گرفت. در روش بلک اکساید گرم می توان دمای جوش را با افزودن نمک یا رقیق کردن محلول تنظیم کرد.

مراحل فرایند بلک اکساید گرم به شرح زیر است:

تمیز کردن: به کمک یک محلول قلیایی و یا روش های مکانیکی قطعه تمیز میشود.

شستشو با آب: به کمک آب مقطر قطعه شسته و تمیز می گردد.

اسید شویی: در این مرحله به وسیله اسید لکه های زنگ زدگی و فیلم های اکسید از روی فلز برداشته می شود.

آبکشی: مجددا قطعه به وسیله آب شسته می شود.

اعمال بلک اکساید: قطعه درون حمام قلیایی داغ به مدت 5 تا 40 دقیقه فرو برده می شود.

شستشو با جریان آب تحت فشار: به کمک یک جریان آب با فشار بالا قطعه شسته می شود.

خشک کردن: قطعه خشک می شود.

عملیات پس از پرداخت: در این مرحله تولید کننده قطعه ی بلک اکساید شده را به وسیله روغن، موم یا لاک پوشش می دهد. این کار باعث زیبایی بیشتر سطح و همچنین افزایش مقاومت قطعه در برابر خوردگی می شود.

فراینک بلک اکساید سرد

عملیات بلک اکساید سرد روشی است که برای پوشش دهی سطح فلز در دمای اتاق انجام می شود. این روش همانند فراید بلک اکساید گرم است تنها شامل تبدیل اکسید نیست. در عوض از سلنیوم مس رسوب شده برای تغییر پوشش محصول استفاده می شود.

محلولی که به کار برده می شود اسید فسفریک است که حاوی مس و سلنیوم است. پوشش بلک اکساید سرد نسبت به گرم نرم تر است. همچنین اجرای آن نیز راحتر می باشد اما از نظر زیبایی ممکن است به اندازه بلک اکساید گرم جذابیت نداشته باشد.

مواد برای پرداخت بلک اکساید

از بلک اکساید برای پوشش دهی قطعات فولادی، فولاد ضد زنگ و سایر فلزات آهنی می توان استفاده نمود. هر چند تولیدکنندگان با ایجاد پوشش های تخصصی از بلک اکساید برای مس و روی نیز استفاده می کنند.

کاربردهای متداول بلک اکساید

بلک

بلک اکساید کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد. دلیل این امر چندان هم دور از ذهن نیست. فرایند بلک اکساید باعث مقاومت در برابر خوردگی و استحکام قطعات برای کاربرد در پزشکی، جراحی و وسایل نظامی و جنگی می شود. در واقع بلک اکساید یک پوشش همه‌کاره است.

برخی از کاربردهای رایج بلک اکساید شامل موارد زیر است:

  • قطعات با کاربرد نظامی مانند اجزای تفنگ، خشاب و …
  • ابزار جراجی در شرایط حساس به نور
  • ابزارهایی مانند شفتها، بلبرینگ، فنر، ابزار برش و …
  • قطعات الکتریکی مانند کلید برق، چرخ دنده تایمر و …
  • قطعات خودرو مانند بست های زیر کاپوت و قوطی های فیلتر روغن

مزایا و معایب پوشش بلک اکساید

پوشش بلک اکساید دارای مزایا و معایبی ست که در ادامه به آن اشاره خواهد شد.

مزایای بلک اکساید کردن قطعات

  • از قطعات در برابر خوردگی محافظت می کند و یک پوشش ماندگار و قابل اعتماد است.
  • با هزینه ی نسبتا کم می توان ظاهری با کیفیت و زیبا برای قطعات ایجاد کرد.
  • خطری برای قطعه ندارد.
  • یک راه حل مقرون به صرفه و ارزان قیمت تر از آبکاری الکتریکی، پوشش پودری و رنگ آمیزی ست.
  • قطعات بلک اکساید شده را می توان به راحتی جوش داد.
  • پوشش بلک اکساید را می توان برای دسته های بزرگی از قطعات اعمال کرد.
  • بلک اکساید باعث افزایش روانکاری می شود.
  • هیچ شکنندگی هیدروژنی ایجاد نمی کند.

معایب بلک اکساید کردن قطعات

  • پوشش بلک اکساید می تواند به راحتی ساییده شود.
  • در هوای گرم پوشش بلک اکساید می تواند به سرعت خراب شده و باعث زنگ زدگی زودرس شود.
مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سبد خرید
سلام، ما از کوکی ها برای بهبود تجربه کاربری شما و ذخیره اطلاعات کاربری شما در وبسایت استفاده میکنیم، با استفاده ما از کوکی ها موافقت میکنید؟