Must oksiid ehk mustamine on mustmaterjalide, roostevaba terase, vase ja vasesulamite, tsingi, pulbriliste metallide ja hõbejoodise konversioonikate.[1]Seda kasutatakse kerge korrosioonikindluse lisamiseks, välimuse parandamiseks ja valguse peegelduse minimeerimiseks.[2]Maksimaalse korrosioonikindluse saavutamiseks peab must oksiid olema õli või vahaga immutatud.[3]Üks selle eeliseid teiste kattekihtide ees on minimaalne kogunemine.
1. Raudmaterjal
Tavaline must oksiid on magnetiit (Fe3O4), mis on pinnal mehaaniliselt stabiilsem ja tagab parema korrosioonikaitse kui punane oksiid (rooste) Fe2O3.Kaasaegsed tööstuslikud lähenemisviisid musta oksiidi moodustamiseks hõlmavad allpool kirjeldatud kuuma ja keskmise temperatuuriga protsesse.Oksiid võib tekkida ka anodeerimisel elektrolüütilise protsessiga.Traditsioonilisi meetodeid kirjeldatakse sinatamist käsitlevas artiklis.Need pakuvad huvi ajalooliselt ja on kasulikud ka harrastajatele, et moodustada vähese varustusega ja ilma mürgiste kemikaalideta ohutult musta oksiidi.
Madala temperatuuriga oksiid, mida kirjeldatakse ka allpool, ei ole konversioonikate – madala temperatuuriga protsess ei oksüdeeri rauda, vaid ladestub vase seleeniühendi.
1.1 Kuum must oksiid
Materjali pinna magnetiidiks (Fe3O4) muutmiseks kasutatakse 141 °C (286 °F) kuumi naatriumhüdroksiidi, nitraatide ja nitritite vanni.Auruplahvatuse vältimiseks tuleb vanni perioodiliselt lisada vett.
Kuum mustamine hõlmab osa kastmist erinevatesse mahutitesse.Tavaliselt "kastetakse" toorik paakide vahel transportimiseks automatiseeritud osakanduritega.Need mahutid sisaldavad järjekorras leeliselist puhastusvahendit, vett, seebikivi temperatuuril 140,5 °C (284,9 °F) (mustandav ühend) ja lõpuks hermeetikut, mis on tavaliselt õli.Seebikivi ja kõrgendatud temperatuur põhjustavad metalli pinnale Fe2O3 (punane oksiid; rooste) asemel Fe3O4 (must oksiid).Kuigi see on füüsiliselt tihedam kui punane oksiid, on värske must oksiid poorne, nii et kuumutatud osale kantakse õli, mis tihendab selle, "vajudes" sellesse.Kombinatsioon hoiab ära töödeldava detaili korrosiooni.Mustamisel on palju eeliseid, peamiselt:
Mustamist saab teha suurte partiidena (ideaalne väikeste osade jaoks).
Märkimisväärne mõõtmete mõju puudub (mustumisprotsess tekitab umbes 1 µm paksuse kihi).
See on palju odavam kui sarnased korrosioonikaitsesüsteemid, nagu värvimine ja galvaniseerimine.
Kuuma musta oksiidi vanim ja enim kasutatav spetsifikatsioon on MIL-DTL-13924, mis hõlmab nelja erinevate substraatide protsesside klassi.Alternatiivsed spetsifikatsioonid hõlmavad AMS 2485, ASTM D769 ja ISO 11408.
Seda protsessi kasutatakse teatrirakenduste ja lendavate efektide jaoks mõeldud trosside mustamiseks.
1.2 Keskmise temperatuuriga must oksiid
Nagu kuum must oksiid, muudab keskmise temperatuuriga must oksiid metalli pinna magnetiidiks (Fe3O4).Keskmise temperatuuriga must oksiid aga tumeneb temperatuuril 90–120 °C (194–248 °F), mis on oluliselt vähem kui kuum must oksiid.See on kasulik, kuna see on alla lahuse keemistemperatuuri, mis tähendab, et ei teki söövitavaid aure.
Kuna keskmise temperatuuriga must oksiid on kõige paremini võrreldav kuuma musta oksiidiga, võib see vastata ka sõjalisele spetsifikatsioonile MIL-DTL-13924 ja AMS 2485.
1.3 Külm must oksiid
Külma musta oksiidi, tuntud ka kui toatemperatuuri must oksiid, kasutatakse temperatuuril 20–30 °C (68–86 °F).See ei ole oksiidkonversioonkate, vaid pigem ladestunud vase seleeniühend.Külm must oksiid pakub suuremat tootlikkust ja on mugav majasiseseks mustamiseks.See kate annab samasuguse värvi nagu oksiidkonversioon, kuid kipub kergesti maha hõõruma ja pakub väiksemat kulumiskindlust.Õli, vaha või laki pealekandmine viib korrosioonikindluse samaväärseks kuuma ja keskmise temperatuuriga.Üks külma musta oksiidi protsessi rakendusi oleks tööriistade ja terase arhitektuurse viimistlemise (terase jaoks patina) puhul.Seda tuntakse ka külma sinisena.
2. Vask
Vaskoksiidi peegeldav peegeldus.svg
Vase must oksiid, mida mõnikord tuntakse ka kaubanime Ebonol C all, muudab vase pinna vaskoksiidiks.Protsessi toimimiseks peab pind sisaldama vähemalt 65% vaske;vähem kui 90% vasesisaldusega vaskpindu tuleb esmalt eeltöödelda aktiveeriva töötlusega.Valmis kate on keemiliselt stabiilne ja väga nakkuv.See on stabiilne kuni 400 °F (204 °C);sellest kõrgemal temperatuuril kate laguneb alusvase oksüdeerumise tõttu.Korrosioonikindluse suurendamiseks võib pinda õlitada, lakida või vahatada.Seda kasutatakse ka eeltöötlusena värvimisel või emailimisel.Pinnaviimistlus on tavaliselt satiin, kuid selle saab muuta läikivaks, kattes läbipaistva kõrgläikega emailiga.
Mikroskoopilisel skaalal tekivad pinnaviimistlusele dendriidid, mis püüavad valgust kinni ja suurendavad imavust.Selle omaduse tõttu kasutatakse katet lennunduses, mikroskoopias ja muudes optilistes rakendustes, et minimeerida valguse peegeldust.
Trükkplaatides (PCB-des) tagab musta oksiidi kasutamine klaaskiust laminaadikihtide parema nakkumise.PCB kastetakse hüdroksiidi, hüpokloriti ja kupraati sisaldavasse vanni, mis tühjeneb kõigis kolmes komponendis.See näitab, et must vaskoksiid pärineb osaliselt kupraadist ja osaliselt PCB vaskahelast.Mikroskoopilisel uurimisel puudub vask(I)oksiidikiht.
Kohaldatav USA sõjaline spetsifikatsioon on MIL-F-495E.
3. Roostevaba teras
Roostevaba terase kuum must oksiid on söövitavate, oksüdeerivate ja väävlisoolade segu.See mustab 300- ja 400-seeriaid ning sademetega karastatud 17-4 PH roostevaba terase sulamid.Lahust saab kasutada malmil ja pehmel madala süsinikusisaldusega terasel.Saadud viimistlus vastab sõjaväe spetsifikatsioonile MIL-DTL-13924D Class 4 ja pakub kulumiskindlust.Must oksiidviimistlust kasutatakse kirurgilistel instrumentidel valgusintensiivses keskkonnas, et vähendada silmade väsimist.
Roostevaba terase tumenemine toatemperatuuril toimub roostevaba terase pinnale sadestunud vask-seleniidi autokatalüütilise reaktsiooni tulemusena.See pakub väiksemat kulumiskindlust ja samasugust korrosioonikaitset kui kuummustmisprotsess.Üks toatemperatuuril mustamise rakendus on arhitektuurne viimistlus (roostevaba terase patina).
4. Tsink
Tsingi musta oksiidi tuntakse ka kaubanime Ebonol Z all. Teine toode on Ultra-Blak 460, mis mustab tsingitud ja tsingitud pindu ilma kroomi ja tsinki survevalusid kasutamata.
Postitusaeg: 23.11.2021