سیاهکاری بر روی فلزات آهنی یک نوع پوشش دهی تبدیلی است. پوشش از طریق یک واکنش شیمیایی با آهن موجود در فلز ایجاد میگردد. این واکنش شیمیایی یک سطح محافظی را بوجود میآورد. یک پوشش تبدیلی سیاهکاری به آلیاژهای آهن اعمال میشود و این در حالتی است که نمک های اکسید کننده با آهن (Fe+2) واکنش داده و آن را به شکل آهن مغناطیسی (Fe+3) یا (Fe2o3) در میآورند که در حقیقت اکسید مشکی آهن یا همان سیاهکاری است. اکسید سیاهرگی بر روی آهن ایجاد میشود. البته فلزات دیگر نظیر: مس، برنج، فولاد ضد زنگ نیز قابلیت تشکیل اینچنین پوشش هایی را نیز دارند. اکسید سیاه یک ظاهر مشکی ماتی بر روی قطعات فلزی فوق با هزینه پایین ایجاد مینماید.
به طور کلی دو نوع سیاهکاری معرف است:
• سیاهکاری گرم
• سیاهکاری سرد.
اکسید سیاه (بلک اکساید – Black Oxide) بر روی آلیاژهای آهنی را میتوان با استفاده از حمام نمک مذاب در دمای حدود C⁰ 315 یا بالاتر و محلول سیاه کاری سرد در دمای محیط و یا محلول قلیایی پایه آب جوشان در دما135-148 درجه سانتیگراد بدست آورد که مورد اول سیاهکاری گرم و مورد دوم سیاهکاری سرد نامیده میشود.
کنترل حمامهای مذاب در دماهای بالا در سیاهکاری گرم بسیار مشکل است و از اینرو پوشش حاصل رنگی یکنواخت بدست نمیآورد. محلولهای سرد نیز اغلب بجای رنگ سیاه، رنگ خاکستری ایجاد میکنند و پوشش حاصل از این نوع حمامها دوام زیادی نخواهد داشت. از اینرو، از فرایندهای سیاه کاری سرد نمیتوان پوشش اکسیدی با رنگ سیاه خالص و یکدست بدست آورد. این پوششها اغلب حاوی ترکیبی از مس و سلنیم بوده و بسیاری از مشخصه های فنی و استانداردهای بخش های خودرو سازی و نظامی را تامین میکنند.
محلول های قلیایی جوشان بر پایه آب متداول ترین روش سیاه کاری میباشند. پوشش حاصل از این روش رنگ سیاه قوی تر و یکنواخت تری را ایجاد میکند.
پوشش اکسید سیاه اغلب برای فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، فولادهای ابزار و قالب سازی و چدن ها بکار میرود. فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای مسی را نیز میتوان سیاه کاری نمود.
پوشش سیاه کاری فولاد از مگنتیت (اکسید آهن سه ظرفیتی) تشکیل میشود که نتیجه اکسیداسیون آهن و اکسیژن هوا یا یون های اکسید کننده موجود در محلول های پایه آب یا نمک های مذاب است.
فرایند قلیایی داغ سبب تشکیل پوشش اکسیدی بر روی سطح قطعه غوطه ور در محلول قلیایی در حال جوش(135-148⁰C) حاوی نمک های اکسید کننده میشود. درجه حرارت جوشیدن بر پایه مقدار نمک های حمام تعیین میشود. در دماهای بالاتر از 148⁰C، اکسید ایجاد شده به قرمز تغییر رنگ داده و زنگ میزند. دماهای پایین تر از 135⁰C، که نشاندهنده غلظت پایین نمک های موجود در حمام است، سبب کاهش سرعت فرایند میشود. درجه حرارت جوش با افزودن نمک های مصرفی (افزایش دما) یا رقیق کردن محلول(کاهش دما) تنظیم میشود.
مراحل فرایند قلیایی داغ
همانطوری که میدانیم محلول های گرم قلیایی باید در محدوده دمایی بین 146-135 درجه سانتی گراد قرار گیرد تا بتواند عمل اکسیداسیون و تشکیل پوشش تبدیلی را بخوبی انجام دهد. درجه حرارت جوش در اینجا، درجه حرارت جوشش محلول حاوی نمک های فلزات قلیایی و نمک قلیایی است. در درجه حرارت بالای 146 درجه سانتی گراد، پوشش اکسیداسیون حاصله، به صورت رنگ قرمز و زنگ زدگی است و در زیر درجه حرارت 135 درجه سانتی گراد فرآیند اکسیداسیون خیلی آهسته میشود. عملیات سیاهکاری در طی 30-20 دقیقه انجام میشود.
نمونه هایی از ترکیب شیمیایی محلول های قلیایی داغ
سیاهکاری سرد یک فرآیند پوشش دهی غیر تبدیلی جهت ایجاد لایه سیاهرنگ از اسید فسفریک حاوی ترکیبات سلینیم و مس است. سیاهکاری سرد در واقع پوشش اکسید واقعی نیست. این پوشش از پوشش سیاهکاری گرم black oxide نرم تر است. رنگ پوشش سیاهکاری سرد پایدار و ثابت نیست و امکان دارد که از روی سطح با سایش برداشته شود.
البته اعمال پوشش سیاهکاری سرد ساده تر است و خطرات کمتری نسبت به فرایند سیاهکاری گرم دارد.
معمولا این نوع حمام ها اگر به صورت مداوم مورد استفاده قرار گیرند تقریبا به اندازه 5% از آب خود را از دست میدهند. بنابراین بهتر است که این میزان آب قبل از هر مرحله کاری، جبران شود. معمولا PH این نوع محلولهای قلیایی گرم 13 به بالا است.
محلول های قلیایی گرم دارای اجزایی مانند هیدروکسید سدیم، نیتریت سدیم، نیترات سدیم میباشند که فرمولاسیون نسل اول سنتی بعضی از آنها به شرح ذیل است.
در این فرایند یک پوشش سیاه غیر تبدیلی از محلول های اسید فسفریک حاوی ترکیبات سلنیم و مس بدست میآید. پوشش سیاه حاصل به واقع یک اکسید نیست. این پوشش، نرم تر از پوشش های اکسیدی سیاه است. رنگ پوشش های سرد پایدار نبوده و با مالش از روی سطح پاک میشود. روش سرد به عنوان جایگزینی ساده و کم خطر تر از محلول های قلیایی جوشان بکار میرود.
پروسه نمک مذاب شامل نمک های اکسید کننده مذاب است. اکسیژن حاصل از این نمک ها با اتم های آهن واکنش داده و لایه اکسید را ایجاد میکنند.
مخلوطی از نیترات و نیتریت سدیم به مقدار مساوی برای آماده سازی حمام های مذاب استفاده میشود. نقطه ذوب چنین ترکیب یوتکتیکی در حدود C250⁰ است. محدوده دمایی حمام های مذاب C⁰ 288-343 است. در مورد فولادهای زنگ نزن از دماهای بالاتر حدود C 482⁰ استفاده میشود.
1-تمیزکاری و چربیگیری قطعات فلزی
2-شستشوی قطعات فلزی به مدت 3-15 دقیقه
3-زنگ زدایی و شستشویی اسیدی
4-شستشوی قطعات
5-سیاهکاری قطعات در محلول جوش قلیایی با دمای تقریبی 135 – H6 درجه سانتی گراد
6- شستشوی قطعات
7-آب بندی و پرداختکاری نهایی (پوشش تکمیلی اضافی مانند :روغن، واکس یا رنگ)
مقاومت خوردگی: افزایش عمر کاری و مدت زمان انبارداری قطعات
مقاومت به سایش و دوام: پوشش های تبدیلی سخت در برابر پوسته شدن، ترک خوردن، سایش و خراش مقاومت خوبی دارند.
ضد چسبندگی اصطکاکی: در مواردی که نیاز به تماس قطعات است، سطوح مانع چسبندگی، لایه روانکار پوشش سیاه را در حین تماس و سایش فدا نموده و سطح قطعه را سالم نگه میدارند.
روانکاری: عملیات های نهایی پایه روغن که بعد از فرایند سیاه کاری مرسوم است، علاوه بر حفاظت سطح در برابر خوردگی، سطوح در تماس با هم را صاف تر میسازند.
پایداری ابعادی: فرایندهای سیاه کاری اساسا سبب تغییرات ابعادی(ضخامت لایه پوشش در حد 3-2 میکرون است) نمیشوند که به این معنی است که سطوح سیاه کاری شده خواص سطحی خود را حفظ میکنند. سطوح پولیش شده جلا و پرداخت سطحی، و قطعات عملیات حرارتی شده سختی سطحی خود را حفظ میکنند. از این روش میتوان برای پوشش دهی نهایی قطعات با ابعاد بحرانی و تلرانس های ابعادی بسیار اندک استفاده نمود.
زیبایی ظاهری پوشش: این فرایند سبب ایجاد رنگ سیاه زیبا و تزیینی بر روی سطح قطعه شده و کیفیت سطحی ان را افزایش میدهد.
کاهش براقیت قطعه: این فرایند براقیت قطعه را کاهش میدهد.
جنبه های اقتصادی و بازدهی: فرایند سیاه کاری سبب صرفه جویی در زمان و هزینه در مقایسه با فرایندهای آبکاری و رنگ کاری میشود. این فرایند، روشی ساده و بصرفه برای تامین مقاومت خوردگی قطعات آهنی و فولادی است.
آماده سازی سطحی: جهت بهبود چسبندگی رنگ و لاک های نهایی میتوان از این پوشش به عنوان زیرلایه استفاده نمود.
رسانایی: سیاه کاری، پوششی مناسب برای قطعات الکتریکی است، زیرا فقط در حدود 1% رسانایی قطعه بعد از اعمال این پوشش کاهش مییابد.
مقاوم به تغییر رنگ در دماهای زیاد: پوشش اکسیدی قادر به تحمل درجه حرارتی بالغ بر 482⁰C پیش از تغییر رنگ است.
عدم تولید بخارات سمی در حین جوشکاری: بر خلاف قطعات رنگ یا آبکاری شده، قطعات سیاه کاری شده هیچگونه بخار سمی در هنگام جوشکاری تولید نمیکنند.
فرایند عاری از تردی: فرایند های نرمال سیاه کاری سبب تردی هیدروژنی نظیر برخی فرایندهای آبکاری و رنگ کاری نمیشوند. این مطلب برای تمام قطعات به غیر قطعات با سختی 55 راکول یا بیشتر و نیز فنرهای بسیار نازک که به شدت به تردی قلیایی حساس میباشند، درست است. این مشکل را میتوان با کنترل زمان فرایند سیاه کاری به حداقل رساند.
دوستدار محیط زیست: بطور معمول هیچ یون فلزی در آب شستشو وجود ندارد که نیازمند عملیات های تصفیه و ... باشد. ولی استفاده از سبدها یا بارل هایی از جنس فولاد زنگ نزن نیازمند مراقبت بیشتر در خصوص غلظت کروم پساب میباشند. تنها محصول جانبی واکنش سیاه کاری، محصول بی ضرر کربنات سدیم است. مقداری از هیدروکسید سدیم نیز از طریق وان های سیاه کاری و تمیزکاری به وان های شستشو انتقال مییابد، ولی اسیدیته نهایی معمولا در محدوده مورد تایید قرار دارد. در غیر این صورت، اسدیته محلول را با اسید رقیق کاهش میدهیم.
مطابق با استاندارد فوق، پوشش های سیاه کاری به 4 نوع زیر تقسیم میشوند:
1- تشکیل اکسید قرمز رنگ ضعیف و بدون چسبندگی که با پاک کردن برطرف میشود.
علل ایجاد و راه حل آنها:
2- اکسید قرمز رنگی که از روی قطعه پاک نمیشود.
علل ایجاد و راه حل آنها:
3- قطعه قرمز رنگ شده است.
علل ایجاد و راه حل آنها:
4- زمینه قهوه ای
علل ایجاد و راه حل آنها:
5- عدم یکنواختی پوشش سیاه(خال خال بودن)
علل ایجاد و راه حل آنها:
6- سیاه لک دار(از روی قطعه پاک میشود)
علل ایجاد و راه حل آنها:
وجود کربن بر روی سطح
وجود زنگ یا لکه های سیاه بر روی سطح پیش از سیاه کاری
طولانی بودن بیش از حد زمان اسید شویی
ارجاع قطعات به مرحله تمیزکاری جهت زنگ برداری
7- عدم سیاه شدن قطعه
علل ایجاد و راه حل آنها:
1- عدم سیاه شدن قطعه
علل ایجاد و راه حل آنها:
2- سیاه لک دار
علل ایجاد و راه حل آنها:
3- پوشش لکه لکه و غیر یکنواخت
علل ایجاد و راه حل آنها:
1- آزمون بازرسی ظاهری
2- آزمون زنگ زدگی (لکه)
3- آزمون نسبی رطوبت
پوشش های سیاه کاری کاربردهای زیادی دارند. از این نوع پوشش ها در ابزارهای ماشینکاری، گیج ها، قطعات دستگاه ها، ابزارهای برشی، ابزارهای ماشینی، قطعات ماشین، شمع های خوردو، قطعات نظامی، فنرها، بیرینگ ها، شافت موتور، رینگ پیستون، قطعات موتور، بوش ها، چرخ دنده ها، والوها، قید و بست ها، قطعات دوربین، تجهیزات اپتیکی و تجهیزات اداری استفاده میشود.
این پوشش ها برای شرایط خورنده شدید مناسب نبوده و به هیچ وجه نمیتوانند جایگزین پوشش هلای فسفاته یا آبکاری شوند. مگر مواردی که مقاومت به خوردگی کمتر مورد تایید باشد. بعد از این فرایند بر روی سطح باقی میمانند.
. پوشش اکسید سیاه اغلب برای فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، فولادهای ابزار و قالب سازی و چدن ها بکار میرود. فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای مسی را نیز میتوان سیاه کاری نمود.
پوشش سیاه کاری فولاد از مگنتیت (اکسید آهن سه ظرفیتی) تشکیل میشود که نتیجه اکسیداسیون آهن و اکسیژن هوا یا یون های اکسید کننده موجود در محلول های پایه آب یا نمک های مذاب است.
زاج کاری زاجکاری
بلک اکساید - زاج کاری
1-آلیاژهای اهنی فولادی
2-آهن
1- سازه ها و تجهیزات نظامی
2- ابزار آلات نظامی
3- صنعت معماری
4- صنعت اتومبیل
5- صنعت چفت و بست ها
6- صنعت سخت افزار
7- صنعت چاپ زنی
8- صنعت ابزار و حدیده سازی
9- کاترهای لوله
10- صنعت خودروهای تفریحی
«اصفهان پوشش» ⚫️⚫️مرکز تخصصی سیاهکاری (BLACK OXIDE) ⚫️⚫️
با کیفیت و قیمت مناسب جهت پوشش دهی انواع قطعات صنعتی و نظامی
جهت دریافت اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید
09138271941