O óxido preto ou escurecimento é um revestimento de conversão para materiais ferrosos, aço inoxidável, cobre e ligas à base de cobre, zinco, metais em pó e solda de prata.[1]Ele é usado para adicionar resistência à corrosão suave, para aparência e para minimizar a reflexão da luz.[2]Para obter resistência máxima à corrosão, o óxido preto deve ser impregnado com óleo ou cera.[3]Uma de suas vantagens sobre outros revestimentos é seu acúmulo mínimo.
1. Material ferroso
Um óxido preto padrão é a magnetita (Fe3O4), que é mecanicamente mais estável na superfície e fornece melhor proteção contra corrosão do que o óxido vermelho (ferrugem) Fe2O3.Abordagens industriais modernas para formar óxido preto incluem os processos a quente e de temperatura média descritos abaixo.O óxido também pode ser formado por um processo eletrolítico em anodização.Os métodos tradicionais são descritos no artigo sobre bluing.Eles são de interesse histórico e também são úteis para amadores para formar óxido preto com segurança com pouco equipamento e sem produtos químicos tóxicos.
O óxido de baixa temperatura, também descrito abaixo, não é um revestimento de conversão - o processo de baixa temperatura não oxida o ferro, mas deposita um composto de cobre e selênio.
1.1 Óxido preto quente
Banhos quentes de hidróxido de sódio, nitratos e nitritos a 141 °C (286 °F) são usados para converter a superfície do material em magnetita (Fe3O4).A água deve ser adicionada periodicamente ao banho, com controles adequados para evitar uma explosão de vapor.
O escurecimento a quente envolve a imersão da peça em vários tanques.A peça de trabalho geralmente é “mergulhada” por transportadores de peças automatizados para transporte entre tanques.Esses tanques contêm, em ordem, limpador alcalino, água, soda cáustica a 140,5 °C (284,9 °F) (o composto de escurecimento) e, finalmente, o selante, que geralmente é óleo.A soda cáustica e a temperatura elevada fazem com que Fe3O4 (óxido preto) se forme na superfície do metal em vez de Fe2O3 (óxido vermelho; ferrugem).Embora seja fisicamente mais denso que o óxido vermelho, o óxido preto fresco é poroso, de modo que o óleo é aplicado à parte aquecida, que a sela “afundando” nela.A combinação evita a corrosão da peça de trabalho.As vantagens do escurecimento são muitas, principalmente:
O escurecimento pode ser feito em grandes lotes (ideal para peças pequenas).
Não há impacto dimensional significativo (o processo de escurecimento cria uma camada de cerca de 1 µm de espessura).
É muito mais barato do que sistemas similares de proteção contra corrosão, como pintura e galvanoplastia.
A especificação mais antiga e amplamente utilizada para óxido preto quente é MIL-DTL-13924, que abrange quatro classes de processos para diferentes substratos.Especificações alternativas incluem AMS 2485, ASTM D769 e ISO 11408.
Este é o processo usado para escurecer cabos de aço para aplicações teatrais e efeitos voadores.
1.2 Óxido preto de temperatura média
Como o óxido preto quente, o óxido preto de temperatura média converte a superfície do metal em magnetita (Fe3O4).No entanto, o óxido preto de temperatura média escurece a uma temperatura de 90–120 °C (194–248 °F), significativamente menos do que o óxido preto quente.Isso é vantajoso porque está abaixo do ponto de ebulição da solução, o que significa que não há vapores cáusticos produzidos.
Como o óxido preto de temperatura média é mais comparável ao óxido preto quente, ele também pode atender à especificação militar MIL-DTL-13924, bem como à AMS 2485.
1.3 Óxido preto frio
O óxido preto frio, também conhecido como óxido preto à temperatura ambiente, é aplicado a uma temperatura de 20–30 °C (68–86 °F).Não é um revestimento de conversão de óxido, mas sim um composto de selênio de cobre depositado.O óxido preto frio oferece maior produtividade e é conveniente para escurecimento interno.Este revestimento produz uma cor semelhante à da conversão de óxido, mas tende a esfregar facilmente e oferece menos resistência à abrasão.A aplicação de óleo, cera ou verniz eleva a resistência à corrosão ao nível do calor e da temperatura média.Uma aplicação para o processo de óxido preto frio seria em ferramentas e acabamento arquitetônico em aço (pátina para aço).Também é conhecido como azul frio.
2. Cobre
Refletância especular de óxido cúprico.svg
O óxido preto para cobre, às vezes conhecido pelo nome comercial de Ebonol C, converte a superfície do cobre em óxido cúprico.Para que o processo funcione a superfície tem que ter pelo menos 65% de cobre;para superfícies de cobre com menos de 90% de cobre, primeiro deve ser pré-tratado com um tratamento ativador.O revestimento acabado é quimicamente estável e muito aderente.É estável até 400 °F (204 °C);acima desta temperatura o revestimento degrada-se devido à oxidação do cobre base.Para aumentar a resistência à corrosão, a superfície pode ser lubrificada, envernizada ou encerada.Também é usado como pré-tratamento para pintura ou esmaltação.O acabamento da superfície geralmente é acetinado, mas pode ficar brilhante com um revestimento de esmalte transparente de alto brilho.
Em escala microscópica, formam-se dendritos no acabamento da superfície, que aprisionam a luz e aumentam a capacidade de absorção.Devido a esta propriedade, o revestimento é usado em aplicações aeroespaciais, microscópicas e outras aplicações ópticas para minimizar a reflexão da luz.
Em placas de circuito impresso (PCBs), o uso de óxido preto proporciona melhor adesão das camadas laminadas de fibra de vidro.O PCB é mergulhado em um banho contendo hidróxido, hipoclorito e cuprato, que se esgota em todos os três componentes.Isso indica que o óxido de cobre preto vem parcialmente do cuprato e parcialmente do circuito de cobre da PCB.Ao exame microscópico, não há camada de óxido de cobre(I).
Uma especificação militar dos EUA aplicável é MIL-F-495E.
3. Aço inoxidável
O óxido preto quente para aço inoxidável é uma mistura de sais cáusticos, oxidantes e de enxofre.Escurece as séries 300 e 400 e as ligas de aço inoxidável 17-4 PH endurecidas por precipitação.A solução pode ser usada em ferro fundido e aço macio de baixo carbono.O acabamento resultante está em conformidade com a especificação militar MIL-DTL–13924D Classe 4 e oferece resistência à abrasão.O acabamento de óxido preto é usado em instrumentos cirúrgicos em ambientes com muita luz para reduzir a fadiga ocular.
O escurecimento do aço inoxidável à temperatura ambiente ocorre pela reação autocatalítica do depósito de seleneto de cobre na superfície do aço inoxidável.Oferece menor resistência à abrasão e a mesma proteção contra corrosão que o processo de escurecimento a quente.Uma aplicação para escurecimento à temperatura ambiente é em acabamentos arquitetônicos (pátina para aço inoxidável).
4. Zinco
O óxido preto para zinco também é conhecido pelo nome comercial Ebonol Z. Outro produto é o Ultra-Blak 460, que escurece superfícies zincadas e galvanizadas sem usar nenhum molde de cromo e zinco.
Horário da postagem: 23 de novembro de 2021