Покрытие из тетраоксида трижелеза на стали: принципы, преимущества, применение

Покрытие из триоксида железа, также известное как «черное окрашивание» или «фермитная обработка», представляет собой метод обработки поверхности который чернит поверхность стальных материалов, как следует из названия. Однако на самом деле он не «окрашивает ее в черный цвет». Для создания черной пленки на поверхности используется химическая реакция. Черное окрашивание имеет ряд преимуществ, таких как способность придавать свойства защиты от ржавчины, дешевизна, отсутствие изменения размеров и сложность отслаивания. Мы подробно объясним принципы, характеристики, процессы и меры предосторожности при черном окрашивании стальных материалов.

Что такое покрытие из тетраоксида трижелеза?

Покрытие тетроксидом трижелеза, также известное как чернение, представляет собой процесс, который образует черную оксидную пленку Fe3O4 (оксид железа (II, III)), известную как «черная ржавчина», на поверхности стали, тем самым защищая внутреннюю часть стали. Помимо чернения и пленки оксида железа (II, III), он также известен под другими названиями, такими как обработка SOB, щелочная обработка тетроксидом трижелеза и щелочное окрашивание.

При выполнении обработки чернением стальные компоненты погружаются в раствор приблизительно 35-45% гидроксида натрия с окислителями (такими как нитрат натрия) и ускорителями реакции при температуре около 130-150°C. В этом процессе железо на поверхности компонента окисляется, образуя вещество, известное как феррат натрия. Впоследствии этот феррат натрия восстанавливается, образуя пленку оксида железа (II, III) на поверхности компонента. Обычно компоненты затем обрабатываются антикоррозионным маслом (путем погружения или нанесения). В конечном итоге характерной особенностью является внешний вид, который напоминает «окрашенный в черный цвет».

Где используется покрытие из триоксида железа?

Тетроксид трижелеза идеально подходит для применений, где необходимо поддерживать точность размеров, желателен привлекательный черный цвет и требуется определенный уровень коррозионной стойкости.

В частности, покрытие Triiron Tetroxide используется для различных применений, включая стальные изделия, такие как винты и болты, различные инструменты, компоненты точного машиностроения, формы, автомобильные детали, предметы интерьера и произведения искусства. Однако оно не подходит для компонентов, предназначенных для использования вне помещений, особенно в местах с высоким уровнем влажности или вблизи моря, поскольку оно может не обеспечить адекватной коррозионной стойкости.

Как работает и протекает процесс финишной обработки тетраоксидом трижелеза?

Процесс Triiron Tetroxide состоит из следующих этапов. Требуемое время составляет около 50 минут, что является значительным преимуществом по сравнению с другими методами обработки поверхности с точки зрения времени обработки.

1. Обезжиривание: Чтобы предотвратить неравномерную окраску во время Triiron Tetroxide, погрузите детали в обезжиривающий раствор при температуре 50-60°C примерно на 2-5 минут, чтобы удалить поверхностные масла и жир. Если детали уже были защищены от ржавчины маслом, вытрите масло тканью перед погружением их в обезжиривающий раствор. Будьте осторожны, чтобы не погружать детали в обезжиривающий раствор слишком долго, так как это может вызвать ржавчину.

2. Промывка: Для обеспечения надлежащего хода нанесения покрытия Triiron Tetroxide тщательно промойте детали, переливая воду, так как оставшийся обезжиривающий раствор может помешать процессу. Если на поверхности деталей есть ржавчина или грязь (сажа и т. п.), может потребоваться дополнительная очистка кислотой. Будьте осторожны при промывке после очистки кислотой, так как добавление даже небольшого количества кислоты в раствор для обработки чернением может привести к его выкипанию.

3. Чернение: Поместите детали в кипящий раствор тетраоксида железа в сетчатой ​​корзине и кипятите их в течение 15-20 минут, помешивая, чтобы обеспечить полное смачивание. Убедитесь, что температура подходящая, так как слишком высокая температура может привести к покраснению деталей. Для деталей с большим количеством плоских поверхностей вам может потребоваться использовать специальные методы подвешивания, чтобы предотвратить появление следов от сетки на обработанных поверхностях.

4. Промывка горячей водой: быстро перенесите детали в горячую воду температурой 50-80°C (примерно на 5-6 секунд) и тщательно промойте их, переливая воду. Будьте осторожны с длительным воздействием воздуха при переносе деталей на стадию промывки горячей водой, так как это может привести к образованию красной ржавчины из-за испарения поверхностной влаги.

5. Промывание: Тщательно промойте детали, переливая воду, гарантируя, что внутренние области достаточно охлаждены. Недостаточное промывание может привести к преждевременному образованию ржавчины.

6. Обработка для предотвращения ржавчины: После обработки чернением обработайте детали маслом, препятствующим образованию ржавчины (погружением или нанесением) и дайте им полностью высохнуть при комнатной температуре. При использовании погружения используйте отдельную корзину, от той, которая использовалась на предыдущих этапах.

Преимущества использования покрытия из триоксида железа на стали

Чернение имеет следующие характеристики и применяется в различных областях:

1. Улучшенная коррозионная стойкость

Черная оксидная пленка (черная ржавчина) на поверхности компонентов прочная и стабильная. Эта пленка помогает частично подавить образование красной ржавчины (коррозии, которая портит железо) на поверхности железа. Кроме того, черная оксидная пленка пористая, с многочисленными мелкими отверстиями и неровностями. Постобработка этих отверстий маслом, препятствующим образованию ржавчины, позволяет предотвратить попадание влаги, что еще больше повышает коррозионную стойкость. Хотя это может не обеспечить тот же уровень коррозионной стойкости, что и цинкование или никелирование, обработка чернением рекомендуется, когда вы хотите обеспечить некоторую коррозионную стойкость, сохранив при этом эстетику. Более того, постобработка маслом, препятствующим образованию ржавчины, может улучшить смазывающую способность инструментов и механических компонентов.

2. Повышенная устойчивость к отслаиванию

Покрытие или окраска подразумевают прикрепление другого слоя материала к поверхности компонентов, что может привести к отслаиванию слоя. С другой стороны, обработка чернением представляет собой процесс, который химически преобразует только поверхность компонента в другое вещество (черную оксидную пленку), делая ее менее склонной к отслаиванию. Ее можно считать относительно долговечной обработкой поверхности.

3. Минимальное влияние на точность размеров

При нанесении покрытия Triiron Tetroxide скорость формирования пленки не очень высокая, что приводит к конечной толщине пленки всего около 1-2 мкм. Кроме того, пленка формируется от поверхности компонента к внутренней части. Поскольку температура обработки ниже 150°C, можно не беспокоиться о деформации компонента из-за тепла. Следовательно, размеры компонента остаются в значительной степени неизменными до и после обработки чернением. Это преимущество делает обработку чернением подходящей для компонентов, требующих высокой точности.

4. Привлекательный внешний вид

Покрытие Triiron Tetroxide придает деталям вид, как будто они были окрашены в черный цвет. Шероховатость поверхности остается неизменной до и после обработки, а детали, которые были глянцевыми до обработки, приобретают глянцевый черный цвет, в то время как те, которые были матовыми, становятся неотражающими черными. Эта характеристика добавляет ощущение роскоши, делая чернение подходящим не только для промышленных изделий, но и для предметов интерьера и искусства.

5. Экономически эффективным

Triiron Tetroxide Finish экономически эффективен, поскольку сырье для раствора для обработки недорогое, а электроды и приспособления не требуются. Если большое количество компонентов обрабатывается вместе в корзине, стоимость обработки на единицу может быть дополнительно снижена. Поскольку компоненты разных размеров и форм могут обрабатываться одновременно, обработка чернением рекомендуется, когда вы хотите обработать различные компоненты, сохраняя при этом низкие затраты.

Что следует учитывать при нанесении покрытия из тетраоксида железа:

Хотя процедура чернения имеет множество преимуществ, следует учитывать некоторые моменты:

– Подходит не для всех материалов: покрытие Triiron Tetroxide подходит для материалов на основе железа. Однако отливки, закаленные детали и детали, вырезанные из проволоки, могут получить черный цвет с красноватым оттенком, а не чисто черный. Кроме того, легированные стали с высоким содержанием хрома или никеля могут стать серыми вместо черных.

– Развитие ржавчины при стирании масла: черная оксидная пленка сама по себе имеет относительно низкую коррозионную стойкость, поэтому, как упоминалось ранее, поверхность обычно обрабатывается маслом, препятствующим образованию ржавчины. Если это масло стирается, влага и воздух могут проникнуть в мелкие отверстия внутри черной оксидной пленки, что приводит к образованию красной ржавчины. Важно знать об ограничениях коррозионной стойкости обработки чернением.

Покрытие Triiron Tetroxide — это метод обработки поверхности, который формирует пленку оксида железа на поверхности стальных компонентов. Он обеспечивает красивый внешний вид, похожий на «окрашенный в черный цвет», сохраняя при этом размерную точность. Его экономичность и способность обеспечивать определенный уровень коррозионной стойкости делают его привлекательным вариантом. Однако важно знать, что некоторые компоненты могут не достигать чистого черного цвета и что эффективность коррозионной стойкости зависит от поддержания поверхностного антикоррозионного масла.