El óxido negro o ennegrecimiento es un recubrimiento de conversión para materiales ferrosos, acero inoxidable, cobre y aleaciones a base de cobre, zinc, metales en polvo y soldadura de plata.[1]Se utiliza para agregar una leve resistencia a la corrosión, mejorar la apariencia y minimizar el reflejo de la luz.[2]Para lograr la máxima resistencia a la corrosión, el óxido negro debe impregnarse con aceite o cera.[3]Una de sus ventajas sobre otros recubrimientos es su acumulación mínima.
1. material ferroso
Un óxido negro estándar es la magnetita (Fe3O4), que es mecánicamente más estable en la superficie y brinda una mejor protección contra la corrosión que el óxido rojo (óxido) Fe2O3.Los enfoques industriales modernos para formar óxido negro incluyen los procesos de temperatura caliente y media que se describen a continuación.El óxido también se puede formar mediante un proceso electrolítico en el anodizado.Los métodos tradicionales se describen en el artículo sobre pavonado.Son de interés histórico y también son útiles para que los aficionados formen óxido negro de forma segura con poco equipo y sin productos químicos tóxicos.
El óxido a baja temperatura, que también se describe a continuación, no es un recubrimiento de conversión; el proceso a baja temperatura no oxida el hierro, sino que deposita un compuesto de cobre y selenio.
1.1 Óxido negro caliente
Se utilizan baños calientes de hidróxido de sodio, nitratos y nitritos a 141 °C (286 °F) para convertir la superficie del material en magnetita (Fe3O4).Se debe agregar agua periódicamente al baño, con los controles adecuados para evitar una explosión de vapor.
El ennegrecimiento en caliente consiste en sumergir la pieza en varios tanques.La pieza de trabajo suele ser "sumergida" por transportadores de piezas automatizados para el transporte entre tanques.Estos tanques contienen, en orden, limpiador alcalino, agua, soda cáustica a 140,5 °C (284,9 °F) (el compuesto ennegrecedor) y finalmente el sellador, que suele ser aceite.La soda cáustica y la temperatura elevada hacen que se forme Fe3O4 (óxido negro) en la superficie del metal en lugar de Fe2O3 (óxido rojo; óxido).Si bien es físicamente más denso que el óxido rojo, el óxido negro fresco es poroso, por lo que luego se aplica aceite a la parte calentada, que la sella al “hundirse” en ella.La combinación evita la corrosión de la pieza de trabajo.Son muchas las ventajas del ennegrecimiento, principalmente:
El ennegrecimiento se puede realizar en lotes grandes (ideal para piezas pequeñas).
No hay un impacto dimensional significativo (el proceso de oscurecimiento crea una capa de aproximadamente 1 µm de espesor).
Es mucho más económico que los sistemas de protección contra la corrosión similares, como la pintura y la galvanoplastia.
La especificación más antigua y más utilizada para el óxido negro caliente es MIL-DTL-13924, que cubre cuatro clases de procesos para diferentes sustratos.Las especificaciones alternativas incluyen AMS 2485, ASTM D769 e ISO 11408.
Este es el proceso que se utiliza para ennegrecer los cables de acero para aplicaciones teatrales y efectos de vuelo.
1.2 Óxido negro de temperatura media
Al igual que el óxido negro caliente, el óxido negro de temperatura media convierte la superficie del metal en magnetita (Fe3O4).Sin embargo, el óxido negro de temperatura media se ennegrece a una temperatura de 90 a 120 °C (194 a 248 °F), mucho menos que el óxido negro caliente.Esto es ventajoso porque está por debajo del punto de ebullición de la solución, lo que significa que no se producen vapores cáusticos.
Dado que el óxido negro de temperatura media es más comparable al óxido negro caliente, también puede cumplir con la especificación militar MIL-DTL-13924, así como con AMS 2485.
1.3Óxido negro frío
El óxido negro frío, también conocido como óxido negro a temperatura ambiente, se aplica a una temperatura de 20 a 30 °C (68 a 86 °F).No es un recubrimiento de conversión de óxido, sino un compuesto de selenio de cobre depositado.El óxido negro frío ofrece una mayor productividad y es conveniente para el ennegrecimiento interno.Este recubrimiento produce un color similar al de la conversión de óxido, pero tiende a borrarse fácilmente y ofrece menos resistencia a la abrasión.La aplicación de aceite, cera o laca aumenta la resistencia a la corrosión a la par con el calor y la temperatura media.Una aplicación para el proceso de óxido negro frío sería en herramientas y acabados arquitectónicos en acero (pátina para acero).También se conoce como azulado en frío.
2. Cobre
Reflectancia especular de óxido cúprico.svg
El óxido negro para cobre, a veces conocido con el nombre comercial Ebonol C, convierte la superficie del cobre en óxido cúprico.Para que el proceso funcione, la superficie debe tener al menos un 65% de cobre;para superficies de cobre que tienen menos del 90% de cobre, primero se debe tratar previamente con un tratamiento activador.El recubrimiento terminado es químicamente estable y muy adherente.Es estable hasta 400 °F (204 °C);por encima de esta temperatura, el recubrimiento se degrada debido a la oxidación del cobre base.Para aumentar la resistencia a la corrosión, la superficie se puede aceitar, lacar o encerar.También se utiliza como pretratamiento para pintar o esmaltar.El acabado de la superficie suele ser satinado, pero se puede volver brillante revistiéndolo con un esmalte transparente de alto brillo.
A escala microscópica, se forman dendritas en el acabado de la superficie, que atrapan la luz y aumentan la capacidad de absorción.Debido a esta propiedad, el recubrimiento se utiliza en aplicaciones aeroespaciales, de microscopía y otras aplicaciones ópticas para minimizar el reflejo de la luz.
En las placas de circuito impreso (PCB), el uso de óxido negro proporciona una mejor adhesión para las capas de laminado de fibra de vidrio.El PCB se sumerge en un baño que contiene hidróxido, hipoclorito y cuprato, que se agota en los tres componentes.Esto indica que el óxido de cobre negro proviene parcialmente del cuprato y parcialmente del circuito de cobre de la PCB.Bajo examen microscópico, no hay capa de óxido de cobre (I).
Una especificación militar estadounidense aplicable es MIL-F-495E.
3. Acero inoxidable
El óxido negro caliente para acero inoxidable es una mezcla de sales cáusticas, oxidantes y de azufre.Ennegrece las series 300 y 400 y las aleaciones de acero inoxidable 17-4 PH endurecidas por precipitación.La solución se puede utilizar en hierro fundido y acero dulce con bajo contenido de carbono.El acabado resultante cumple con la especificación militar MIL-DTL–13924D Clase 4 y ofrece resistencia a la abrasión.El acabado de óxido negro se utiliza en instrumentos quirúrgicos en entornos con mucha luz para reducir la fatiga ocular.
El ennegrecimiento a temperatura ambiente del acero inoxidable se produce por una reacción autocatalítica del depósito de seleniuro de cobre en la superficie del acero inoxidable.Ofrece menos resistencia a la abrasión y la misma protección contra la corrosión que el proceso de ennegrecimiento en caliente.Una aplicación para el ennegrecimiento a temperatura ambiente es en acabados arquitectónicos (pátina para acero inoxidable).
4. Cinc
El óxido negro para zinc también se conoce con el nombre comercial Ebonol Z. Otro producto es Ultra-Blak 460, que ennegrece las superficies galvanizadas y galvanizadas sin usar cromo ni zinc fundido.
Hora de publicación: 23-nov-2021