O revestimento de óxido preto é um dos vários tratamentos de superfície utilizados na usinagem. Os tratamentos de superfície são cruciais na usinagem de precisão porque podem aumentar a vida útil e a estética das peças usinadas. Contudo, um problema com muitos tratamentos de superfície é que eles tendem a aumentar as dimensões das peças acabadas da máquina de precisão. Isto afecta negativamente a funcionalidade destas peças, uma vez que são necessárias dimensões precisas para se ajustarem correctamente.
Porém, neste aspecto, o revestimento de óxido preto se destaca em comparação com outras superfícies metálicas. Isto se deve à sua capacidade de transferir as boas propriedades dos revestimentos superficiais para peças usinadas com expansão dimensional mínima. Neste artigo, explicamos o processo de revestimento de óxido preto, os tipos de revestimentos de óxido preto, suas aplicações e tudo o mais que você precisa saber sobre esse revestimento de superfície.
O que é revestimento de óxido preto?
O revestimento de óxido preto é um tipo de revestimento que pertence à categoria de revestimentos de conversão. Um revestimento de conversão é um tipo de revestimento que utiliza um processo químico para criar o revestimento. O nome “óxido preto” vem do fato de que o revestimento torna a cor de qualquer superfície metálica preta/fosca.
Durante a oxidação negra, as peças metálicas processadas são imersas em uma solução alcalina. A solução então converte o ferro da superfície do metal em um composto chamado magnetita. Esta magnetita forma uma camada preta na superfície do metal. Os metais que podem ser oxidados em preto incluem aço inoxidável, pó metálico, cobre, solda de prata, zinco, etc.
Como é aplicado um revestimento de óxido preto?
O processo de revestimento de óxido reverso geralmente inclui cinco etapas:
- limpeza
- Lavar
- Descalcificação/decapagem
- Acabamento em óxido preto
- Depois da formatura
Esta seção explica cada uma dessas etapas em detalhes.
limpeza
Este processo prepara a peça para o revestimento final de óxido preto. Os maquinistas desengorduram e limpam a peça com solução alcalina.
Lavar
Neste processo, a solução alcalina utilizada para limpeza é lavada com água destilada.
Descalcificação/decapagem
Esta etapa só é necessária se as peças apresentarem ferrugem ou incrustações. Todas as manchas de ferrugem e óxido são removidas das peças acabadas embebendo-as em ácido.
Neutralizante
Este processo só é necessário se as peças acabadas possuírem furos cegos ou forem uma montagem de peças. A peça é então lavada com uma solução alcalina. Isso evita sangramentos que podem afetar a superfície da peça.
Desmetalização
Esta condição condicional só ocorre se a peça acabada for revestida com outro material (por exemplo, cromo, zinco, cádmio, etc.). O maquinista deve retirar a peça porque a camada de óxido preto não consegue aderir às peças revestidas.
Acabamento em óxido preto
É aqui que o maquinista finalmente aplica os retoques finais. O maquinista mergulha as peças metálicas acabadas em recipientes contendo diversas soluções alcalinas, como hidróxido de sódio, nitratos e/ou nitratos. Nesta fase existem três temperaturas diferentes que determinam o material de revestimento na superfície da peça.
Em temperaturas altas (141°C) e baixas (90 – 120°C), o processo deixa uma camada de magnetita (Fe2O3) na peça. Porém, em baixas temperaturas de operação, o processo deixa uma camada de cobre selênio (Cu2Se) na superfície da peça.
pós-processamento
Sem pós-tratamento, a peça acabada ainda fica muito suscetível à corrosão. No entanto, esta regra não se aplica a superfícies pretas de aço inoxidável ou latão. Isso ocorre porque esses metais possuem propriedades anticorrosivas inerentes. Porém, para outras peças metálicas, o pós-tratamento é muito importante. Os agentes habituais de pós-tratamento são óleo, cera e verniz.
O óleo é o agente de acabamento mais comumente usado pelos maquinistas. Garante uma superfície brilhante e também melhora as propriedades lubrificantes e anticorrosivas. A cera proporciona uma superfície mais opaca, mas possui propriedades lubrificantes e anticorrosivas ainda melhores. A laca também é uma boa pedida, principalmente se você precisa finalizar as peças rapidamente, pois seca muito rápido.
Tipos de acabamentos de óxido preto
Conforme mencionado anteriormente, existem diferentes temperaturas operacionais nas quais os maquinistas realizam o processo de azulamento. Estas temperaturas também distinguem entre os diferentes tipos de azulamento. Isso inclui:
Acabamento de óxido preto quente
O acabamento preto quente é o tipo mais popular de acabamento de óxido preto. A peça é imersa em banhos de sal com altas temperaturas. Os diferentes banhos de sal utilizados incluem soda cáustica (NaOH), banhos de sal de nitrato e/ou nitrito.
Transportadores automatizados movem as peças de um banho para outro para influenciar totalmente o processo. A faixa de temperatura desse processo é normalmente em torno de 275°F a 295°F.
É importante que a temperatura permaneça dentro desta faixa durante o processo de revestimento com óxido preto. Isso ocorre porque temperaturas mais baixas prolongam o processo, enquanto temperaturas mais altas levariam à ferrugem na superfície da peça acabada.
A combinação dos sais e o aumento da temperatura das aletas cria magnetita (Fe2O3) em vez de ferrugem (outro composto de ferro).
Outro método usado com moderação para aplicar um revestimento de óxido preto quente é usar cloreto férrico. No entanto, só funciona em superfícies de aço. O maquinista mergulha repetidamente a peça de aço em um banho de cloreto férrico e depois em um banho de água quente.
Óxido preto de média temperatura
Este processo é semelhante à oxidação preta a quente e difere apenas na temperatura operacional. A temperatura operacional aqui está entre 90 °C e 120 °C. A esta temperatura o metal também pode ser convertido em magnetita. No entanto, este processo tem a vantagem sobre a oxidação negra a quente, pois não são produzidos fumos corrosivos durante o processo.
Óxido preto frio
Este processo também é chamado de óxido preto à temperatura ambiente e não segue o mesmo método dos outros tipos. Durante este processo, o seleneto de cobre é depositado na superfície do metal a 20 a 30 °C. O resultado deste processo é uma superfície de óxido preto que não é tão resistente ao desgaste quanto as outras. Porém, depois de adicionar o pós-tratamento, fica igualmente bom.
Aplicações de revestimento de óxido preto para projetos de engenharia de precisão
Devido à expansão dimensional mínima que esta superfície proporciona para peças usinadas com precisão, não é surpresa que ela seja popular em vários setores. Outras propriedades, como propriedades de absorção de luz, resistência ao desgaste, etc., tornam-no uma excelente superfície, apesar do seu baixo preço. Nesta seção compilamos algumas aplicações da superfície de óxido preto:
Aplicações médicas
Devido às propriedades de absorção de luz das peças de superfície de óxido preto, elas podem ser usadas em instrumentos médicos sensíveis à luz, como máquinas de raios X.
Partes eletrônicas
Decapadores de fios, engrenagens temporizadoras, cortadores, etc. são exemplos de componentes elétricos de superfície de óxido preto.
Autopeças
Muitas peças de automóveis também usam superfícies de óxido preto. Você os encontrará em latas de filtros de óleo, buchas de suspensão, velas de ignição, componentes de válvulas de freio, etc.
Peças militares
O revestimento de óxido preto de média temperatura é um revestimento comum para aplicações militares. É amplamente utilizado em torres de veículos militares, revistas de cartuchos de espingarda, etc.
Ferramentas de montagem
Máquinas-ferramentas de precisão usadas na fabricação de conjuntos também costumam ter acabamento em óxido preto. Ferramentas como rolamentos, fixadores e medidores são bons exemplos.
Fatores a serem considerados ao usar um acabamento de óxido preto
Antes de decidir usar o revestimento de óxido preto em uma peça usinada com precisão, você precisa considerar vários parâmetros. Esses fatores ajudarão a decidir se o revestimento de óxido preto é uma boa escolha para a peça. Exemplos desses fatores são:
Aplicação da peça
Para qual indústria você produziu as peças? Eles são destinados ao uso em ambientes que absorvem luz, como a indústria médica, ou em ambientes resistentes à abrasão, como os militares? O uso pretendido de suas peças de precisão determina se o óxido preto é uma superfície adequada para a peça usinada.
Local de uso da peça
O local onde a peça será utilizada também é crucial se você escolher o óxido preto como acabamento. Em geral, os acabamentos superficiais duram mais quando usados em ambientes internos. O mesmo se aplica ao óxido preto. Devido à camada fina, as condições externas, como umidade e altas temperaturas sustentadas, podem causar desgaste mais rápido do óxido preto.
O visual final desejado
A aparência final de uma peça também é importante, especialmente quando a estética da peça desempenha um papel importante. Depois de aplicar o revestimento de óxido preto, você pode obter duas aparências finais: fosca ou brilhante. O tipo de tratamento de acabamento escolhido determinará a aparência final de uma peça de óxido preto. Portanto, limitar a aparência final das peças de óxido preto é um parâmetro importante a considerar.
Vida útil sugerida
O tempo que você planeja usar peças usinadas com precisão também é fundamental para selecionar o melhor acabamento superficial. Um acabamento de óxido preto pode durar muito tempo devido às suas propriedades de prevenção de ferrugem. Porém, este fator depende de outros fatores como a aplicação e localização da peça.
Defeitos e soluções comuns de revestimento de óxido preto
Tal como acontece com qualquer outro processo de acabamento superficial, vários defeitos ocorrem frequentemente nos processos de azulamento. A maioria desses problemas tem causa e solução conhecidas. Abaixo destacamos alguns defeitos comuns nos processos de azulamento e suas soluções:
Superfícies cinzentas
Isto acontece quando o revestimento de óxido preto tem uma tonalidade cinza em vez da cor preta esperada. Isso geralmente ocorre quando há flutuações de temperatura durante o processo de revestimento de óxido preto.
Solução
Para corrigir isso, certifique-se de que a temperatura dos banhos de sal esteja em um nível pré-determinado e mantida constante durante todo o processo.
Esfregões marrons
Isto é caracterizado pela peça usinada com precisão emitindo uma cor marrom (enferrujada) quando esfregada contra a superfície. Grandes quantidades de ferro coloidal no banho de sal ou o uso de temperaturas mais altas do que o necessário são causas comuns deste problema.
Solução
Se você notar esse problema, substitua os banhos de sal em uso e certifique-se de que a temperatura do banho de sal permaneça no nível especificado. Isso deve resolver completamente o problema.
Descontinuidades no revestimento de óxido preto
Isso ocorre quando a camada de óxido preto não cobre diversas áreas da peça acabada. A causa disso geralmente é a contaminação da superfície da peça metálica.
Solução
Para resolver esse problema, você precisará submeter a peça novamente ao processo de limpeza. Depois
Depois de limpar a peça adequadamente, você pode repetir o processo de revestimento de óxido preto.
Testes de desempenho de revestimento de óxido preto
Vários testes de desempenho podem servir como referência para o sucesso de um revestimento de óxido preto. No entanto, estes testes aumentariam o tempo de produção das peças de precisão e incorreriam em custos adicionais. Abaixo estão dois dos testes de desempenho de revestimento de óxido preto mais populares:
Teste de sujeira
Este processo é um teste físico que determina quão bem o revestimento adere à superfície do metal. Também ajuda a determinar se há algum resíduo preto na superfície do metal. O maquinista simplesmente esfrega a mão na superfície do metal antes de aplicar o acabamento. Se o revestimento for removido, há um problema com o processo de revestimento de óxido preto. Caso contrário, o processo é considerado bem-sucedido.
Teste de umidade relativa
Este é um teste de resistência à corrosão da peça de óxido preto. O teste examina a resistência à água da peça de óxido preto quando usada com 100% de umidade relativa.
Vantagens e desvantagens do revestimento de óxido preto
Como a maioria das outras superfícies, o óxido preto possui propriedades que o tornam uma excelente superfície para diversas aplicações. No entanto, também pode apresentar deficiências em algumas áreas. Abaixo estão alguns dos prós e contras do acabamento de óxido preto.
Por
- Os benefícios do revestimento de óxido preto incluem:
- Este acabamento é um dos acabamentos superficiais mais acessíveis disponíveis em usinagem de precisão. Comparado a outros processos, como galvanoplastia, é muito mais barato.
- Aumenta apenas ligeiramente as dimensões da peça, o que é uma grande vantagem. Isso torna o óxido preto uma superfície adequada para materiais usados em aplicações de precisão.
- Devido à versatilidade da superfície, as peças revestidas com ela podem ser utilizadas nos mais diversos setores.
- O pós-tratamento garante propriedades lubrificantes e assim facilita a conexão das peças acabadas às suas contrapartes.
- Por fim, você pode oxidar a superfície preta e assim garantir uma estética ainda mais bonita.
Desvantagens
As desvantagens do processo de revestimento de óxido preto incluem:
- O uso contínuo de peças de óxido preto em locais quentes pode fazer com que a superfície se desgaste facilmente e enferruje.
- Comparado a outros tratamentos de superfície, o revestimento de óxido preto é um tratamento de superfície fraco.
Escolha um acabamento de óxido preto para suas peças usinadas com precisão
Usar acabamentos superficiais em peças usinadas com precisão é um método importante para melhorar a qualidade dessas peças. O acabamento com óxido preto é uma das várias opções e é popular devido ao seu custo de aplicação acessível e ampla gama de aplicações. Embora esse acabamento seja ótimo para peças usinadas, ele requer experiência em usinagem para ser executado corretamente.
Você pode entrar em contato conosco para obter um orçamento. Responderemos nas próximas 12 horas úteis.
Perguntas frequentes
Que tipo de revestimento de óxido preto é melhor?
O melhor método é o revestimento de óxido preto em altas temperaturas. Dá o melhor acabamento, mas gases cáusticos são liberados durante o processo.
O óxido preto é prejudicial?
Sim, o azulamento quente pode ser perigoso devido às altas temperaturas e aos vapores corrosivos liberados.
Quais materiais são comumente usados para tratamento de óxido preto?
Exemplos de materiais comumente usados no tratamento de óxido negro são soda cáustica e banhos de nitrato, o banho ácido, a solução de enxágue alcalina e o pós-tratamento.
O óxido preto aumenta as dimensões das peças?
Sim, isso é verdade, mas apenas numa extensão extremamente pequena. O aumento geralmente fica entre 5 e 10 milionésimos de polegada.
