黑色氧化（發(fā)黑）表面處理是機(jī)加零件使用的表面處理之一，它能夠在加工零件上賦予表面的良好特性，同時(shí)基本不會(huì)對(duì)零件的尺寸產(chǎn)生影響。在本文中，我們將解釋黑色氧化物涂層的工藝，它們的類(lèi)型和應(yīng)用。

什么是黑色氧化涂層（發(fā)黑）？

氧化黑涂層是一種屬于轉(zhuǎn)化類(lèi)別的涂層，轉(zhuǎn)化涂層是一種使用化學(xué)工藝產(chǎn)生涂層的表面處理方式?！昂谏趸蛘甙l(fā)黑”這一名稱(chēng)的由來(lái)是由于該涂層能使金屬表面的顏色變黑。

黑色氧化表面處理工藝涉及將加工好的金屬零件浸入堿性溶液中，該溶液會(huì)將金屬表面的鐵轉(zhuǎn)化為一種稱(chēng)為磁鐵礦的化合物，這種磁鐵礦會(huì)在金屬表面形成一層黑色涂層?？梢赃M(jìn)行黑色氧化的金屬包括不銹鋼、銅、銀焊料、鋅等。

黑色氧化工藝的步驟

發(fā)黑處理過(guò)程一般包括三個(gè)步驟，其中包括：

• 清潔
• 漂洗
• 除銹/酸洗
• 黑色氧化處理
• 后處理

清洗

該工序包括為黑色氧化精加工涂層準(zhǔn)備工件，機(jī)械師使用堿性溶液對(duì)零件進(jìn)行脫脂和清洗。之后再用蒸餾水沖洗掉堿性溶液。

• 除銹/酸洗：只有在零件生銹或結(jié)垢的情況下，才需要進(jìn)行這一工序。它是指將成品部件浸泡在酸液中，去除部件上的所有銹跡和氧化物污漬。
• 中和：只有在成品部件上有盲孔或部件需要組裝時(shí)才需要這一工序。這包括用堿性溶液重新清洗零件。這有助于防止?jié)B出，以免損壞零件表面。
• 去電鍍：只有當(dāng)成品零件上鍍有其他材料（如鉻、鋅、鎘等）時(shí)，才使用這一工藝。機(jī)械師必須對(duì)零件進(jìn)行去鍍層處理，因?yàn)楹谏趸椕娌荒芨街阱儗恿慵稀?/li>

黑色氧化處理

這是進(jìn)行黑色氧化表面處理的工序，機(jī)械師將加工好的金屬零件浸入裝有各種堿性溶液（如氫氧化鈉、硝酸鹽和/或硝酸鹽）的槽中。這一階段有不同的溫度，決定了零件表面的涂層類(lèi)型。

在高溫（141°C）下，該工藝會(huì)在零件上留下一層磁鐵礦涂層（Fe2O3）。但是，在低溫（90 – 120°C）操作溫度下，該工藝會(huì)在零件表面沉積一層銅硒涂層（Cu2Se）。

后處理

如果不進(jìn)行后處理，成品部件仍然非常容易腐蝕。但這一規(guī)則不適用于黑色氧化不銹鋼或黃銅表面。這是因?yàn)檫@些金屬具有固有的防腐蝕特性。不過(guò)，對(duì)于其他金屬零件來(lái)說(shuō)，后表面處理相當(dāng)重要。常見(jiàn)的后處理方法有涂油、蠟和漆。

油是機(jī)械師常用的后處理材料。它能使表面光亮，還能增強(qiáng)潤(rùn)滑和防腐蝕性能。蠟會(huì)使表面更暗淡，但其潤(rùn)滑和防腐性能更高。漆也是一種不錯(cuò)的選擇，但需要快速完成噴漆，因?yàn)楹谘趸繉拥母稍锼俣确浅？臁?/p>

黑色氧化物表面處理的類(lèi)型

如前所述，機(jī)械師進(jìn)行黑色氧化表面處理工藝的操作溫度各不相同。這些溫度也決定了黑色氧化涂層的不同類(lèi)型。它們包括：

熱氧化黑表面處理

熱氧化黑表面處理是最常見(jiàn)的黑色氧化表面處理類(lèi)型。它需要將零件浸入高溫鹽浴中，使用的鹽浴包括燒堿（NaOH）、硝酸鹽或亞硝酸鹽鹽浴。

自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)將零件從一個(gè)鹽浴槽移到另一個(gè)鹽浴槽，該工藝的溫度范圍通常在 275 華氏度至 295 華氏度之間。

黑色氧化物涂層工藝的溫度必須保持在這個(gè)范圍內(nèi)。因?yàn)檩^低的溫度會(huì)延長(zhǎng)工藝時(shí)間，而較高的溫度則會(huì)導(dǎo)致成品部件表面生銹。

還有一種很少使用的熱氧化黑色涂層方法。不過(guò)，這種方法只適用于鋼鐵表面，即使用氯化鐵 (III)。機(jī)械師將鋼件反復(fù)浸入氯化鐵 (III) 槽中，然后再浸入熱水槽中。

中溫氧化黑

這種工藝與熱氧化黑色表面處理類(lèi)似，區(qū)別僅在于工作溫度不同。工作溫度大約在 194 華氏度到 248 華氏度之間。這一溫度也會(huì)將金屬轉(zhuǎn)化為磁鐵礦。不過(guò)，與熱氧化黑表面處理相比，它的優(yōu)點(diǎn)是在加工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性煙霧。

冷氧化黑

這種工藝也稱(chēng)為室溫氧化黑。與其他類(lèi)型的方法不同，這種工藝是在 68 – 86°F 的溫度下將硒化銅沉積在金屬表面。這種工藝產(chǎn)生的黑色氧化物表面不像其他工藝那樣耐磨。

黑色氧化涂層在精密加工項(xiàng)目中的應(yīng)用

由于這種表面處理可將對(duì)精密加工零件的尺寸減少到最小程度，還有它的吸光性、耐磨性等，也使其成為一種具有成本效益的表面處理工藝。我們?cè)诒竟?jié)中整理了一些黑色氧化物涂層的應(yīng)用。

醫(yī)療應(yīng)用

由于黑色氧化物表面處理的零件具有吸光特性，因此可用于 X 光機(jī)等對(duì)光敏感的醫(yī)療器械。

電氣部件

剝線(xiàn)器、定時(shí)器齒輪、切割器等都是采用黑色氧化表面處理的電氣部件。

汽車(chē)零件

許多汽車(chē)零件也使用氧化黑涂層，您可以在濾油罐、懸掛襯套、火花塞、制動(dòng)閥部件等部件中找到它們。

裝配工具

用于制造組裝件的精密機(jī)床通常也采用黑色氧化表面處理，軸承、緊固件和量具等工具就是很好的例子。

采用氧化黑表面處理時(shí)應(yīng)考慮的因素

在決定對(duì)加工零件使用黑色氧化表面處理之前，您必須考慮各種因素，這些因素將有助于決定黑色氧化物表面處理是否是零件的最佳選擇。這些因素包括：

零件的應(yīng)用

部件用于什么行業(yè)？是用于醫(yī)療行業(yè)等吸光環(huán)境，還是用于機(jī)械等耐磨環(huán)境？零件的用途決定了氧化黑是否適合加工零件的表面處理。

零件的使用地點(diǎn)

在選擇黑色氧化物作為表面處理時(shí)，零件的使用地點(diǎn)也至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，在室內(nèi)使用時(shí)，表面處理層的使用壽命較長(zhǎng)，這一規(guī)則同樣適用于黑色氧化物。由于氧化層較薄，在潮濕和持續(xù)高溫等室外條件下，氧化黑會(huì)磨損得更快。

所需的成品外觀(guān)

零件的最終外觀(guān)也很重要，尤其是當(dāng)零件的美觀(guān)度非常重要時(shí)。在進(jìn)行氧化黑涂層后，有兩種最終外觀(guān)：黑色啞光或亮光。選擇哪種表面處理方式將決定氧化黑零件的最終外觀(guān)。

建議的使用期限

您打算使用的加工零件的壽命有多長(zhǎng)時(shí)間，這對(duì)選擇最佳表面處理也至關(guān)重要。由于黑色氧化物具有防銹特性，因此可以長(zhǎng)期使用。不過(guò)，這一因素也取決于其他因素，如零件的應(yīng)用和使用地點(diǎn)。

黑色氧化物涂層的常見(jiàn)缺陷和解決方案

與其他表面處理工藝一樣，黑色氧化物涂層工藝中也會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，不過(guò)大多數(shù)問(wèn)題都有明確的原因和解決方案。下面我們將重點(diǎn)介紹在黑色氧化物表面處理過(guò)程中遇到的一些常見(jiàn)缺陷及其解決方案。

灰色涂層

當(dāng)黑色氧化物表面呈現(xiàn)灰色而非預(yù)期的黑色時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況，這通常是在黑色氧化物涂層過(guò)程中的溫度波動(dòng)導(dǎo)致的。

解決方法

要解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)確保鹽浴的溫度處于穩(wěn)定水平，并在整個(gè)過(guò)程中保持持續(xù)。

棕色擦痕

這種現(xiàn)象的特征是加工零件在表面摩擦?xí)r會(huì)出現(xiàn)棕色（鐵銹色）。鹽浴中膠體鐵含量過(guò)高或氧化的溫度高于要求，是造成這一問(wèn)題的常見(jiàn)原因。

解決方法

發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題后，請(qǐng)確保更換所使用的鹽浴槽，并確保鹽浴槽的溫度保持在要求的數(shù)值。

黑色氧化物涂層不連續(xù)

當(dāng)黑色氧化物涂層沒(méi)有覆蓋到成品部件的各個(gè)部分時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況，這通常是由金屬零件表面的雜質(zhì)造成的。

解決方法

要解決這個(gè)問(wèn)題，您需要再次對(duì)零件進(jìn)行清潔處理。在
在對(duì)零件進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧嵑?，就可以重新進(jìn)行黑色氧化涂層處理。

氧化黑涂層的性能測(cè)試

各種性能測(cè)試可作為衡量黑色氧化物涂層成功與否的標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，這些測(cè)試會(huì)增加機(jī)加工零件的生產(chǎn)時(shí)間并產(chǎn)生額外成本。下面列出了兩種常用的黑色氧化涂層性能測(cè)試。

污點(diǎn)測(cè)試

這是一種物理測(cè)試，用于檢測(cè)表面涂層在金屬表面的附著情況，它還有助于檢查金屬表面是否存在任何黑色殘留物。在涂抹后處理漆后，機(jī)械師會(huì)用手在金屬表面摩擦。如果表面涂層被擦掉，則說(shuō)明黑色氧化物涂層工藝有問(wèn)題。如果沒(méi)有，則說(shuō)明工藝成功。

相對(duì)濕度測(cè)試

這是對(duì)黑色氧化物部件耐腐蝕性的測(cè)試。該測(cè)試檢驗(yàn)黑色氧化物部件在 100% 相對(duì)濕度下使用時(shí)的耐水性。

黑色氧化物表面處理的優(yōu)缺點(diǎn)

就像大多數(shù)其他表面處理一樣，氧化黑具有使其在各種應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，它也有一些不足之處。下面列出了氧化黑涂層的一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

• 這種表面處理是精密加工中具有性?xún)r(jià)比的表面處理之一。與電鍍等其他工藝相比，它更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
• 它只增加了零件尺寸的微小涂層。因此，黑色氧化物是一種適用于精密應(yīng)用材料的表面處理工藝。
• 這種表面處理的多功能性也使其覆蓋的零件在各行各業(yè)都有應(yīng)用。
• 后處理具有潤(rùn)滑性能，使成品部件與配合部件的連接更加容易。

缺點(diǎn)

• 在高溫環(huán)境下持續(xù)使用氧化黑零件可能會(huì)導(dǎo)致表面涂層容易磨損并生銹。
• 與其他表面處理相比，黑色氧化物表面處理效果比較單一。

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在加工零件上使用表面處理是提高這些零件質(zhì)量的重要方法。氧化黑表面處理是多種選擇中的一種，因其應(yīng)用成本低廉、應(yīng)用范圍廣泛而廣受歡迎。但要正確地完成這種工藝，需要機(jī)加工領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

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常見(jiàn)問(wèn)題

哪種黑色氧化物涂層最好？

高溫氧化黑色涂層是最好的。雖然在加工過(guò)程中會(huì)釋放出腐蝕性煙霧，但它的表面效果最好。

黑色氧化物處理通常使用哪些材料？

黑色氧化物處理過(guò)程中常用的材料包括苛性鈉和硝酸鹽浴、酸浴、堿性漂洗液和后處理劑。

黑色氧化物是否會(huì)增加零件的尺寸？

是的，會(huì)，但增加的比例極小。增加的范圍通常在 5 – 10 百萬(wàn)分之一英寸之間。