Témata
Reklama

Alkalické černění ocelí

Alkalické černění ocelí je klasický a osvědčený proces povrchových úprav a patří mezi nejrozšířenější způsoby černění ocelí, známé též jako alkalické černění za tepla, respektive brynýrování.

Alkalické černění je povrchová úprava povrchu, která je nejobvyklejším způsobem barvení ocelových výrobků a má především zabezpečit zlepšení vzhledu upravované součásti, ale jejím účelem je také zvýšení korozní odolnosti černěných součástí v kombinaci s konzervačními prostředky. Výsledkem alkalického černění je pak vytvoření konverzní oxidové vrstvy.

Reklama
Reklama
Reklama
Alkalické černění se nejčastěji používá pro úpravu součástí zbraní, optických, měřicích a jiných přístrojů, nástrojů i drobného ocelového spotřebního zboží pro mírné korozní namáhání.

Alkalické černění se používá pro ocelí, méně vhodné je pro úpravu litiny. Při černění legovaných a korozivzdorných ocelí vyžaduje tento způsob určité úpravy, které se týkají jak vlastní černicí lázně, tak technologie. Technologie není vhodná pro černění součástek pájených cínovou pájkou.

Alkalické černění se nejčastěji používá pro černění součástí zbraní, optických, měřicích a jiných přístrojů, nástrojů i drobného ocelového spotřebního zboží pro mírné korozní namáhání. Lze použít i k černění korozivzdorných ocelí, např. k černění velodrátů nebo doplňků automobilů.

Výhody alkalického černění

  • Oxidové vrstvy na součástkách jsou sytě černé barvy s velmi pěkným dekorativním vzhledem.
  • Docílí se dobré otěruvzdornosti a u černění korozivzdorných ocelí i přijatelné korozní odolnosti.
  • V důsledku malé tloušťky oxidové vrstvy se alkalickým černěním nemění rozměry součástek.
  • Alkalické oxidační lázně se vyznačují dlouhou životností.
  • Alkalické černění je mnohem rychlejší a méně pracné než kyselé černění, proto prodejní cena alkalického černění, kalkulovaná na 1 m2 upravené plochy, je přibližně desetkrát nižší než při černění kyselém.
  • Technologie alkalického černění se dá dobře mechanizovat, proto je vhodná k zařazení do sériové výroby.

Nevýhody alkalického černění

Vzhledem k vysoké alkalitě lázně i její vysoké teplotě (cca 130 °C) vyžaduje práce při alkalickém černění maximální opatrnost, především při vkládání a vyjímání součástek z lázně i při jejím doplňování. Při nepřetržité práci je tudíž nutno neustále doplňovat lázeň vodou, aby se nahradily ztráty vzniklé odpařením lázně. Alkalické černění je energeticky náročné.

  • Součástky a sestavy pájené cínem nebo cínovou pájkou nelze v alkalické lázni oxidovat. Možné to je pouze v případě, že lázeň obsahuje patřičné rektifikátory.
  • Velké předměty je nutno před černěním předehřát, aby se zabránilo snížení teploty lázně.
  • Korozní odolnost je vzhledem k tloušťce oxidové vrstvy u běžných druhů ocelí nízká, proto se ke zvýšení korozní odolnosti používají konzervační prostředky.

Proces oxidace závisí na podmínkách, v nichž probíhá, a na složení zpracovávané oceli. Vysokouhlíkové oceli se oxidují rychleji než nízkouhlíkové a mají po černění šedý odstín.

Černicí přípravky

V dnešní době se pro technologii alkalického černění ocelí používají speciální přípravky. Tyto přípravky jsou v podstatě všechny podobného charakteru, neboť jsou na stejné bázi a jsou složeny především z hydroxidu sodného a daného oxidovadla, liší se většinou jen dalšími přídavnými složkami sloužícími k zefektivnění oxidačního procesu. U nás se používá řada černicích přípravků, jako jsou Brunigal, KOX, Durferrit atd.

Alkalicky černěné paprsky jízdního kola

Aby nevznikaly chyby při alkalickém černění ocelí, je nutné řídit se pokyny, které udávají výrobci černicích přípravků. V zásadě jde o dodržení technologické kázně. Předpokladem pro dosažení bezchybného černého povlaku na součásti je v první řadě precizní odmaštění součásti. Odmaštění musí být provedeno důkladně, jinak nedojde k vytvoření černé vrstvy nebo tato vrstva není rovnoměrně zabarvena. Velmi dobré odmaštění je základem vytvoření rovnoměrné černé vrstvy na povrchu součásti.

Teplota a doba černění

Alkalické černění se provádí prakticky při teplotě černění odpovídající bodu varu roztoku sodného louhu. Zvýšením koncentrace louhu za jinak stejných podmínek vzrůstá tloušťka tvořícího se oxidového povlaku. Teplota varu lázně při alkalickém černění by nikdy neměla překročit teplotu 172 °C. V silně koncentrovaných lázních s bodem varu 172 °C a vyšším oxidová vrstva již nevzniká. V lázních o vysoké teplotě bodu varu nebo též v počátečním stadiu černění, kdy celý povrch výrobku není ještě pokryt oxidovým povlakem, se tvoří často na výrobcích houbovité, červenohnědé nálety hydratovaného oxidu železitého. Proto se v praxi teplota varu černicí lázně obvykle nezvyšuje nad 145–150 °C.

Doba alkalického černění je závislá na druhu černěného materiálu a zvoleném složení černicí lázně či černicího přípravku. Se vzrůstem obsahu oxidovadla (NaNO3, KNO3, NaNO2) v oxidační lázni se snižuje rychlost růstu tloušťky oxidové vrstvy i hmotnostní ztráta kovu způsobená jeho rozpouštěním.

Koncentrace lázně

Během i po černění dochází v černicí vaně k silnému vypařování vody. Tím se zvyšuje koncentrace a zároveň i bod varu lázně, proto je třeba přiléváním vody udržovat původní hladinu lázně. Před započetím černění, v průběhu, i po jeho ukončení je proto třeba kontrolovat teplotu i koncentraci lázně. Teplota lázně je nejsledovanější parametr, a pokud se změní o 2–3 °C, je třeba provést vhodný zásah k udržení správné teploty alkalického černění.

Dojde-li k poklesu teploty varu lázně při normální hladině (teplota varu je závislá na složení lázně a každý dodavatel ji uvádí v technických listech pro daný černicí přípravek, cca 130–150 °C), je to znamením zeslabení lázně a vyžaduje přidání jednotlivých složek roztoku, tj. NaOH a oxidova­del (černicího přípravku). Při nepřetržitém černění je třeba příslušné dávky NaOH a oxidovadel přidávat pravidelně.

Celkové ochuzení lázně je však v mnohem větší míře způsobeno ztráta­mi roztoku, jenž ulpívá na povrchu vyjímaných předmětů, než vlastním oxi­dačním pochodem. Proto se z důvodů hospodárnosti k doplňování odpařené lázně používá prvý takzvaný ekonomický oplach po černění, v němž se hromadí hlavní podíl zbyt­ků černicího roztoku.

Nečistoty, životnost lázně

Během černění se na hladině lázně tvoří tmavošedá pěna se škraloupy a na dně vany se hromadí tmavý kal, složený z hydrátů oxidu železitého a z uhličitanu vápenatého. Předměty větších rozměrů se proto musí do lázně zavěšovat tak, aby spodní části nebyly ponořeny do kalu.

Černění korozivzdorných částí zlepšuje jejich vzhled a zvyšuje odolnost proti korozi.

Nečistoty z povrchu lázně se odstraňují mechanickou cestou. Kal se ze dna vany odstraňuje při jeho větším nahromadění. To však nelze provádět ve zchladlé lázni, aby zároveň s kalem nebyl odstraněn vykrystalizovaný NaOH. Nejvhodnější je teplota kolem 120 °C.

Oxidační lázeň má dlouhou životnost a vyměňuje se za nový roztok až po delším pracovním období. Při vyprazdňování van vytápěných elektrickými topnými tělesy se přitom současně odstraňuje kal usazený na odporových vyhřívacích tělesech, neboť povlak kalu silně snižuje převod tepla. Silnější znehodnocení oxidační lázně se projevuje tvorbou povlaků malé tloušťky (při stejné době černění) nebo vznikem povlaků nevzhledného hnědého zbarvení s různými odstíny.

Čerstvě připravená lázeň vyžaduje krátké „zapracování“ k nahromadění reakčních produktů, hlavně hydroxidu železitého. Proto se v čerstvě nasazené lázni nejprve černí výrobky, u nichž nezáleží tolik na konečném výsledku nebo se při přípravě lázně přidává malé množství Fe(NO33

Při nedodržení technologických předpisů při vlastním černění i při udržování a kontrole lázně může dojít k silnému zhoršení kvality černění. Závady jsou shrnuty v tabulce, kde jsou též uvedeny jejich příčiny a způsoby odstranění.

Ing. Jan Kudláček

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 80503
Datum: 12. 05. 2008
Rubrika: Výroba / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Perfektní povrchová úprava

Ten, kdo vytváří povlaky, může dosáhnout bezvadných výsledků pouze důkladnou předpřípravou povlakovaného povrchu. Také za tímto účelem investovala firma Bot Oberflächentechnik z Kulmbachu do nového zařízení – a dosáhla tak nakonec fascinujících výsledků.

Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

Automatické selektivní nebo celoplošné obrábění

Ať se jedná o odhrotování, broušení, hlazení, zaoblování nebo leštění, dnes musejí být na kvalitu plněny velmi vysoké požadavky. Konkurenční tlak pak současně vyžaduje minimalizaci nákladů na zpracování. Tyto požadavky lze splnit inovativní technologií surf-finishing společnosti Rösler. K manipulaci s obrobky během bezdotykového, plně automatického procesu omílání jsou používány roboty. To umožňuje nejen celoplošně, nýbrž i selektivně, spolehlivě a efektivně obrábět geometricky složité součásti. Tato revoluční inovace v omílání byla poprvé prezentována na veletrhu AMB 13. až 17. září ve Stuttgartu.

Související články
Tryskací zařízení pro zvýšení životnosti radlic

Stroje pro úpravu půdy jsou extrémně zatěžovány. Pro zvýšení doby životnosti rychle opotřebitelných náhradních dílů, např. radlic, používá firma Andersen Steel pro jejich čištění zařízení se shot peeningem od firmy Rösler.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ako zvýšiť kvalitu povrchových úprav

Dokonale čistý a odmastený povrch dielov je základnou črtou pre všetky povrchové úpravy, ktorý má veľký vplyv na výslednú kvalitu produktu. Predovšetkým rôzne spôsoby nanášania kovov si vyžadujú starostlivú prípravu povrchu, aby sa zabránilo vzniku škvŕn, ktoré vznikajú v dôsledku povrchovej kontaminácie počas tvárnenia kovov.

Kompozitní povlaky jako možná náhrada za povlaky na bázi CrIV

Tento příspěvek se týká oblasti povrchových úprav, zejména elektrolyticky vyloučených kovových povlaků, a to způsobu vytvoření kompozitní povrchové úpravy na bázi niklu s vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem provedeného výzkumu je technologický postup závěsového pokovení pro nový kompozitní povlak NiP-XLS, který by mohl nahradit povlaky na bázi CrIV.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Šetrné a účinné čištění těžko dostupných míst

Klasické postupy čištění ve vodě se dostávají na hranice svých možností, když jde například o kapilární struktury nebo komplexní geometrie. Za takové situace se nově na scénu dostávají tzv. CNP technologie (Cyclic Nucleation Process). Tato technologie pracuje na principu cyklické nukleace (tvorby krystalových zárodků z přesycených roztoků).

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Zvýšení výkonu u tribo stříkání

Stříkání práškových barev systémem tribo je založeno na fyzikálních principech, které do značné míry určují výsledné parametry stříkacího zařízení. Výrobce stříkacích pistolí je postaven před úkol navrhnout optimální konstrukci, která bude poskytovat nejlepší možný výstup, jakým je dostatečně nabitý prášek, který vystupuje v požadovaném množství a s použitelnou rychlostí z ústí nabíjecí trubice. Jak název napovídá, nabíjení prášku tribo je založeno na principu tření.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Vývoj epoxidových barev na konstrukce

Trendem dnešní doby je snižování nákladů na nátěrové systémy na konstrukce. Tyto systémy jsou ve většině případů složeny ze základní nátěrové hmoty (NH) epoxidového typu a vrchního polyuretanového emailu. V rámci úspory nákladů byla vyvinuta NH, která plní funkci obou těchto nátěrových hmot, to znamená, že má antikorozní vlastnosti, splňuje funkci vrchní NH a je možné ji aplikovat pouze v jedné vrstvě.

Jak zefektivnit proces stříkání práškovými barvami?

Jak již název článku uvádí, bude se v něm pojednávat o aplikaci práškových barev. Konkrétně se jedná o méně známou a využívanou možnost automatizace a mechanizace stříkání, kterou jsou postřikové stěny.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit