سیاه کاری پیچ و مهره یک فرآیند پوشش دهی تبدیلی است که بر روی انواع پیچ و مهره صورت می‌گیرد.  این پوشش سیاه از طریق واکنش شیمیایی با آهن موجود در فلز ایجاد می شود.

 پوشش ایجاد شده به عنوان یک لایه محافظتی در برابر خوردگی و رطوبت عمل می کند. این روش پوشش دهی بسیار مرسوم بوده و در صنایع مختلف کاربرد دارد، که یکی از آنها ایجاد لایه پوششی  پیچ ومهره است.

اکسیداسیون سیاه نامی است که ممکن است در کنار ابزارهای مختلف کاربردی بشنوید. روش هایی مختلفی برای اکسیداسیون سیاه پیچ و مهره و سایر قطعات مختلف وجود دارد.

 در ادامه با این روش آبکاری کلیه مباحث مرتبط با آن آشنا خواهید شد.

اکسید سیاه چیست

 فرایند سیاه کاری (Black oxide / Blackening) یک فرآیند پوشش دهی تبدیلی بر روی قطعات فلزی مختلف می باشد. نتیجه این فرآیند ایجاد یک لایه پوششی بسیار نازک بر روی سطح قطعات ذکر شده است. فلزاتی مانند مس، برنج و فولاد ضد زنگ قابلیت پذیرش این پوشش را دارا هستند.

 در محلول اکسید سیاه نمک هایی وجود دارد که به عنوان اکسید کننده عمل می‌کنند و با یک تغییر شیمیایی بر روی فلز ایجاد می شوند. این روش با سایر روش های آبکاری و ترکیبات پوششی بسیار متفاوت است .

اکسید آهن سیاه با فرمول شیمیایی Fe3O4  یک ترکیب فولادی نیست، در واقع پوششی است که توسط تبدیل شیمیایی بر روی فولاد به وجود می اید. وجود این پوشش سبب می شود که مقاومتی ملایم در برابر خوردگی برای ان به وجود بیاید. اما این پوشش بر روی انواع فلزات و قطعات در بعضی از موارد به راحتی فرسوده و خراش بر می دارند.

فرایند کلی انجام اکسید سیاه

1-تمیزی کاری و چربی گیری قطعه

2-شستشوی قطعات در وان به مدت 3- 15 دقیقه

3-اسیدشویی و زنگ زدایی

4-شستشوی قطعه پس از مرحله 3

5- سیاهکاری قطعات در محلول جوش قلیایی در دمای C ⁰135-C⁰148

6- شستشوی قطعه پس از مرحله 5

7- آب بندی و پرداختکاری نهایی : از روغن، واکس یا رنگ برای ایجاد پوشش تکمیلی استفاده می شود.

سیاه کاری پیچ و مهره به روش گرم

این فرآیند به روش گرم در دمای 135-146 درجه سانتی گراد انجام می گیرد، تا پوشش و اکسیداسیون به خوبی انجام شوند. فرایند گرم مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به روش سرد دارد و برای استفاده های صنعت خودرو سازی و نظامی استاندارد های لازم را دارد.

درجه جوش در این محلول همان درجه جوش محلول حاوی نمک و فلزات قلیایی است. در دمای بالاتر از 146 درجه سانتی گراد پوشش اکسیدی حاصل به رنگ قرمز و در دمای پایین تر از 135 درجه سانتی گراد فرایند پوششی بسیار اهسته صورت می گیرد.

در سیاه‌کاری گرم پنج مرحله‌ی اصلی وجود دارد که عبارتند از:

1. تمیزکاری
2. شستشو
3. سیاه‌کاری
4. شستشو و پوشش‌دهی حمایتی

سیاه کاری پیچ و مهره به روش سرد

سیاه کاری پیچ ومهره به روش سرد در واقع یک فرایند پوششی غیرتبدیلی برای ایجاد لایه ای از اسید فسفریک حاوی ترکیبات سلینیم و مس به رنگ سیاه است. اکسیداسیون سیاه به روش سرد کیفیت و ویژگی های روش گرم را ندارد. رنگ پوشش سیاهکاری سرد پایدار و ثابت نبوده و تنها یک پوشش نرم بر روی قطعه ایجاد می کند که به راحتی توسط سکه اهنی نیز خراش بر می دارند.

این روش نسبت به روش گرم راحت تر بوده و خطرات احتمالی ان را نخواهد داشت.

حمام هایی که در این گونه روش های اسان به کار گرفته می شوند، ممکن است که 5 درصد از اب و محلول خود را از دست بدهند. پس لازم است قبل از اغاز هر مرحله کاری این مقدار را جبران کرده و PH قلیایی ان بر روی عدد 13 به بالا باشد.

استفاده از این روش برای ابزار کاربردی نظیر مته توصیه نمی شود. زیرا پس از مدت کمی استفاده از بین خواهند رفت. از روش سرد برای سازه های بزرگ که امکان انجام روش گرم وجود ندارد، استفاده می شود.

سیاه کاری پیچ و مهره در نمک مذاب

نمک های مذاب شامل نمک های اکسیدکننده مذاب هستند که طی این فرایند اکسیژن حاصل از این نمک ها با اتم های اهن پیچ و مهره واکنش داده و یک لایه پوششی اکسیدی به رنگ سیاه ایجاد می کنند.

از نیترات و نیتریت سدیم با درصد ترکیبی یکسان برای اماده سازی حمام سیاه کاری پیچ و مهره استفاده می شود. نقطه ذوب این ترکیب در 250 درجه سانتی گراد و دمای حمام نمک مذاب بین 288-343 درجه سانتی گراد خواهد بود. برای قطعات فولادی زنگ نزن باید شرایط دمایی در حدود 482 درجه سانتی گراد باشد.

مزایای اکسید سیاه

اکسید سیاه به دلیل  قیمت ارزانی که دارد، نسبت به سایر روش ها و ترکیبات پوششی از محبوبیت بسیار زیادی در صنعت تولید پیچ و مهره برخوردار است. مقاومت در برابر خوردگی و کاهش اصطحکاک دو مزیت بسیار مهم این پوشش هستند، این دو مزیت می‌توانند کیفیت محصول نهایی را نسبت به فولاد و فلز تنها ارتقا ببخشند.

 ضخامت این پوشش بین ۵ تا ۱۰ میلیونیوم  اینچ  می باشد.  شاید در ابتدا این مقدار قابل توجه نباشد، اما یک مزیت برای حفظ دقت قطعاتی چون مته، آچار و … و کاهش اصحکاک پیچ یا مهره به شمار می رود.

استفاده از اکسید سیاه برای ابزاری که جنبه جنگی دارند، بسیار مناسب است زیرا درخشندگی ذاتی فولاد را از آن گرفته و در نهایت محصولی مات و بی جلا را  شکل می دهد.

مزایای دیگر این اکسید عبارتند از :

• سهولت روغن کاری بین قطعات
• عدم ایجاد جوش میکروسکوپی بین قطعاتی که با یکدیگر درگیر هستند، نظیر پیچ و مهره سفت شده
• ایجاد چسبندگی مناسب برای رنگ و سایر پرداخت ها
• عدم افزایش شکنندگی جسم
• جنبه تزیینی نیز دارد
• قابلیت پوسته شدن، ورقه شدن را ندارد
• تردی هیدروژنی ایجاد نمی کند
• دچار خوردگی سفید نمی شود
• قابلیت جوشکاری را دارد
• عدم تولید گازهای خاص حین جوشکاری
• تاثیرگذاری کم بر روی رسانایی جسم

ازمون های کیفیت سنجی اکسید سیاه پیچ و مهره

• ازمون بازرسی ظاهری : پوشش سیاره کاری باید به صورت یکنواخت کل سطح قطعه را پوشانده باشد. وجود خوردگی حفره ای، دانه و اچ شده بر روی سطح قابل قبول نبوده و جداسازی می شوند.
• ازمون زنگ زدگی و لکه : با کشیدن دست بر روی سطح قطعه پسماند سیاه رنگ پودری شکل به دست می چسبند. این تست باید قبل از هر گونه پرداخت کاری نظیر روغن کاری انجام گیرد.
• ازمون نسبی رطوبت : طبق استاندارد ASTM D 2247 مقاومت اکسید سیاه در برابر رطوبت باید بررسی شود.

معایب اکسید سیاه

 اکسید سیاه در حقیقت یک نوع پوشش است که بر روی سطح فلز قرار می گیرد. از آنجاییکه این پوشش بر روی سطح قرار می گیرد و در تمام ترکیب پولاد فرو نمی رود، در صورتی که قسمتی از فولاد به هر دلیلی این پوشش را از دست بدهد، دیگر فواید آن را نیز نخواهد داشت.
کاربرد های اکسید سیاه

این روش اکسیداسیون برای پیچ و مهره ها و مواردی که مقاومت به خوردگی کمتر مورد تایید است کاربرد دارد.

• تجهیزات سازه های نظامی
• صنعت معماری
• ابزار آلات جنگی
• تولید فنر
• قطعات مختلف موتور خودرو نظیر رینگ پیستون، شافت موتور، بوش ها و …
• تولید چرخ دنده
• صنعت اتومبیل
• صنعت سخت افزار
• صنعت چاپ زنی
• صنعت ابزار و حدیده سازی
• کاترهای لوله