L'oxyde noir ou le noircissement est un revêtement de conversion pour les matériaux ferreux, l'acier inoxydable, le cuivre et les alliages à base de cuivre, le zinc, les métaux en poudre et la soudure à l'argent.[1]Il est utilisé pour ajouter une légère résistance à la corrosion, pour l'apparence et pour minimiser la réflexion de la lumière.[2]Pour obtenir une résistance maximale à la corrosion, l'oxyde noir doit être imprégné d'huile ou de cire.[3]L'un de ses avantages par rapport aux autres revêtements est son accumulation minimale.
1. Matériau ferreux
Un oxyde noir standard est la magnétite (Fe3O4), qui est plus stable mécaniquement en surface et offre une meilleure protection contre la corrosion que l'oxyde rouge (rouille) Fe2O3.Les approches industrielles modernes de formation d'oxyde noir comprennent les procédés à chaud et à moyenne température décrits ci-dessous.L'oxyde peut également être formé par un procédé électrolytique lors de l'anodisation.Les méthodes traditionnelles sont décrites dans l'article sur le bleuissage.Ils présentent un intérêt historique et sont également utiles aux amateurs pour former de l'oxyde noir en toute sécurité avec peu d'équipement et sans produits chimiques toxiques.
L'oxyde à basse température, également décrit ci-dessous, n'est pas un revêtement de conversion - le processus à basse température n'oxyde pas le fer, mais dépose un composé de sélénium de cuivre.
1.1 Oxyde noir chaud
Des bains chauds d'hydroxyde de sodium, de nitrates et de nitrites à 141 °C (286 °F) sont utilisés pour convertir la surface du matériau en magnétite (Fe3O4).De l'eau doit être ajoutée périodiquement au bain, avec des contrôles appropriés pour éviter une explosion de vapeur.
Le noircissement à chaud consiste à plonger la pièce dans différents réservoirs.La pièce est généralement "trempée" par des transporteurs de pièces automatisés pour le transport entre les réservoirs.Ces réservoirs contiennent, dans l'ordre, un nettoyant alcalin, de l'eau, de la soude caustique à 140,5 ° C (284,9 ° F) (le composé noircissant), et enfin le mastic, qui est généralement de l'huile.La soude caustique et la température élevée provoquent la formation de Fe3O4 (oxyde noir) à la surface du métal au lieu de Fe2O3 (oxyde rouge ; rouille).Bien qu'il soit physiquement plus dense que l'oxyde rouge, l'oxyde noir frais est poreux, de sorte que de l'huile est ensuite appliquée sur la partie chauffée, qui la scelle en "s'enfonçant" dedans.La combinaison empêche la corrosion de la pièce.Les avantages du noircissement sont nombreux, principalement :
Le noircissement peut être fait en grandes quantités (idéal pour les petites pièces).
Il n'y a pas d'impact dimensionnel significatif (le processus de noircissement crée une couche d'environ 1 µm d'épaisseur).
Il est beaucoup moins cher que les systèmes de protection contre la corrosion similaires, tels que la peinture et la galvanoplastie.
La spécification la plus ancienne et la plus largement utilisée pour l'oxyde noir chaud est MIL-DTL-13924, qui couvre quatre classes de processus pour différents substrats.Les spécifications alternatives incluent AMS 2485, ASTM D769 et ISO 11408.
C'est le processus utilisé pour noircir les câbles métalliques pour les applications théâtrales et les effets de vol.
1.2 Oxyde noir à température moyenne
Comme l'oxyde noir chaud, l'oxyde noir à température moyenne convertit la surface du métal en magnétite (Fe3O4).Cependant, l'oxyde noir à température moyenne noircit à une température de 90 à 120 ° C (194 à 248 ° F), nettement moins que l'oxyde noir chaud.Ceci est avantageux car il se situe en dessous du point d'ébullition de la solution, ce qui signifie qu'il n'y a pas de fumées caustiques produites.
Étant donné que l'oxyde noir à température moyenne est le plus comparable à l'oxyde noir chaud, il peut également répondre à la spécification militaire MIL-DTL-13924, ainsi qu'à l'AMS 2485.
1.3 Oxyde noir froid
L'oxyde noir froid, également appelé oxyde noir à température ambiante, est appliqué à une température de 20 à 30 ° C (68 à 86 ° F).Il ne s'agit pas d'un revêtement de conversion d'oxyde, mais plutôt d'un composé de sélénium de cuivre déposé.L'oxyde noir froid offre une productivité plus élevée et est pratique pour le noircissement en interne.Ce revêtement produit une couleur similaire à celle de la conversion d'oxyde, mais a tendance à s'effacer facilement et offre moins de résistance à l'abrasion.L'application d'huile, de cire ou de laque amène la résistance à la corrosion à la hauteur des températures élevées et moyennes.Une application du processus d'oxyde noir à froid serait l'outillage et la finition architecturale de l'acier (la patine de l'acier).Il est également connu sous le nom de bleuissement à froid.
2. Cuivre
Réflecteur spéculaire de l'oxyde cuivrique.svg
L'oxyde noir pour le cuivre, parfois connu sous le nom commercial Ebonol C, convertit la surface du cuivre en oxyde cuivrique.Pour que le processus fonctionne, la surface doit contenir au moins 65 % de cuivre ;pour les surfaces en cuivre contenant moins de 90% de cuivre, il doit d'abord être prétraité avec un traitement activateur.Le revêtement fini est chimiquement stable et très adhérent.Il est stable jusqu'à 400 °F (204 °C);au dessus de cette température le revêtement se dégrade du fait de l'oxydation du cuivre de base.Pour augmenter la résistance à la corrosion, la surface peut être huilée, laquée ou cirée.Il est également utilisé comme pré-traitement pour la peinture ou l'émaillage.La finition de surface est généralement satinée, mais elle peut être rendue brillante en enduisant d'un émail transparent à haute brillance.
À l'échelle microscopique, des dendrites se forment sur la finition de surface, qui piègent la lumière et augmentent l'absorptivité.En raison de cette propriété, le revêtement est utilisé dans l'aérospatiale, la microscopie et d'autres applications optiques pour minimiser la réflexion de la lumière.
Dans les cartes de circuits imprimés (PCB), l'utilisation d'oxyde noir offre une meilleure adhérence pour les couches de stratifié en fibre de verre.Le PCB est plongé dans un bain contenant de l'hydroxyde, de l'hypochlorite et du cuprate, qui s'appauvrit en trois composants.Cela indique que l'oxyde de cuivre noir provient en partie du cuprate et en partie des circuits en cuivre du PCB.À l'examen microscopique, il n'y a pas de couche d'oxyde de cuivre (I).
Une spécification militaire américaine applicable est MIL-F-495E.
3. Acier inoxydable
L'oxyde noir chaud pour l'acier inoxydable est un mélange de sels caustiques, oxydants et soufrés.Il noircit les séries 300 et 400 et les alliages d'acier inoxydable 17-4 PH durcis par précipitation.La solution peut être utilisée sur la fonte et l'acier doux à faible teneur en carbone.La finition obtenue est conforme à la spécification militaire MIL-DTL–13924D Classe 4 et offre une résistance à l'abrasion.La finition en oxyde noir est utilisée sur les instruments chirurgicaux dans les environnements à forte intensité lumineuse pour réduire la fatigue oculaire.
Le noircissement à température ambiante de l'acier inoxydable se produit par réaction autocatalytique du dépôt de séléniure de cuivre sur la surface de l'acier inoxydable.Il offre moins de résistance à l'abrasion et la même protection contre la corrosion que le processus de noircissement à chaud.Une application du noircissement à température ambiante concerne les finitions architecturales (la patine pour l'inox).
4. Zinc
L'oxyde noir pour le zinc est également connu sous le nom commercial Ebonol Z. Un autre produit est Ultra-Blak 460, qui noircit les surfaces zinguées et galvanisées sans utiliser de moulages sous pression en chrome et en zinc.
Heure de publication : 23 novembre 2021