Úvodem je třeba sdělit, že existuje několik způsobů jak vytvořit černou tmavou vrstvu na povrchu oceli. Nejednodušším způsobem je oxidace povrchu teplem na vzduchu a dosažení patřičného odstínu vybarvení výší teploty, nasycením oxidické vrstvy olejem a opakováním procesu. Tento způsob není příliš vhodný, pokud od dílů vyžadujete určité mechanické vlastnosti.
- černení potíráním, kyselé černění, černění (brynýrování) za studena, představují obvykle všechny velice staré a pracné metody, jejichž provádění vyžadovalo značné, pokud má výsledek za něco stát, praktické zkušenosti. Takovýchto výsledků nelze dosáhnout běžně dostupnými rychločernícími roztoky, které obsahují kyselé sloučeniny selenu a další látky. Dále následuje pouze výčet určitých informací nikoli, návody jak černit! Černit lze i jinak. Například:
- černění - oxidace vodní parou
- postoxidace - černění po nitridaci
- oxidace v solných taveninách
Černění potíráním – složení roztoků pro kyselé černění:
Roztoky pro potírání povrchu dílů či v některých případech namáčení celých dílů. Roztoky byly jen "malou součástí" potřebnou k dosažení potřebné povrchové úpravy. Velkou část tvořily potřebné zkušenosti, technické vybavení a dodržování potřebných postupů při přípravě povrchu dílů, tj. obrábění, tepelné zpracování, odmaštění, způsob nanášení, podmínky zarezávání, vyvářka, kartáčování, konzervace, atd. Je potřebné si uvědomit, že původní povrchová úprava byla prováděna typicky v novovýrobě a tudíž se prakticky nikdy nejednalo retuše a lokální opravy. K těm mohou být naopak vhodné některé rychločernící roztoky, které jsou dostupné v dnešní době a které nejsou příliš vhodné pro úpravu celých dílů a velkých ploch. Obvykle se ani nevyznačují vysokou trvanlivostí a mají velice špatnou korozní odolnost. Přirovnal bych to k opravě auta po havárii. Sebelepší provedení auto do původního stavu nevrátí, takže ať to dobře vypadá a rychle se to prodá. ;-)
1. roztok
(Kryml, SVÚOM)chlorid železitý krystalický......35 g
chlorid rtuťnatý...................15 g
síran mědnatý krystalický........10 g
kyselina dusičná konc. ..........20 g (14,1 ml)
alkohol...........................10 g (13 ml)
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
2. roztok
(Korecký - Povrchové úpravy, švýcarská hněděnkachlorid železitý tuhý krystalický...30 g
chlorid rtuťnatý....................13 g
síran mědnatý krystalický..........8,5 g
kyselina dusičná konc. ............12 ml (17 g)
čistý líh............................22 ml (17 g)
éter.................................10 ml (8,5 g)
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
3. roztok
(„Udělej si sám“, SVÚOM)chlorid železitý krystalický........50 g
chlorid rtuťnatý....................15 g
chlorid amonný......................7 g
kyselina dusičná konc. ............50 g (35,3 ml)
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
4. roztok
(směrnice N1728-C, PS Uherský Brod)chlorid železitý krystalický........35 g
chlorid rtuťnatý....................15 g
síran mědnatý krystalický..........10 g
kyselina dusičná konc. ............15 g (14,1 ml)
alkohol.............................10 g (13 ml)
éter.................................5 g (5,9 ml)
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
5. roztok (2 roztoky)
(Červenka)- nejprve 2 až 3 nátěry roztokem A
chlorid železitý krystalický........32,5 g (75 g roztoku Fe3Cl hustoty 30°Bé)
síran mědnatý krystalický...........5 g (modrá skalice)
kyselina dusičná konc.65%..........11 ml (20 g kyseliny HNO3 hustoty 30°Bé)
líh...................................6,5 ml
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
- následuje konečný nátěr roztokem B (syté černo-modré vybarvení oceli se středním obsahem uhlíku), tento roztok mimo jiné velmi dobře smáčí i nedokonale odmaštěné povrchy, což bylo mnou prakticky odzkoušeno pro opravy, namáčení, první nátěr před použitím jiných roztoků, které mají horší smáčivost natíraného povrchu
chlorid rtuťnatý…………………………………………50 g
chlorid amonný…………………………………………50 g
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
6.roztok
(odzkoušený a dobře pracující roztok)chlorid železitý tuhý krystalický………………30 g
chlorid rtuťnatý……………………………………15 g
chlorid mědnatý……………………………………4,5 g nebo 8,5 g skalice modré
chlorid amonný………………………………………2 g
kyselina dusičná konc.65%……………………11 ml
líh…………………………………………………………22 ml
etylether………………………………………………10 ml
doplnit destilovanou vodou na 1 litr
=================================================
=================================================
Představu o typickém uceleném postupu si můžete udělat na základě následujícího výpisu (poněkud upraveného) ze staré Směrnice pro kyselé černění N1728-C PS Uherský Brod, který popisoval účel a postup kyselého černění:
Kyselá oxidace oceli se používá pro černění povrchu všech běžných druhů ocelí. Tento způsob je vhodný pro součásti pájené měkkými cíno-olověnými pájkami (v tomto případě nelze dost dobře použít černění zásadité), dále pro součásti z litiny a speciálních druhů ocelí (hlavňových) legovaných větším množstvím křemíku, chrómu a niklu.
Povrch součástí musí být před černěním potíráním čistý, kovově lesklý dle příslušných podnikových norem, (což je naprosto zásadní požadavek pro dosažení kvalitního a vzhledově dokonalého černého povrchu).
Součásti se upevní do dřevěných přípravků, většinou na kolíky tak, aby plochy určené k černění během celého procesu přišly do styku pouze s předepsanými prostředky a zejména byl znemožněn styk rukou s černěnou plochou.
Provede se odmaštění a osušení součástí pomocí suchých a čistých textilních látek. Použitím plavené křídy a trichlóretylenu se odstraní poslední zbytky mastnot a nečistot.
K natírání se používá mořská hubka a roztok:Černění 1. cyklus:
350 g chlorid železitý (krystalický)
150 g chlorid rtuťnatý
100 g síran měďnatý (modrá skalice)
150 g kyselina dusičná koncentrovaná
100 g etylalkohol (líh)
50 g éter
10 litrů vody
Příprava roztoku: rozpustit chlorid rtuťnatý zvlášť v horké destilované vodě, jeho roztok pak smíchat s roztokem chloridu železitého a síranu měďnatého, zředí se zbylou destilovanou vodou, nakonec se přidá čistá studená čistá koncentrovaná kyselina dusičná a etylalkohol a éter. Při práci s oxidačním roztokem je s ním nutno zacházet jako s jedem a s látkou škodlivou zdraví.
Součásti s povrchem mechanicky a chemicky dokonale připraveným pro černění se lehce a tence po celém povrchu stejnoměrně natírají pomocí mořské houby, nepříliš nasáklé oxidačním roztokem při normální teplotě (při teplotě místnosti). Při přetírání je nutné dbát na to, aby oxidační roztok nestékal. (Nevracet se na již natřená místa!) Po dosažení stejnoměrného nátěru se součásti volně zavěsí nebo postaví tak, aby se navzájem nedotýkaly a ponechají se schnout na volném vzduchu tak dlouho, až se na jejich povrchu vytvoří vrstva černohnědého hydroxidu železitého, což v tomto případě trvá asi půl hodiny. Teplota schnutí by měla být mírně zvýšená a měla by se udržovat v rozmezí 30 až 35 °C. Uschlé součásti se pak 30 min vaří v měkké čisté vodě, přičemž nastává přeměna povrchové vrstvy na tmavý kysličník železnato-železitý, resp. směs tohoto kysličníku s kysličníkem železitým. Při vložení součástí do vodní lázně je nutné kontrolovat, zda ze spájených míst nevycházejí bubliny. V opačném případě se musí součástky předat na opravu spájení.
Po vyvaření ve vodě se součásti suší horkým vzduchem při teplotě 105 °C po dobu 15 min.
Usušené a vytřené součásti se kartáčují do pololesklého stavu drátěným kotoučem při 1500 ot/min s průměrem drátků 0,1 mm. Viditelná místa špatně přístupná drátěnému kotouči se vyčistí ručně.
Opakuje se celý postup uvedený pro 1. cyklus s tím, že doba schnutí potřebná k zarezivění se již typicky prodloužuje na 40 až 60 min.Černění 2. cyklus:
Opět se opakuje celý postup uvedený pro 1. cyklus s tím, že doba schnutí potřebná k zarezivění je podstatně prodloužena na 8 až 12 h.Černění 3. cyklus:
Pokud není povrch rovnoměrně černě zoxidován provede se opravné černění, tj. další cyklus. Může být provedeno až 6 cyklů, dokud není povrch rovnoměrně leskle sytě černě oxidován. Nakonec se provádí ruční leštění papírem. Poslední úpravou je konservace povrchu součástí lojem, vaselinou, minerálním olejem složeného z 1 dílu oleje CK5 (ČSN656850) a 3 dílů petroleje (ČSN656570).
1) Obtížněji se černí oceli s nízkým obsahem uhlíku (0,1 %), oceli se středním a vyšším obsahem uhlíku (0,4 až 1 %) se černí velmi dobře.Poznámky:
2) Součásti musí být důkladně odmaštěny. Čistá voda musí povrch po odmaštění smáčet (vídeňské vápno, plavená křída).
3) Nejlépe se černí předměty s povrchem broušeným nebo jemně soustruženým. Leštěné předměty se špatně leptají, pískované se leptají příliš intenzivně. 4) Při potírání by jedno místo nemělo být přetřeno dvakrát.
5) Přetřený povrch šedne a zelená, následně pak zarezaví vyloučením zásaditých solí a utvořením kysličníků.
6) Když nátěr usychá příliš rychle (povrch nezarezaví), vkládají se součásti do krabic nebo skříní, kde je vlhká a teplá atmosféra.
7) Možné nedostatky:
- nepravidelné světlejší skvrny - nedostatečné odmaštění, vracení se na jedno místo při přetírání.
- povlak místy narezavělý - krátká doba zarezavění, špatné kartáčování v prohlubních a koutech
- povlak červenohnědý místy černý - příliš mnoho měděné soli v roztoku
- v povlaku se po kartáčování vyskytují hlubší korozní napadení (důlky) - příliš vlhká atmosféra nebo nízká teplota pro zarezavění při jinak správné koncentraci a složení roztoku.
Tolik výpis ze směrnice. Pro, v úvodu uvedené, jednotlivé roztoky se podmínky nanášení a způsob zarezávání mohou lišit. Roztoky mají typicky vliv na vybarvení oxidů dle složení oceli a jejích mechanických vlastností. V zarezávacích skříních se může měnit teplota a regulovat vlhkost, atd.
=================================================
Ke kyselému černění je potřebné říci následující důležité poznámky:
a) Při práci s oxidačními roztoky je s nimi nutno zacházet jako s jedem a s látkou škodlivou lidskému zdraví.
b) Pro výsledný vzhled a rovnoměrné vlastnosti černěného povrchu je nutné nejprve vždy povrch připravit mechanicky a důkladně odmastit.
c) Pro trvanlivost povlaku je naprosto určující správný postup zarezávání a může ovlivnit výsledek až z 90%. Lepšího stupně zarezavění lze dosáhnout použitím postupu uváděného v ročenkách časopisu Metal Finishing (svého času byla dostupná v TK v Praze, samozřejmě v angličtině), uváděný roztok na bázi lihu však není dlouhodobě skladovatelný a pracuje nejlépe čerstvý, povlak byl ale mechanicky velmi odolný a tvrdý.
d) Všeobecně se černí kysele obtížněji nízkouhlíkaté oceli (pod 0,2%C) a oceli v nezakaleném stavu.
e) Zásadité černění není zdaleka tak pracné. Je snázeji realizovatelné a relativně rychlé. Výsledná jakost a trvanlivost povrchu při použití vícestupňového černění pak může být rovněž vysoká. Ale některé oceli po černění v louhu prostě černé nebudou (legované Si budou hnědé až zrzavě hnědé, a při nízkém C pak CrNi oceli budou hnědé, červenohnědé až šedé). Obsluhovat prskající louhové lázně bez odsávání stoupajících par v neprofesionálních podmínkách je velmi nebezpečné zdraví.Zásadité černění
A na závěr důležitá upozornění: Uvedené informace jsou pouze informacemi, nejsou v žádném případě návodem pracovního postupu, ke kterému je potřebné mnohem více informací, znalostí a zkušeností a vybavení bezpečnostními a ochrannými pomůckami, které potřebné nutné informace neobsahují. Uváděné chemikálie pro přípravu roztoků jsou nebezpečnými jedy (chlorid rtuťnatý) a žíravinami (koncetrovaná kyselina dusičná) a v dnešní době by se styku s nimi měl laik vyhnout.
To lze říci i o "rychločernících vodičkách" obsahujících kyselý selen či jiné sajrajty. Pozor na instruktážní videa, která kolují po Internetu.
aktualizace 7.6.2007 petrbrejsa@seznam.cz
