Schwärzen (Black Oxide Coating): Vorteile, Prozess & Anwendungen

Die Schwärzung (Black Oxide Coating), auch chemisches Schwärzen genannt, ist eine Konversionsbeschichtung, die typischerweise für kleine, komplexe Bewegungsteile in Anwendungen wie Getriebe, Hydraulikblöcke, Werkzeuge und Maschinenteile eingesetzt wird. Diese Beschichtung ist einzigartig: Sie bietet dieselben Effekte wie andere Oberflächenveredelungen, jedoch zu geringeren Kosten und mit besonderen Vorteilen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Einführung in Definition, Prozess und Vorteile der Schwärzung.

Was ist Schwärzen (Black Oxide Coating)?

Der Prozess der Bildung von schwarzem Eisenoxid auf Eisenwerkstoffen und anderen Materialien wird allgemein als Schwärzen bezeichnet. Das Schwärzungsverfahren ist eine chemische Konversionsbeschichtung für Eisenwerkstoffe, Edelstahl, Kupfer und Kupferlegierungen, Zink, Pulvermetalle und Silberlot. Ziel ist die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, optische Aufwertung und Minimierung der Lichtreflexion.

Im Gegensatz zu galvanischem Nickel oder Zink wird bei der Schwärzung kein Material auf die Substratoberfläche abgeschieden. Stattdessen erfolgt eine chemische Reaktion zwischen dem Eisen auf der Oberfläche des Eisenwerkstoffs und den Oxidsalzen in der Schwärzlösung. Das resultierende Reaktionsprodukt ist schwarzes Eisenoxid (Magnetit), das sich auf der Beschichtungsoberfläche bildet.

Schwärzung eignet sich für folgende Metallwerkstoffe:

• Edelstahl
• Kupfer
• Kupferbasierte Legierungen
• Zink
• Pulvermetalle
• Silberlot

Die Schwärzungsverfahren

Es gibt drei verschiedene Beschichtungsmethoden: heiß, mittel und kalt. Unterschiedliche Materialien erfordern aufgrund ihrer einzigartigen Zusammensetzung und Dichte unterschiedliche Verfahren. Der allgemeine Prozess der Schwärzung basiert auf der chemischen Reaktion, die beim Mischen des Eisenwerkstoffs mit einer alkalischen Salzwasserlösung bei einer bestimmten Temperatur entsteht.

Heißes Verfahren

Bei diesem Prozess werden Verbindungselemente mit verschiedenen Chemikalien behandelt, um die Oberflächenmaterialien in Magnetit umzuwandeln. Dies geschieht durch Eintauchen der Teile in verschiedene Wasserbäder und gelegentlich in Wasser. Nach Abschluss des Eintauchprozesses ist die oberste Schicht porös und mit einer Ölschicht überzogen. Das Eindringen des Öls in das Material erhöht den zusätzlichen Korrosionsschutz gegen Rost.

Reinigung und Spülen der Materialien müssen in einem Warmwasserbad bis zu 71 °C (160 °F) erfolgen. Die Schwärzungstemperatur muss zwischen 129 °C und 141 °C (265–285 °F) liegen. Der letzte Schritt ist das Aufbringen von Öl auf die erhitzten Teile. Um Korrosion zu vermeiden, versiegelt das Öl den schwarzen Finish, indem es in die poröse Schwarzoxidschicht eindringt.

Mitteltemperatur-Verfahren

Ähnlich dem Heißbadverfahren, jedoch ohne die giftigen Dämpfe des Heißbads, und die Oberfläche wird bei deutlich niedrigerer Temperatur in Magnetit umgewandelt.

Kaltes Verfahren

Hier wird nur das kalte Schwärzen vorgestellt, da es Schäden reduziert und Energie spart. Beim Kaltverfahren wird eine Verbindung namens Kupferselen bei Raumtemperatur auf das Material aufgebracht. Dieser Prozess ist das Gegenteil des thermischen Verfahrens, bei dem Teile verschiedenen Chemikalien bei hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Der letzte Schritt des Kaltoxidationsprozesses umfasst ebenfalls das Ölen der Teile zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit.

Obwohl kalte Oxidation bessere Produktivität und Bequemlichkeit bietet, ist die Beschichtung leichter abwischbar und die Verschleißfestigkeit geringer. Demgegenüber ist bekannt, dass thermisches Schwärzen kosteneffizient ist, hervorragende Abdeckung bietet und verbesserten Korrosionsschutz liefert.

Vorteile der Schwärzung (Black Oxide Coating)

Tarnoptik / Unauffälliges Erscheinungsbild

Ein Vorteil der Schwärzung ist die verdeckte, dunkle Optik. Der Beschichtungsprozess lässt Teile und Produkte tiefschwarz erscheinen, ohne Grüneffekt oder Regenbogenfarben. Falls die Teile vor der Schwärzung bereits glänzend oder mit spezieller Oberflächenstruktur versehen waren, behalten sie diese Standardoberfläche bei, sofern keine zusätzlichen Oberflächenbehandlungen erfolgen.

Dimensionserhalt

Ein weiterer Vorteil: Die Schwärzung erhält die Abmessungen des bearbeiteten Teils. Da nur die Oberflächeneigenschaften verändert werden, können Hersteller sicherstellen, dass keine dimensionsverändernden Ablagerungen oder Materialabtrag auf den neu beschichteten Teilen auftreten.

Zusätzlicher Widerstand

Die Schwärzung verbessert nicht nur die Optik, sondern auch die Lebensdauer. Die durch Schwärzung und Nachbehandlung entstehenden Elemente bieten dringend benötigten Korrosions- und Verschleißschutz. Hersteller können mit langlebigeren, dauerhafteren Teilen rechnen.

Verbesserte Schmierfähigkeit

Einige Teile müssen geschmiert werden, um effektiv und funktional zu sein. Die Schwärzung gewährleistet eine bessere Schmierfähigkeit dieser Materialien. Durch den Einsatz von Nachbehandlungselementen wie Öl oder Wachs führt der Prozess auch zu besseren Anti-Verschleiß-Eigenschaften.

Korrosionsbeständigkeit

Die Schwärzung bietet leichten Korrosionsschutz, der jedoch meist in Kombination mit Öl und Wachs verstärkt wird. Ein Vorteil: Im Gegensatz zu einigen galvanisierten Teilen tritt im Laufe der Zeit keine „Weißkorrosion“ auf. Dies macht das Verfahren ideal für interne Elektronikanwendungen, da kleine weiße Korrosionsflecken leitfähig sind und elektrische Kurzschlüsse verursachen können.

Finden Sie den passenden Lieferanten. Durch den Schwärzungsprozess erhalten Sie einfach Produkte und Werkzeuge mit hervorragendem Oberflächenfinish und verbesserter Korrosionsbeständigkeit.