Химическое оксидирование стали в домашних условиях

Оксидирование металлов в домашних условиях

Эта статья уделит свое внимание разбору явления оксидирования металлов. Здесь мы рассмотрим общее представление о данном явлении, ознакомимся с некоторыми разновидностями и изучим их на примере со сталью. Также читатель узнает, как совершить подобный процесс самостоятельно.

Определение оксидирования

Для начала мы остановимся на понятии самого оксидирования. Это процесс, в ходе которого создается оксидная пленка на поверхностной площади изделия, а также на заготовке.

Он становится возможным благодаря проведению окислительно-восстановительных реакций. Чаще всего подобные меры используют при оксидировании металлов, элементов декора и с целью сформировать диэлектрический слой.

Среди главных разновидностей выделяют следующие: термическую, плазменную, химическую и электрохимическую форму.

Видовое разнообразие

Останавливаясь на описании выше перечисленных видов, про каждый из них можно сказать, что:

• Термическая форма оксидирования может осуществляться в ходе нагревания определенного изделия или инструмента в атмосферах пара воды или кислорода. Если происходит оксидирование металлов, например, железа и низколегированной стали, то процесс называют воронением.
• Химическая форма оксидирования характеризует себя, в качестве процесса обработки, посредством использования расплавов или растворов окислителей. Это могут быть представители хроматов, нитратов и т. п. Чаще всего это делается с целью придания изделию защиты от процессов коррозии.
• Оксидирование электрохимического типа характеризуется тем, что протекает внутри электролитов. Его также называют микродуговым оксидированием.
• Плазменную форму оксидирования реально осуществлять только при наличии плазмы с низкой температурой. Она должна содержать О2. Вторым условием является наличие разряда постоянного тока, а также ВЧ и/или СВЧ.

Общее понятие окисления

Чтобы лучше понять, что это – оксидирование металлов, желательно будет также ознакомиться и с общей, краткой характеристикой окисления.

Окисление – это процесс химической природы, который сопровождается увеличением показателя степени атомного окисления вещества, какое подвергается данному явлению.

Это происходит посредством пересылки отрицательно заряженных частичек – электронов, от атома, который является восстановителем. Его также могут называть донором.

Иногда в ходе окисления молекулы исходных соединений могут становиться нестабильными и распадаться на более маленькие составные фрагменты. При этом некоторая часть атомов, образовавшихся молекулярных частиц, будет обладать большей степенью окисления, чем те же виды атомов, но пребывающие в исходном, первоначальном состоянии.

На примере оксидирования стали

Что это такое – оксидирование металлов? Ответ на данный вопрос лучше будет рассмотреть на примере, для которого мы будем использовать проведение данного процесса со сталью.

Под химическим оксидированием металла – стали, понимают процесс выполнения работы, в ходе которой металлическую поверхность покроют оксидной пленкой. Эту операцию проводят, чаще всего, для образования защитного покрытия или придания новой черты элементу декора; еще это делают с целью создать диэлектрические слоя на изделиях из стали.

Говоря о химическом оксидировании, важно знать: сначала изделие подвергают обработке каким-либо сплавом или раствором хромата, нитрата или некоторого ряда других окислителей. Это придаст металлу защиту против воздействия коррозии. Процедуру можно также проводить с использованием композиций щелочной или кислотной природы.

Химическая форма оксидирования, выполняемая посредством использования щелочей, должна выполняться при температуре от 30 до 180 °С.

Для таких процедур необходимо использовать щелочи с примесью небольшого количества окислителей. После того, как деталь обработали щелочным соединением, ее необходимо обязательно очень тщательно промыть, а далее высушить.

Иногда заготовку, уже прошедшую через процедуру оксидирования, могут дополнительно промаслить.

Детальнее о кислотном методе

Для применения метода кислотных операций необходимо использовать несколько кислот, чаще это две-три. Основными веществами такого типа являются соляная, ортофосфорная и азотная кислоты.

В них добавляются незначительное количество соединений марганца и др.

Варьирование температурных показателей, в которых может происходить оксидирование металла – стали, посредством использования кислотного метода, лежит в пределах от 30 до 100 °С.

Химическое оксидирование, описанное для двух методов, дает человеку возможность получить как в производственной, так и в домашней обстановке, пленку, обуславливающую достаточно сильную защиту изделия.

метода над химическим оксидированием, последнее используют реже по отношению к объектам из стали.

Анодная форма оксидирования

Оксидирование металлов может проходить с применением анодного процесса. Чаще всего электрохимический процесс оксидирования называют именно анодным. Он осуществляется в толще электролитов твердого или жидкого агрегатного состояния. Также применение такого метода позволит нанести на объект пленку высокого качества:

• Толщина тонкослойного покрытия лежит в пределах от 0.1 до 0.4 микрометров.
• Обеспечение электроизоляционных и износостойких свойств возможно в том случае, если толщина будет колебаться от двух-трех до трехсот мкм.
• Защитное покрытие = 0.3 – 15 мкм.
• Могут наноситься слои со свойствами, подобными эмали. Специалисты такую пленку чаще всего называют эматаль-покрытием.

Характеристикой изделия, которое подвергли анодированию, является наличие положительного потенциала. Данная процедура рекомендуется с целью придания защиты элементам микросхем интегрального типа, а также при создании диэлектрического покрытия на поверхности полупроводников, сплавов и сталей.

Процесс оксидирования металлов анодированного типа может, при желании, выполнить любой человек в бытовых условиях, дома. Однако очень важно будет соблюдать все условия техники безопасности, и выполнять это необходимо безоговорочно. Это обуславливается использованием в данном методе очень агрессивных соединений.

Одним из частных случаев анодирования считают способ микродугового оксидирования. Он позволяет человеку получать ряд уникальных покрытий с высокими параметрами декоративного, теплостойкого, защитного, изоляционного и антикоррозийного типа.

Микродуговая форма протекания процесса может осуществляться только под воздействием переменного или импульсного тока в толще электролитов, обладающих слабощелочным характером. Рассматриваемый способ позволяет получать толщину покрытия от двухсот до двухсот пятидесяти мкм.

После выполнения операции поверхность станет похожа на керамику.

Процесс воронения

Оксидирование черных металлов в профессиональной терминологии называют воронением.

Если говорить о воронении стали, например, об оксидировании, чернении или синении, можно сказать, что это процесс, в ходе которого на чугуне или низколегированной стали образуют слой оксида железа.

Как правило, толщина такой пленки лежит в пределах от одного до десяти мкм. Толщина слоя обуславливает и наличие определенного цвета побежалости.

В зависимости от возрастания толщины пленочного слоя, цвета могут быть: желтым, бурым, вишневым, фиолетовым, синим и серым.

В настоящее время существует несколько типов воронения:

• Щелочной тип характеризуется использованием соответственных растворов, с добавлением окислителей, в условиях температуры от 135 до 150 градусов по Цельсию.
• Кислотный тип воронения использует кислые растворы и химические или электрохимические способы.
• Термическая форма обработки характеризуется использованием достаточно высоких температур (от 200 до 400 °С). Процесс проходит в толще атмосферы перегретого пара воды. Если используют аммиачно-спиртовую смесь, то требования к температуре возрастают до 880 °С, а в расплавленных солях – от 400 до 600 °С. Использование воздушной атмосферы требует предварительного покрытия поверхности запчасти тоненьким слоем лака, который должен быть асфальтным или масляным.

Термическое оксидирование металлов – это методика, в ходе которой оксидную пленку наносят на сталь в пространстве атмосферы водяного пара.

Также могут использовать и другие кислородосодержащие среды с достаточно высокими температурами. Провести термическую обработку в домашних условиях довольно сложно, а потому, как правило, ее не выполняют.

Упоминая о плазменном типе оксидирования, важно знать, что проделать это дома практически невозможно.

Самостоятельное выполнение операции

Оксидирование металла в домашних условиях можно провести самостоятельно. Проще всего подвергать подобной обработке изделия из стали.

Для этого сперва необходимо отполировать или зачистить деталь, над которой будет проведена работа оксидирования.

Далее следует удалить с поверхности окислы посредством использования растворов пятипроцентной H2SO4 (серной кислоты). Изделие необходимо держать в течение шестидесяти секунд в жидкости.

Дальнейшие действия

После того, как этап помещения детали в ванну с кислотой пройдет, следует ее промыть под теплой водой и провести работу по пассивированию или, другими словами, прокипятить объект в течение пяти минут.

Для этого используют раствор воды из водопровода с пятьюдесятью граммами простого хозяйственного мыла. Здесь расчет идет на 1 литр жидкости. Проведя все эти действия, мы подошли к завершению оксидирования.

Чтобы реализовать процедуру, необходимо:

• Использовать емкости, подверженные эмалированию и не имеющие сколов или царапин на внутренней поверхности.
• Наполнить емкость водой и развести соответствующим количеством граммов едкого натра (с расчетом на 1 литр = 50 грамм).
• Перенести сосуд с водой на плиту и сверху расположить изделие.
• Нагревать смесь, приблизительно до 135-150 °С.

Спустя 90 минут деталь можно вытягивать и созерцать собственную работу.

Некоторые данные

Читателю будет знать, что в случае потребности проведения подобной операции, но при отсутствии умения или желания, с такой просьбой можно обратиться к различным специалистам. Оксидирование металлов в Москве, например, может выполняться как специалистами в различных сферах услуг, так и на дому, людьми.

Некоторые виды такого средства придания защиты детали, могут быть довольно дорогими. В столице РФ анодированный тип оксидирования будет стоить довольно дорого, однако придаст высокий показатель надежности объекту.

Чтобы найти специалистов в подобном деле, достаточно набрать в запросе поиска гугла, например: «выполнение химического оксидирования в … (определенном городе или области)», или нечто подобное.

Какие существуют средства и способы для самостоятельного воронения металла?

Чтобы изделие без окрашивания могло служить в течение длительного времени, для защиты от коррозии используют воронение металла в домашних условиях.

Подобный способ обработки создает на поверхности деталей тонкую оксидную пленку.

Она не пропускает влагу (Н₂О) и газы (СО и О₂) к открытому металлу (в реальных условиях происходит химическая реакция по снижению содержания углерода с понижением твердости).

Оксидирование идет так, что железо проявляет двухвалентные свойства. На поверхности образуются окислы или формируется слой из нерастворимых солей. Только при наличии сильных кислот образовавшаяся пленка может быть растворена.

Причины коррозии металла на открытом воздухе

Совместное действие воды и кислорода происходит по схеме, где оба агрессивных вещества действуют на чистое железо: 4Fe + 6H₂O + 4O₂ = 4Fe(OH)₃.

В результате образуется гидроксид железа Fe(OH)₃, он имеет рыжий (оранжевый) цвет и обладает рыхлой структурой.

Углеродистая сталь при периодическом нагревании в окружающей среде теряет углерод, имеющееся в ней железо больше подвержено коррозии. Обезуглероживание стальных изделий идет по следующим химическим реакциям:

• Fe₃C + CO₂ = 3Fe + 2CO;
• Fe₃C + H₂O = 3Fe + H₂ + CO;
• Fe₃C + 2H₂ = 3Fe + CH₄,

где Fe₃C – цементит, одна из важных составляющих стали. Именно это соединение определяет прочность и твердость стальных изделий.

В поверхностном слое содержится больше чистого железа. Оно подвержено действию воды и окружающих газов. Процесс идет по нарастающей. Рыхлая ржавчина быстро распространяется внутри деталей.

Для предотвращения коррозии и обезуглероживания изделия покрывают красками или грунтовками. Химическое воздействие сокращается в сотни раз. Но не всегда можно использовать жидкие или порошковые краски. Целая группа стальных деталей эксплуатируется без окрашивания:

1. Холодное и огнестрельное оружие.
2. Изделия, полученные в результате холодной ковки.
3. Претензионные пары, работающие с газами и жидкостями.

Для них нужно использовать иной способ защиты.

Что дает воронение стали?

Некоторые неискушенные мастера часто не знают, что такое воронение металла. Подобным способом обработки пользуются довольно редко, полагая, что – это довольно сложная процедура. На самом деле любой изготовитель может добиться положительных результатов своими руками при минимальных затратах материалов и труда.

При химическом или термическом воронении на поверхности стали образуется окисная пленка толщиной от 1…3 до 10…15 мк. Толщина образовавшегося слоя во многом зависит от применяемой технологии. При выполнении данной операции достигаются основные цели:

• у стального изделия возрастает коррозионная стойкость;
• детали, прошедшие обработку, способны сохранять стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды.

Если имеется действие щелочей, кислот и специальной термической обработки, то поверхность покрывается окисью,

2Fe + O₂ = 2FeO.

Окисление, когда железо проявляет двухатомные свойства, образует черные пленки. В зависимости от их толщины меняется и окрас изделия. Если имеется достаточно толстая пленка (до 12…15 мк), то поверхность имеет черный цвет. Чтобы повредить подобное покрытие, нужно приложить довольно значительное усилие.

Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?

На практике воронение выполняется по различным схемам:

1. Термическая обработка деталей с последующим покрытием маслом.
2. Нагревание до температур кипения в химических растворах.
3. Окрашивание специальными составами, проникающими в поверхностный слой. Происходит диффузия покровного слоя с основой.

В домашних условиях можно реализовать любой из способов, только следует ознакомиться с особенностями технологии, а также подготовить нужное оборудование.

Выбор технологии для воронения деталей

Чтобы подобрать нужный способ воронения, желательно определиться по ряду определенных параметров и рекомендаций:

• В случае восстановления поврежденного покрытия следует определить величину имеющихся повреждений. Если нужно реанимировать ограниченные участки, где имеются царапины или небольшие потертости, выбор останавливают на щелочном способе получения оксидной пленки на поверхности металла.
• При значительном повреждении поверхности детали и наличии на ней коррозии придется полностью снимать имеющееся покрытие.
• У каждого изделия имеется определенная ценность. Исходя из этого, стоит прикинуть, как долго предполагается последующая эксплуатация. Если предмет будет большую часть времени проводить на стене в качестве экспоната, возможны простейшие химические способы обработки.
• Для изделий эксплуатируемых активно в походах, на открытом воздухе (ножи, предметы утвари или огнестрельное оружие) применяют термические способы с использованием масла.
• При выполнении работы под заказ многое зависит от цены, которую может оплатить заказчик. Дешевые заказы выполняются простыми способами, дорогие предусматривают использование более дорогих приемов воронения. При выполнении работы для сторонних заказчиков вопрос: «Сколько стоит?» – будет весьма актуальным.
• На стадии обучения придется за все платить самому. Любое профессиональное обучение затратно, но у самостоятельного познания основ профессии есть преимущество: знания приобретаются без дополнительной оплаты наставнику.

Остается только изучить основные способы нанесения оксидной пленки, а потом на реальном опыте отработать приемы, получить нужные навыки.

При проведении работ по воронению с использованием химических препаратов придется использовать инструменты для очистки поверхности от загрязнений и разных видов жира.

Можно производить работы вручную или использовать электроинструмент. Работу нужно выполнять на рабочем столе (верстаке или покрывать стол в квартире съемной столешницей).

В самом помещении нужно иметь оснащение и определенные предметы защиты:

1. Нужна рабочая емкость для воронения. Она должна обеспечивать полное погружение детали в раствор.
2. Создать хорошую вытяжную вентиляцию и приток свежего воздуха. Над местом, где выполняются процессы желательно устанавливать зонд, тогда вредные пары не окажут влияния на человека.
3. При работе нужна емкость из материала, который нейтрален к щелочам и кислотам. В ней должна находиться вода или раствор, способный быстро нейтрализовать применяемые препараты. Емкость изготавливается из пластика, стекла, фарфора или фаянса.
4. Работу нужно выполнять в перчатках. Здесь понадобятся резиновые и другие типы перчаток, предотвращающие попадание растворов на руки. Они должны защитить и от возможного термического воздействия.
5. Защита органов дыхания достигается использованием респираторов. При использовании крепких кислот понадобятся фильтры из активированного угля.
6. Защита зрения достигается использованием защитных очков. Имеются специальные очки для работы с химическими реактивами, их продают в магазинах рабочей одежды.
7. Фартуки и куртки из брезента защитят тело от попадания капель растворов.

Щелочное воронение стали

Самым простым способом нанесения оксидной пленки на изделия является щелочное воронение. Принцип действия основан на использовании каустической соды и натриевой селитры (используется в качестве удобрения). Оба компонента имеют выраженную щелочную реакцию.

Для обработки детали массой около 900…1000 г нужно иметь:

• 100 г каустической соды (NaOH);
• 30 г натриевой селитры (азотнокислый натрий NaNO₃).

Процесс:

1. Растворяют компоненты в 100 мл воды. Если этого количества рабочего раствора недостаточно, то увеличивают количество жидкости, а также пропорционально – каустика и селитры.
2. Раствор нагревают до 135…145 ⁰С (растворы солей кипят при температуре выше, чем кипит чистая вода).
3. Деталь отмывают с мылом или слабой щелочью от возможных жирных пятен.
4. Помещают на 30…35 минут в рабочий раствор, поддерживают высокую температуру. В горячем состоянии скорость образования пленки на поверхности стального предмета будет высокой.
5. После завершения процедуры необходимо смыть остатки рабочего раствора.
6. Протереть изделие растительным или техническим маслом.
7. Потом тщательно протереть предмет ветошью, останется только тонкий слой масляной пленки, которая будет дополнительно защищать готовое изделие.

В результате поверхность металла получит черное с синеватым оттенком покрытие. Оно достаточно прочное, выдерживает небольшие механические воздействия.

Иная щелочная обработка возможна в растворах NaOH и КОН. Готовят раствор, в котором растворяется по 300…400 г каждого компонента. Минимальная концентрация щелочей 700 г на 1 л раствора.

Процедура обработку происходит по технологии, описанной выше. В этом случае получается пленка, у которой синевы несколько больше.

Внимание! Во время щелочной обработки следует поддерживать уровень жидкости таким, чтобы деталь всегда находилась полностью в растворе. Тогда все покрытие получится равномерным.

Перед началом кислотного покрытия очищают и отмывают заготовку. Можно обойтись чистым спиртом или раствором крепостью 40 % (обычной водкой). Некоторые используют уайт-спирит. Тампоном очищают поверхность от жирных пятен.

Рецепт № 1

Рабочий раствор для воронения:

• 2 г лимонной кислоты;
• 2 г щавелевой кислоты;
• 1 л воды.

Процесс:

1. Раствор нагревают до температуры 120…125 ⁰С.
2. Помещают в него изделие на 20 минут.
3. После завершения деталь вынимают и промывают слабощелочным раствором. Можно использовать губку, смоченную в шампуни.
4. Завершается обработка протиркой машинным маслом.

Изделие приобретает черный цвет с некоторым оттенком коричневого оттенка.

Рецепт № 2

Используются растительные дубильные вещества (танины). Их получают из ветвей дуба или ивы.

Приготовление концентрата:

• ветви ивы или дуба (примерно 3 кг) варят в емкости объемом 10 л;
• через 3 часа после варки образуется раствор черного цвета;
• ветви вынимают из раствора;
• выпаривают раствор до 3 л. Получается концентрированная дубильная кислота. Для воронения применяется только часть раствора. Остатки концентрата заливаются в стеклянную емкость и закрывают плотной крышкой (может храниться до 3…4 лет).

Воронение деталей:

1. Используется 20…30 г дубильного концентрата на 1 л рабочего раствора.
2. Для активации процесса проводят воронение лимонной кислотой, ее добавляют в состав рабочего раствора (2…3 г на 1 л воды).
3. В готовый раствор кладут деталь, которую требуется воронить.
4. Длительность процесса составляет 24..30 часов.
5. Деталь после обработки вынимается и промывается.
6. Машинным маслом протирается готовая деталь.
7. С детали убираются остатки масла с помощью ветоши.

Использование «Ржавого лака»

В продаже реализуется «Ржавый лак». Его используют для поверхностного покрытия деталей:

• деталь протирается от остатков жира;
• покрывается лаком;
• растворителем на основе ацетона, например, № 646 смываются излишки лака с поверхности;
• это один из самых быстрых способов воронения с использованием готовых растворов.

: воронение в домашних условиях.

Термическое воронение деталей

В промышленных условиях предпочитают выполнять воронение термическим способом. Обычно эту операцию совмещают с низким отпуском, который снимает внутренние напряжения внутри стальных изделий:

1. Деталь в муфельной печи в течение 20…30 минут нагревают до температуры 180…220 ⁰С.
2. Вынутую деталь протирают машинным маслом с помощью тампона. Желательно провести обработку всех поверхностей.
3. При необходимости обработки повторяют.
4. Обычно достаточно двукратной термической обработки для получения качественной вороненой поверхности.

Информация: на оружейных заводах, производящих огнестрельное и холодное оружие, используют термическое воронение. Покрытие на многих изделиях сохраняется более 100 лет. Пример, винтовки Мосина 1891 г. выпуска и револьверы Наган, выпущенные в конце 1888 г.

Как сделать воронение стали в домашних условиях. В селитре, маслом, средством «Клевер»

Воронение или оксидирование – это способ поверхностного покрытия (отделки) металлических изделий в синий, черный, сине-черный цвет или цвета побежалости с помощью воздействия на них химическим и термическим способом.

Оно используется с целью коррозионной защиты изделий из металлов, а также придает поверхности привлекательную тонировку. Существует много способов поверхностной тонировки металлов. Основной – это создание оксидной пленки.

Самыми распространенными являются химическое (щелочное и кислотное) и термическое воздействие на поверхность. В результате такой обработки изменяется химический состав и структура поверхностного слоя. Внешне это проявляется образованием пленки в виде оксида металла.

Можно самостоятельно выполнять покрытие, используя более простые технологии.

Способы воронения металлов в домашних условиях и требования к их проведению

К распространенным домашним способам защиты и декорирования металлических поверхностей относятся:

1. кипячение деталей в специальных химических составах, которые можно приготовить самим;
2. покрытие маслом с последующей термической обработкой;
3. нанесение на поверхность готового средства с помощью кисточки.

Проведение работ при химическом воронении связано с химическими операциями травления и чистки, а также с механической шлифовкой и протиркой поверхности.

Для того чтобы применять воронение в домашних условиях с помощью химических реагентов, нужно создать определенные условия:

• обеспечить рабочее помещение вентиляцией или вытяжкой;
• приготовить емкость из нейтрального материала, не разрушающуюся под действием химреактивов. Лучше всего подойдет сосуд из термостойкого стекла, фаянса или фарфора. Если требуется длительное кипячение раствора, то можно использовать емкость из нержавеющей стали;
• емкость должна иметь достаточный объем для того, чтобы деталь полностью была покрыта составом;
• запастись средствами защиты: перчатками, защитной маской или очками, фартуками.

Особенности химического воронения и рецепты некоторых составов

Перед выполнением работ поверхность металлического изделия подвергают обработке: снятию старого окисного слоя путем ошкуривания и обезжиривания растворителем.

Стойкое вороненое покрытие в основном образуется в кипящем растворе на протяжении всего цикла окрашивания. Для получения прочной пленки процесс должен длиться от 30 минут до полутора часов, поэтому кипящий раствор периодически доливают, чтобы обеспечить полное покрытие детали.

Для домашних работ используют в основном щелочной способ окисления. Рассмотрим некоторые варианты химического оксидирования металлов в щелочной среде.

Способ №1:

1. В емкость (фарфоровую), соответствующего размера заливается вода и в ней растворяется натриевая селитра (нитрат натрия) и каустическая сода (гидроксид натрия) в соотношении: на 100 мл 30 г натрия и 100 г соды.

2. Смесь нагревается до 140 – 160оС, и в нее помещается обрабатываемая деталь, которая находится там не менее 30 минут.

При правильно проведенном процессе получится глубокое черное покрытие, иногда с синеватым оттенком.

Способ №2:

Синеватый оттенок пленки можно получить, используя кипящий насыщенный щелочной раствор, в котором растворен гидроксид калия или натрия в большой концентрации. В 1 литре воды растворяется не менее 700 грамм химического вещества.

Эти рецепты приведены в качестве примера. Существует множество других химических составов с использованием нитритов и нитратов.

Оксидирование в кислотной среде проводят при более низких температурах. Например, при использовании кислотного раствора, состоящего из:

• азотнокислого кальция – 30 ч,
• ортофосфорной кислоты – 1 ч,
• диоксида марганца – 1 ч.

Проводят оксидирование, выдерживая заготовку в растворе не меньше 30-45 минут при 100оС.

Средства для воронения металлов

К простым способам покрытия, которые можно использовать дома, относятся технологии поверхностного нанесения масла, селитры и готового средства «Клевер».

Эти средства для воронения доступны в использовании и позволяют проводить работы дома без особой подготовки.

Рассмотрим способы создания пленки с помощью каждого из них.

Покрытие маслом

Технология создания защитной пленки с помощью масла является наиболее распространенной для применения дома.

Осуществляется она так:

• ошкуренное и обезжиренное изделие покрывается машинным или подсолнечным маслом;
• затем его помещают в духовку и нагревают до 350 – 400оС;
• после остывания поверхность детали приобретает коричневый или черный цвет;
• остатки масла с детали нужно удалить тряпкой;
• для получения более насыщенного цвета процесс следует повторить несколько раз.

Использовать можно разное масло, например, оружейное, льняное или оливковое. Наносить его можно кисточкой или путем окунания детали в масляный состав.

:

Если требуется провести чернение на каком-либо участке детали, то для этого лучше использовать обжиг с помощью паяльной лампы. В процессе такого обжига хорошо просматривается цветовое изменение поверхности заготовки. При достижении насыщенного коричнево — черного цвета термообработку можно прекратить.

Использование селитры

Хороший результат химического воронения дает классический раствор с использованием селитры в дополнении к приведенным ранее. В результате вываривания детали в растворе натриевой селитры при температуре 130 – 150оС получается прочное оксидное покрытие блестящего черно-синего оттенка.

Рецепт состава с селитрой:

• Вода дистиллированная – 1 литр;
• Натриевая селитра (NaNO3) – 500 г;
• Едкий каустик (NaOH) – 500 г.

В продаже имеются готовые комплекты с селитрой для оксидирования.

Посмотреть процесс воронения в селитре можно в видеоролике:

Поверхность при такой обработке выглядит гладкой и не требует дополнительного полирования.

Обработка поверхности средством «Клевер»

Проводить обработку металлической поверхности можно готовым средством «Клевер». Оно имеет гелеобразную консистенцию и продается в небольших емкостях по 50 мл.

Используют его при небольших коррозионных повреждениях металла. Чтобы получить максимальное окрашивание изделия, обрабатывать «Клевером» нужно два — три раза. Перед его нанесением деталь нужно ошкурить и обезжирить.

Средство наносят кисточкой и выдерживают 2 минуты. При появлении беловато — желтого налета его нужно смыть теплой водой, а поверхность протереть насухо тканью.

Преимуществом этого средства является простота использования, поэтому его часто применяют для покрытия оружия. На стали, содержащие больше 3% Cr, оно не оказывает действия.

:

Холодное воронение в домашних условиях

Использование средства «Клевер» не требует дополнительного подогрева заготовки, поэтому способ такой обработки относят к холодному. Кроме него для холодного воронения в домашних условиях используют другие средства, которые также наносят на обработанную поверхность с помощью кисточки.

Например, используют отечественный препарат «Ворон-3М».

При нанесении его на металлическую поверхность образуется плотная черная пленка. Поэтому такое покрытие называют чернением металла.

Популярно также импортное средство «парижский оксид», в состав которого входит селен.

Раствор наносится на изделие также с помощью кисточки, после получения окраса остатки смываются с поверхности теплой водой.

Холодная обработка применяется для деталей небольших размеров. Особенно с помощью такого способа хорошо проводить воронение ружья, так как к нему нельзя применять способ горячего кипячения в химических растворах.

Воронение стали в домашних условиях

Вопрос, как сделать воронение стали в домашних условиях, интересует многих.

Большая часть деталей, которые подвергают воронению, относится к изделиям из стали. Поэтому, описанные выше способы обработки поверхности металла путем оксидирования и покрытия масляной пленкой в основном применяют для стальных сплавов.

Многие марки стали подвержены образованию ржавчины. Покрытие для стальных изделий, прежде всего, служит защитой от коррозии и одновременно придает им привлекательный вид. Степень защиты и цвет окраски оксидной пленки зависит от толщины слоя и используемых реагентов. Толщина может меняться от 1 до 10 мкм.

При воронении стальных изделий химическим способом к выбору компонентов раствора при использовании нагрева до высоких температур следует подходить с осторожностью. Например, существует запрет на такую обработку закаленных деталей, а также сталей, которые подвергать нагреву до высоких температур нельзя. Это может привести к ухудшению их технологических свойств.

Именно по этой причине при необходимости высокой термообработки рекомендуют применять растворы щелочного характера. Они более щадящие.

Оксидирование в кислотных составах проводят при более низких температурах. Например, при использовании кислотного состава, состоящего из:

• азотнокислого кальция – 30 ч,
• ортофосфорной кислоты – 1 ч,
• диоксида марганца – 1 ч,
• проводят окисление при температуре 100оС, выдерживая деталь в растворе не меньше 30-45 минут.

Чернение металла

При нагревании стальных заготовок в кислотной или щелочной среде на поверхности может образоваться пленка разного оттенка. Воронение включает все цвета, свойственные побежалости. Они меняются по мере увеличения толщины пленки от желтого, бурого, фиолетового, далее в серый, синий и черный цвет.

Поэтому, воронение не тождественно чернению. Получить нужный оттенок поверхности можно, используя разные режимы термообработки стальных заготовок и используя различные химические компоненты раствора.

Например, можно добиться нужного оттенка при использовании азотнокислой меди, которая является солью, в количестве 70 г и 30 г спиртового денатурата. Соль подогревают до расплавления и добавляют денатурат. Смесь наносят на стальную деталь и нагревают горелкой. Останавливают процесс нагрева после достижения нужного оттенка.

Чернение стальных заготовок можно осуществить с помощью масла. Достаточно обмазать изделие маслом, воском или жиром животного происхождения и хорошенько его прокалить на огне. В итоге на поверхности появится стойкое черное покрытие.

P.S. Существует множество рецептов, применяя которые можно добиться насыщенного черного покрытия на металле.

(4 3,50 из 5)
Загрузка…

Оксидирование стали

Одной из важных задач по сохранению металлических конструкций является борьба с вредным воздействием окружающей среды. Повышенная влажность, наличие в воздухе химически активных элементов, способных разрушать целостность металла, особенно стали, приводит к ухудшению таких показателей как надёжность и прочность.

Для решения этой задачи готовые изделия покрывают различными видами защитных покрытий.

Оксидирование стали

Существуют различные методы повышения поверхностной устойчивости и антикоррозийности.

Одним из таких методов является создание на поверхности стали защитной плёнки, используя специальные способы обработки.

Понимание сущности назначения этого процесса требует ответа на вопрос — что такое оксидирование?

Сущность заключается в использовании свойств окислительно — восстановительной реакции, в результате чего на поверхности стали образуется защитная плёнка. Так же производится оксидирование стали.

Этот процесс позволяет решить следующие задачи:

• Защитить стальные конструкции от образования коррозии (особенно это актуально в современном строительстве, где применяются металлические конструкции).
• Ограничить воздействие агрессивных составляющих внешней среды (растворов кислот, щелочей, химических элементов, разрушающих целостность стали).
• Создать поверхностный слой, обладающий хорошими электроизоляционными характеристиками.
• Придать деталям, отдельным элементам, конструкции в целом оригинальные декоративные и эстетические свойства.

Оксидирование металла производится следующими методами:

1. С применением химических реакций (химическое оксидирование стали).
2. Использование электрохимических процессов (анодное оксидирование).
3. Проведением термической обработки (термический метод).
4. Создание низкотемпературной плазмы (плазменный метод).
5. Лазерным (применяются специальные лазерные установки).

Анодированная сталь

Рассмотрим каждый метод подробнее.

Химическое оксидирование

Этот процесс предполагает обработку металлов растворами, смесями, расплавами химических элементов (такие окислы как окислы хрома).

Данное оксидирование позволяет провести так называемую пассивацию поверхности металла. Он предполагает создание в близком к поверхности слое металла неактивного (пассивного) образования.

Создаётся тонкий поверхностный слой, защищающий основную часть конструкции.

Технологически этот процесс реализовывается посредством опускания подготовленной металлической детали в раствор щёлочи или кислоты, заданного процентного соотношения.

Химическое оксидирование стали

Для создания кислотной ванны применяют три вида химически активных кислот: соляную, азотную, ортофосорную. Ускорение протекания химической реакции стимулируют добавлением в раствор кислоты соединений марганца, калия, хрома. Реакция окисления протекает при температуре раствора в интервале от 30 °С до 100 °С.

Применение растворов на основе щелочных соединений позволяет использовать добавки соединений нитрата натрия и диоксида марганца. В этом случае температура раствора необходимо повышать до 180 °С, а с добавками и до 300 °С.

После проведенной процедуры деталь промывают и просушивают. Иногда для закрепления процесса химической реакции применяют бихромат калия.

Для увеличения срока сохранения образованной плёнки проводят химическое оксидирование с промасливанием. Иногда такой процесс называют химоксидирование.

При окончательном покрытии маслом получается надёжное покрытие от коррозии, обладающее эффектным высоко декоративным чёрным цветом.

Такой вид называется – электрохимическое оксидирование стали. Иногда его называют и анодное оксидирование стали. Также применяют термин анодирование. В его основу заложен химический процесс электролиза. Его можно проводить как в твёрдых, так и в жидких электролитах. Подготовленную заготовку помещают в ёмкость с оксидным раствором.

Протекание реакции электролиза возможно при создании разности потенциалов между двумя элементами.

Поверхность окисляемого изделия характеризуется положительным потенциалом. Из раствора выделяют химически активные элементы с отрицательным потенциалом. Взаимодействие разнополярных элементов и называется реакцией электролиза (в нашем случае анодирования).

Анодное оксидирование

Применение анодного оксидирования позволяет создавать защитные плёнки различной толщины. Создание толстых плёнок возможно благодаря применению раствора серной кислоты.

Тонкие плёнки получают в растворах борной или ортофосфорной кислоты. С помощью анодирования можно придать поверхностному слою металла красивые декоративные оттенки. С этой целью процесс проводят в органических кислотах. В качестве таких растворов применяют щавелевую, малеиновую, сульфосалициловую

Специальным процессом анодирования считается микродуговое оксидирование. Оно позволяет получать покрытия, обладающие высокими физическими и механическими характеристиками.

К ним относятся: защитные, изоляционные, декоративные, теплостойкие и антикоррозийные свойства. В этом случае оксидирование производится под действием переменного или импульсного тока в специальных ваннах заполненных электролитом.

Такими электролитами являются слабощелочные составы.

Анодное оксидирование в домашних условиях

Анодирование позволяет получить поверхностный слой, обладающий следующими свойствами:

• надёжное антикоррозионное покрытие;
• хорошие электрические изоляторы;
• тонкий, но стойкий поверхностный слой;
• оригинальную цветовую гамму.

К анодированию нержавеющей стали требуется специальный подход. Это связано с тем, что такая сталь считается нейтральным (инертным) сплавом. Поэтому на производстве при анодировании большого количества деталей применяют двух этапную процедуру.

На первом этапе анодирование нержавеющей стали производят совместно с другим, более подходящим для этого процесса металлом. Это может быть никель, медь, другой металл или сплав.

На втором этапе производят оксидирование непосредственно самой нержавеющей стали. Для упрощения процесса оксидирования сегодня ведутся разработки специальных добавок, так называемых пассивирующих паст. Эти составы ускоряют процесс реакции нержавеющей стали.

Внутри создаётся температура, близкая к 350 °С. Класс легированных сталей подвергаются термическому оксидированию при более высоких температурах. Необходимо разогреть заготовку до 700 °С. Обработка продолжается в течение одного часа.

Этот процесс получил название воронение стали.

Воронение сталиСтальной пистолет после воронения

Плазменное оксидирование

Такое оксидирование проводят в среде с высокой концентрацией кислорода с помощью низкотемпературной плазмы. Плазма создаётся благодаря разрядам, возникающим при подаче токов высокой или сверхвысокой частоты.

Плазменное оксидирование используют для формирования оксидированных плёнок на достаточно небольших поверхностях.

В основном его применяют в электронике и микроэлектронике. С его помощью образуют слои на поверхности полупроводниковых соединений, так называемых p-n переходах. Такие плёнки используют в транзисторах, диодах (в том числе в туннельных диодах), интегральных микросхемах. Кроме этого она используется для повышения светочувствительного эффекта в фотокатодах.

Плазменное оксидирование

Разновидностью плазменного оксидирования является оксидирование с применением высокотемпературной плазмы. Иногда её заменяют на дуговой разряд с повышением температуры до 430 °С и выше. Применение этой технологии позволяет значительно повысить качество образуемых покрытий.

Лазерное оксидирование

Эта технология достаточно сложна и требует специального оборудования. Для проведения оксидирования используют:

• импульсное лазерное излучение;
• непрерывное излучение.

В обоих случаях применяются лазерные установки инфракрасного диапазона. За счёт лазерного прогрева верхнего слоя материала удаётся получить достаточно стойкую защитную плёнку. Однако этот метод применяется только для поверхности небольшой площади.

Лазерное оксидирование

Оксидирование своими руками

Организовать процесс оксидирования небольших металлических изделий можно в домашней лаборатории. При точном соблюдении последовательности технологических операций добиваются качественного оксидирования.

Весь процесс следует разделить на три этапа:

1. Подготовительный этап (включает подготовку необходимого оборудования, реактивов, самой детали).
2. Этап непосредственного оксидирования.
3. Завершающий этап (удаление вредных следов химического процесса).

На подготовительном этапе проводят следующие работы:

• Грубая зачистка поверхности (применяется щётка по металлу, наждачная бумага, полировочная машина с соответствующими дисками).
• Окончательная механическая полировка поверхности.
• Снятие жирового налёта и остатков полировки. Его называют декопирование. Он проводится в пяти процентном растворе серной кислоты. Время пребывания обрабатываемой детали в растворе равно одной минуте.
• Промывание детали. Эту процедуру проводят в тёплой кипячёной воде. Целесообразно её провести несколько раз.
• Завершающей операцией является так называемое пассирование. Вымытую после обработки деталь, помещают чистую кипячёную воду, в которой предварительно растворяют хозяйственное мыло. Этот раствор вместе с деталью подогревают и доводят до состояния кипения. Процедуру кипения продолжают в течение нескольких минут.

Оксидирование в домашних условиях

На этом предварительный этап заканчивается.

Основной этап оксидирования состоит из следующих операций:

1. В нейтральную посуду (лучше с эмалированным покрытием), заливается вода. В ней растворяют около едкий натр. Объём вещества зависит от количества воды. Целесообразно получить раствор около 5 процентов.
2. В полученный раствор полностью погружают обрабатываемую деталь.
3. Раствор с погруженной деталью нагревают до 150 градусов. Практически это процесс кипячения. Он продолжается примерно два часа. Используя инструмент, проверяют качество процесса. Если необходимо время может быть увеличено.

На завершающем этапе с деталью производят следующие операции:

1. Деталь извлекают из ванны с реактивом.
2. Укладывают на ровную поверхность, дают её остыть естественным образом (без принудительного охлаждения). Желательно создать условия, ограничивающие контакт с окружающим воздухом.
3. Визуально проверяют качество полученного оксидирования. Отсутствие непокрытых участков, плотность образованной плёнки, итоговый цвет.

Таким образом, проводить оксидирование можно и в домашних условиях. Главное, соблюдать указанные рекомендации.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.