Химическое оксидирование стали в домашних условиях

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.

После окончания процесса деталь тщательно моют с использованием моющих средств, а затем смазывают маслом.

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.

Препарат включает три флакона. Один состав предназначен для предварительной обработки поверхности, второй – действующий состав, а третий обеспечивает защиту образованного покрытия.

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.

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.

1. Причины коррозии металла на открытом воздухе
2. Что дает воронение стали?
3. Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?
4. Выбор технологии для воронения деталей
5. Подготовка к воронению в домашних условиях
6. Щелочное воронение стали
7. Кислотное воронение стальных заготовок
8. Рецепт № 1
9. Рецепт № 2
10. Использование «Ржавого лака»
11. Термическое воронение деталей

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.

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,

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.

Подготовка к воронению в домашних условиях

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).

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.

Кислотное воронение стальных заготовок

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.

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.

• 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).

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.

Видео: 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.

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. Передача электронов совершается по отношению к окислительному атому, электронному акцептору.

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. Однако важно будет знать, что предохранение стали и других металлов будет более надежным в случае применения электрохимической процедуры. Именно по причине преимущества электрохим. 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.

Ознакомление с термическим оксидированием

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.

Способы воронения для защиты стали в домашних условиях

Нанесение лакокрасочного покрытия на поверхность металлических изделий — способ сделать детали красивыми и защитить их от деформации или образования коррозийного слоя. Существуют не только специальные краски, но и способ воронения, который отличается применением окислов железа при проведении химической реакции. В итоге удаётся получить поверхность с уникальным видом и стойким сопротивлением к внешним факторам.

Особенности окрашивания металла

Огромное количество методов окрашивания расширило и цветовую базу. В зависимости от способа нанесения лакокрасочного покрытия и использованных масел, кислот и различной степени нагрева удаётся сделать любую окраску, даже лимонный цвет.

Все варианты нанесения краски разделяют на два типа:

• механический;
• химический.

При механическом нанесении краски применяют различные порошки, которые распыляют, разбрызгивают, вколачивают, применяя специальные инструменты. Этот вариант не отличается качеством, красотой или уникальностью, но ценится у автолюбителей за счёт низкой стоимости. Кроме того, механическое окрашивание легко сделать на любой СТО или даже своими руками, если есть необходимое оборудование.

Применение химического метода требует наличия опыта и знания последовательности всей процедуры. Первое, что необходимо сделать, это зачистить металлическую поверхность от старого лакокрасочного покрытия. Дальше восстанавливаются повреждённые участки грунтовки, которые предварительно очищаются от ржавчины. После того как металл приобретёт идеальную поверхность, её обезжиривают. Маленькие детали для удаления масла помещаются в растворители по типу бензина, этила или эфира. Обработанные части опускаются в кипяток и только потом подвергаются окрашиванию химическим методом.

Нанесения лакокрасочного покрытия недостаточно, если хочется чтобы металл приобрёл элегантный вид и блеск поверхности и таким оставался даже при частой эксплуатации. Подобная проблема решается путём оксидирования стали.

Эта процедура включает натирание поверхности такими смесями, как:

• азотная кислота, смешанная со спиртом, водой и медным купоросом в виде опилок;
• кислота чернильно-орешкового цвета, включающая железо и сурьму;
• азотнокислое серебро с добавлением воды;
• оливковое масло с хлористой сурьмой.

После нанесения одной из этих смесей на металлическую поверхность, она подвергается термической обработке. Результат по итогу работы будет зависеть в основном от того, насколько качественно была очищена от жира, пыли и грязи деталь.

Такой способ часто используют, чтобы защитить оружие, автомобильные части от царапин и сколов. Добиться защиты получается и другими менее действенными, но дешёвыми способами. Например, многие делают воронение металла маслом в домашних условиях, которое благодаря кристаллической структуре защитного слоя краски проникает и создаёт блеск и дополнительный слой защиты.

Если вся работа проводится самостоятельно, тогда важно помнить, что после высушивания окрашенный металл будет выглядеть темнее, чем в мокром состоянии. Поэтому с учётом таких особенностей нужно откорректировать цвет в приемлемую сторону.

Способы чернения своими руками

Существует большое количество способов чернения стальной поверхности. Самые популярные из них включают применение щелочных, кислотных растворов или термическую обработку. Каждый из этих методов требует наличия специального оборудования, но некоторые варианты воронения стального материала получится сделать и в домашних условиях.

Простой, дешёвый и безопасный способ относится к обработке металла с помощью щелочного материала. Для воронения щёлочью потребуется дополнительно найти и подготовить:

• гидроксид натрия;
• нитрат натрия;
• воду;
• цифровые весы;
• защитную одежду.

В список защиты обязательно должны войти перчатки, сапоги и респиратор. В качестве остальной части защиты подойдёт старая одежда. Для некоторых составов необходима селитра или ортофосфорная кислота.

Для обработки металлических деталей необходима посуда из нержавейки, ведь в противном случае могут возникнуть химические реакции с щёлочью. Воронение проводится при определённой температуре, поэтому раствор предварительно засыпается в ёмкость и доводится до кипения. В таком состоянии щелочной раствор находится около часа, только потом в него опускается деталь. Если не получается сразу окунуть всю металлическую часть, то разрешается долить немного воды.

Нанесение защитного слоя с помощью щёлочи требует соблюдения всех правил, в том числе и подготовительных. Металл предварительно очищается от грязи и мусора, а потом обрабатывается растворителями, которые обезжиривают поверхность. Без этого пункта краска плохо схватится с поверхностью и быстро начнёт разрушаться.

Есть странные и одновременно удивительные способы чернения с помощью масла или яичного белка. Оба способа действенные и отлично подходят для проведения этой процедуры в домашних условиях. Воронение маслом, например, является бюджетным и интересным методом придания чёрного цвета стали. Для этого оливковое масло наносится на поверхность металла, который предварительно был немного отполирован с помощью мелкой наждачной бумаги. Дальше деталь нагревается на огне спиртовой лампой до момента изменения цвета. Остатки масла убирают простой тряпкой. Для придания блеска изделие дополнительно полируют и шлифуют.

Использование яичного белка — это не менее эффективный способ. Первым делом обрабатываемую сталь промывают в растворе соды и высушивают. Дальше поверхность покрывается тонким слоем взбитых белков и так деталь остаётся лежать два дня в тёмном месте. По истечении этого времени металл нагревается до раскалённого состояния и происходит реакция, которая окрашивает его в чёрный насыщенный цвет. Чем горячее будет нагрета деталь, тем быстрее и качественнее протекает процесс воронения, но перегибать нельзя. Используя этот метод на практике, легко найти золотую середину, которая не снизит качество, но повысит скорость работы.

Оксидирование различных сплавов

Воронение алюминиевых сплавов помогает защитить поверхность от распространения коррозии. Тонкий слой защиты стойко сопротивляется любым внешним факторам, которые воздействуют на окрашенную поверхность. Использование химических составов является наиболее востребованным методом для нанесения такого покрытия.

Химический метод представляет собой погружение в приготовленный заранее состав для воронения, который включает такие компоненты, как:

1. Бихромат натрия и хромовый ангидрит.
2. Гексационоферрат калия, хромовый ангидрид и фторид натрия.
3. Углекислый и хромовокислотный натрий.
4. Ангидрид хрома и фторосиликат натрия.

Все компоненты замешиваются при помощи жидкости и согласно инструкции наносятся на окрашиваемую алюминиевую поверхность, где и вступают в химическую реакцию самостоятельно или путём нагрева.

Процесс чернения металла в домашних условиях это ещё не всё, ведь после получения требуемого цвета алюминий необходимо обработать для закрепления результата. Первым делом, после извлечения деталей, вся жидкость должна стечь и только потом изделие опускают в азотную кислоту. Происходит фиксация оксидной плёнки, которая только усилит свои качества во время сушки при средней температуре. Точно сказать время оксидирования трудно, ведь чёрный цвет бывает разный, а он зависит от того, сколько времени деталь находится в химическом растворе. После проведения всех процедур, поверхность окрашивается специальными красителями для обработки воронёной поверхности.

Анодирование алюминиевых деталей

Этот способ приобрёл наибольшую популярность при обработке алюминиевой поверхности. Суть в том, чтобы покрыть всю площадь тонким слоем пассивной изоляции, используя простые компоненты и инструменты.

Первым делом необходимо подготовить насыщенный раствор электролита, аналогичный процедуре хромирования стали. Анодирование включает обработку алюминия в ёмкости с жидкостью, куда поступает ток. В качестве источника тока подойдёт простой аккумулятор средней мощности.

Алюминиевые детали, перед тем как опустить в раствор электролита, следует обезжирить при помощи растворителей или простого стирального порошка. В ёмкости при воздействии тока появляется голубовато-серый налёт, если обезжиривание изделия прошло успешно. Дальше поверхность алюминия протирают раствором из марганцовки, который удаляет налёт и делает поверхность блестящей и гладкой. Для дальнейшего окрашивания подойдут анилиновые краски любого цвета.

Хоть процесс и считается самым лёгким из доступных методов, всё равно требуется опыт и практика. Поэтому первый раз лучше попрактиковаться на рабочей детали топора или других ненужных материалах.

Воронение нержавеющей стали

Защитный слой, который появляется после воронения, способен сделать поверхность прочной и стойкой к любым механическим и химическим воздействиям, что особенно полезно для постоянно эксплуатируемого оборудования или машины. Химическое оксидирование стали в домашних условиях проводится без помощи специалистов, если следовать всем правилам пошаговой инструкции.

В помещении, где будет проходить окрашивание обязательно должна быть предусмотрена искусственная вентиляция, ведь через открытые окна или двери может залететь мелкий мусор, который осядет на поверхность металла как раз в процессе чернения. О попадании пыли на изделие важно помнить, если проводится полировка или шлифовка в непосредственной близости от высыхающей детали. Температура в помещении должна быть комнатной и постоянной независимо от времени года на улице.

Специалисты в сфере окрашивания уже давно изучили, как заворонить металл в домашних условиях, поэтому следует придерживаться установленной процедуры и изменять её только при несовместимости с материалом. Свои правила вводят в практику только после долгого изучения и многократного применения новой методики воронения.

Качество чернения стальной поверхности зависит от нескольких условий:

1. Участок окрашивания должен быть в нормальном состоянии. Невозможно получить идеальный эффект воронения, если металл ржавый, имеет явные деформации, дыры, переломы и т. д.
2. Любое химическое соединение вступает в контакт с очищенной поверхностью и поэтому любые частицы грязи обязательно необходимо удалить.
3. Качество зависит и от структуры металла.
4. При выполнении всех требований по механической и термической обработке.

Это основные условия, которые оказывают прямое влияние на соединение химической смеси со стальной или алюминиевой поверхностью.

Сложность окрашивания различных деталей в основном зависит от их размера и формы. Небольшие изделия, элементы оружия и части машины легко покрыть в домашних условиях вороным цветом, используя простую фаянсовую, стеклянную или фарфоровую ёмкость. Большие предметы окрасить будет проблематично без использования специального оборудования. Как минимум, может потребоваться небольшой кран или подвесная машина, равномерно опускающая металл в кипящую воду или раствор, через который пропускают ток.

Воронение металла это отличный способ защитить его от внешних повреждений и одновременно придать пикантный и уникальный вид. Особенно такой способ подходит для окрашивания деталей машины, оружия или публичных предметов. Сделать всё можно и своими руками, но важно не забывать о правилах процесса воронения и соблюдения безопасности.

Способы и технология воронения (оксидирования) металла в домашних условиях

Такой обработкой металла можно решить две задачи. Во-первых, этим материалу придается привлекательный вид, он словно бы «омолаживается». Это самое распространенное понимание сути процесса, но довольно узкое. Во-вторых, и это главное, повышается уровень его защиты от коррозии. Считается, что воронение возможно только в условиях производства. Однако это не совсем верно.

В чем отличие

Результат промышленной обработки – изменение химического и структурного состава «верхнего» слоя металла. Получаемый оксид железа и играет роль защитного покрытия всей заготовки. Такая методика в домашних условиях если и осуществима, то крайне нерентабельна, так как потребует не только специальных знаний, но и значительных материальных вложений.

Все приведенные ниже вещества – только пример. У них есть много аналогов как российского, так и зарубежного производства. Не каждый продавец разбирается в технологии воронения. Но если назвать что-то конкретное, то даже если такого средства в продаже нет, менеджер легко подберет ему замену.

Независимо от выбранного способа воронения, весь процесс подразделяется на несколько этапов, которые можно кратко описать так:

зачистка (+ шлифовка); обезжиривание; нанесение средства для воронения; финишная обработка.

Нюансы для разных способов и деталей могут быть свои, но общий алгоритм действий неизменен.

Нужно учесть, что после обезжиривания к заготовке пальцами прикасаться нельзя. Поэтому необходимо работать в чистых прорезиненных перчатках.

Воронение «холодное»

Из названия понятно, что металл в процессе работы термическому воздействию не подвергается. Для обработки применяются специальные растворы. Все отличие только в способе, которым ими покрывается деталь.

Кисточкой

Средства, нанесенные на поверхность, образуют плотную пленку. Такой способ называют еще «чернением». Можно использовать отечественный состав «Ворон 3». Из импортных – так называемый «оксид парижский».

Преимущества

Простота технологии. Воронение можно сделать в любых условиях, без какой-либо подготовки рабочего места.

Недостатки

Трудность воронения деталей со сложной конфигурацией или рельефом. При механических воздействиях слой покрытия повреждается. Понадобится дополнительная полировка, чтобы добиться «гладкости» основы.

Погружением в емкость

Преимущества очевидны. Во-первых, жидкость проникнет во все «закоулки». Во-вторых, такая обработка потребует значительно меньше времени. В-третьих, снизится расход вещества, который неминуемо будет, так как при обмазке часть состава будет разбрызгиваться.

Независимо от выбранного способа, после окончания процедуры вещество смывается водой с моющим средством.

Несколько рецептов растворов

Доли всех компонентов указаны в граммах на 1 л воды дистиллированной.

Хлорид железа – 75; этанол – 30; сульфат меди и азотная кислота – по 20. Хлорид железа – 170; азотная кислота – 13,5; соляная кислота и сульфат меди – по 4.

Воронение «горячее»

Преимущества

Такое покрытие служит гораздо дольше. Отсутствие вредных испарений, которыми сопровождается процесс «холодного» воронения.

Технология

Обрабатываемая заготовка сначала слегка разогревается, чтобы вещество лучше «ложилось» на основу. Можно использовать масло оружейное, льняное, буроугольное, оливковое или что-то подобное. Выбор конкретного средства зависит от вида металла.

Как нанести масло, каждый решает сам. Наверное, целесообразнее деталь окунуть в него. После этого она подвергается термической обработке. Самый распространенный способ – обжиг паяльной лампой.

Особенность методики

После погружения в ванночку нужно дать маслу стечь. Его излишки приведут к появлению пятен на поверхности детали. В процессе обжига необходимо контролировать изменение цвета заготовки. Как только он изменится с коричневого на черный, обработку следует прекратить.

Воронение окислителем

Применяются различные химические соединения из числа нитритов или нитратов. Все они характеризуются своей температурой плавления, поэтому ориентироваться нужно в первую очередь на собственные возможности, так как не у каждого хозяина есть, к примеру, муфельная печь. Источники температуры могут быть разными, поэтому не нужно усложнять себе жизнь и руководствоваться первым попавшимся рецептом – выбор окислителей достаточно большой.

Недостатки

С точки зрения ТБ такая методика небезопасна, так как чревата воспламенением «органики». Работа с окислителями требует хороших знаний, в первую очередь, по химии. Ограничение в использовании веществ. Запрет – на обработку металлов закаленных или деталей, которые нельзя подвергать высоким термическим воздействиям.

Именно по этим причинам на практике растворы соединений натрия (калия) заменяются на щелочные или солевые.

Несколько рецептов

На 1 л воды: натр едкий – 2,8; динатрия гидрофосфат – 100; натрий азотнокислый – 50. На 0,6 л: едкий натр – 400; нитрат калия и натрий азотнокислый – по 10.

Все ингредиенты – в «г».

Минимальное время погружения детали в раствор – полчаса. После этого необходимо промыть проточной водой, просушить и покрыть тонким слоем смазки.

Полезные советы

1. Ванночка для «холодного» воронения делается не из любого материала. Как правило, это «оцинковка» или древесина. Необходимо в ее конструкции предусмотреть подвески-крючки для помещения в раствор детали. Они могут быть или смонтированы на стенке, или выполнены в виде изогнутых стоек. Все зависит от габаритов заготовки и высоты бортиков емкости.
2. Для обезжиривания лучше использовать растворители на органической основе (ацетон, бензин Б-70, перхлорэтилен и другие). Основа по отношению к ним инертна. Если хочется изготовить средство самостоятельно, по имеющимся в интернете рецептам, то нужно учесть, что для каждого металла подбирается свой состав.
3. Независимо от способа воронения и применяемых химреактивов все работы нужно проводить или на открытом воздухе, или в комнате с хорошей вентиляцией, так как процесс сопровождается вредными испарениями.

Если надлежащей зачистки механическим способом добиться не удается (щеткой, абразивом), то применяется методика травления. Для каждого металла или сплава – «свой состав». Рецептов также достаточно.

Например, для металлов «черных» есть такой (один из многих): кислоты азотная, серная и соляная (100 + 50 + 150) в «г» на 1 л воды дистиллированной. Обработка проводится около 2,5 часов при температуре смеси порядка 80 °С.

Для деталей, которым необходимо придать идеальную «гладкость» поверхности, применяется химическая полировка. Она очень эффективна в тех случаях, когда механический способ не дает результата из-за рельефности основы или ее сложной конфигурации.