Чернение стали в домашних условиях – методы защиты от коррозии Видео

Воронение в домашних условиях – технология и способы оксидирования металла

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.
Читайте также:  Как настроить полуавтоматическую сварку

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.

Проблематика и сложности работы по оксидированию нержавеющей стали

Представленная в данной статье информация будет полезна для материаловедов, технологов и инженеров, задействованных в области обработки и изучения свойств металлов. Получение декоративных покрытий все чаще находит применение в различных отраслях машиностроения, автомобилестроения, в производстве предметов быта. Рассмотрим один из самых затребованных способов создания пленки — оксидирование нержавеющей стали.

  1. Термины, определения, виды оксидирования нержавеющей стали
  2. Термический процесс
  3. Химическое оксидирование
  4. Электрохимическое оксидирование
  5. Плазменное оксидирование
  6. Сложности работы по чернению, связанные с нержавеющей сталью

Термины, определения, виды оксидирования нержавеющей стали

По определению под этим термином понимают создание пленки из оксидов на поверхности нержавеющей стали вследствие реакций окислительно-восстановительного характера. Помимо защитной функции, декоративной отделки, применение этого процесса задействовано при необходимости создания диэлектрических слоев и изменения поверхностных физических процессов происходящих в среде высоких магнитных и электрических полей. В зависимости от того каким способом было получено оксидирование различают:

  • Термический процесс
  • Химическое воздействие
  • Электрохимический процесс
  • Плазменное оксидирование

Рассмотрим эти процессы более подробно.

Термический процесс

Термический процесс оксидирования заключается в обработке металла при определенных температурах в среде кислорода или водяного пара. Низколегированные стали и железо при таком воздействии получают пленку, называемую воронением. Температура для воронения составляет 300-350 градусов Цельсия. Для высоколегированных и высоко хромистых сталей этот показатель вырастает до 700 градусов.

Интересная информация: воронение нержавеющей стали в домашних условиях вполне под силу каждому. Для этого существует несколько способов. Любому способу должны предшествовать шлифовка металла и его обезжиривание. Окунаем деталь или изделие в масло. Оно может быть оливковым, машинным, а лучше всего оружейным. Убедившись в равномерности нанесения и попадания масла в труднодоступные места, вынимаем заготовку и даем стечь маслу. После этого начинаем нагрев паяльной лампой. Чем ниже скорость нагрева, тем выше вероятность полного удаления легких фракций, получения равномерного слоя воронения. После преодоления порога в 400 градусов на поверхности появляется характерный черный окрас. По окончании необходимо произвести полировку мягкими войлоками и пастой.

Химическое оксидирование

Химическое оксидирование – получение защитной пленки при взаимодействии металла и расплавов, чаще растворов, оксидирующих веществ. К преимуществам такого метода относятся:

  • относительная простота
  • отсутствие высокотемпературных источников
  • простота оборудования
  • низкие трудозатраты

Единственным и самым существенным недостатком данного способа заключается в низких защитных характеристиках такой пленки и низкая стойкость при механических воздействиях. Преимущественное использование химического оксидирования заключается в нанесении подкрасочного слоя, а также для консервации механизмов и деталей в условии хранения в производственных цехах и отапливаемых складах.

Необходимость в использовании большого количества воды, ее последующая очистка, высокая стоимость воды и очищающих реагентов приводит к постепенному вытеснению с производств, в условиях ужесточения природоохранных норм. Холодное химическое оксидирование нержавеющих сталей стало доступным благодаря появлению в продаже двухкомпонентных химических реагентов.

Обратите внимание: Чем выше концентрация активных химических элементов тем быстрее скорость протекания реакции, но глубина проникновения меньше. Соответственно толщина пленки будет меньше.

Электрохимическое оксидирование

Электрохимическое оксидирование нержавеющих сталей способ, который нашел широкое распространение в промышленности. Заключается он в том, что детали подвешиваются на специальные держатели. На этом приспособлении они опускаются в раствор с щелочью, после чего ванна, в котором он находится, присоединяется к отрицательному катоду. Детали подсоединяются к положительному аноду. При пропускании постоянного тока, согласно курсу физики, происходят процессы электролиза, сопровождающиеся повышением температуры. Скорость нанесения и толщина появляющейся пленки зависит от множества факторов. Основные влияющие факторы:

  1. Плотность протекающего тока.
  2. Электропроводность раствора, в который помещены детали
  3. Температура электролита
  4. Геометрия и конфигурация детали

Интересный факт: в конце предыдущего десятилетия один из гигантов японского автопроизводителя использовал гальваническое чернение нержавеющей стали кузова своих авто. Исследования показали, что в районе перегибов крыши в стойки оксидированный слой имел недостаточную толщину. Долгие изыскания по изменению места крепления электродов к кузову, изменение плотности тока, времени воздействия не приводили к ожидаемому результату. Лишь поменяв электропроводность щелочного раствора, внеся специальные добавки, слой стал равномерным и достаточным для уровня качества предприятия.

Сложная геометрия, острые углы, изогнутые формы в контурах детали приводят к различию потенциалов, возникающих на поверхности нержавеющей стали и соответственно приводят к разности толщин пленки. Для таких деталей целесообразно использование предыдущего метода оксидирования.

Читайте также:  Как на самом деле погиб Михаил Евдокимов, губернатор и юморист Русская семерка

Плазменное оксидирование

Оксидирование плазмой происходит при условиях подобных к гальваническому чернению. При определенном достижении критического значения поляризации происходит плазменный микроразряд на поверхность анодируемой детали. В отличие от электрохимического азотирования в формировании образовавшейся пленки участвует не только раствор щелочи, но и материал катода. Характерной особенностью представленного метода можно назвать глубокое проникновение в слой нержавеющего металла и возможность получения равномерного покрытия на объектах сложной геометрической конфигурации.

Интересный факт: в месте пробоя искры при плазменном оксидировании температура составляет порядка 10000К., а давление сопоставимо с величиной 10 2 МПа. После прекращения действия искры происходит резкое охлаждение поверхности, которые приводят к появлению новых физических свойств и исследованию их как элементов нанотехнологий.

Покрытия, которые образуются при применении такого метода, характеризуются повышенной адгезией к основе и свойствам, приближенным к керамике. Учитывая цену оборудования и недостаточность исследований в этой области, его трудоемкость и необходимость высокой квалификации персонала не позволяют широко применять этот процесс в промышленности, ограничиваясь дорогостоящими отраслями и штучными изделиями. Для алюминия, титана и сплава магния плазменное оксидирование находит ниши и распространение в промышленности.

Обратите внимание: терминология этого процесса не устоялась по сегодняшний день. Поэтому встретив в литературе оксидирование в режиме искрения, анодное осаждение, режим максимального напряжения, плазменно-электролитическое оксидирование надо понимать, что это один и тот же процесс – плазменное оксидирование.

Сложности работы по чернению, связанные с нержавеющей сталью

Все описанные выше способы идеально подходят для черных сплавов и мало легированных сталей. Требуется особый подход, комплекс мероприятий для чернения нержавеющей стали, как условно инертного сплава. Разрозненные данные в литературе о прямом чернении нержавеющей стали противоречивы и на практике не всегда срабатывают. В производственных масштабах принято решать этот вопрос двухэтапным подходом. Первый этап анодирование нержавеющей стали другим, более склонным к оксидированию металлом. В основном это никель, реже медь. Второй этап оксидирование полученной поверхности. Химиками многих стран ведется разработка специальных пассивирующих паст, составов для чернения нержавеющих сталей, способных склонять их к оксидированию.

Для нанесения декоративной пленки, неработающей при перепаде температур, на поверхности, не испытывающей больших механических нагрузок, можно применить следующий способ оксидирования:

  1. Травление в 10% растворе щавелевой кислоты
  2. Промывка и обработка в 1% растворе сульфида натрия до необходимой степени чернения
  3. Промасливание образца из нержавеющей стали.

Исходя из представленной информации, можно сделать вывод, что использование чернения для нержавеющей стали носит характер коммерческого декоративного покрытия. Использование оксидирования для достижения более высоких характеристик металла неоправданно и не может быть гарантированно. Для получения пленок защитного характера, расширяющих область применения нержавеющих сталей, стоит рассматривать другие способы и методы.

Способы воронения металла в домашних условиях

Воронение металла в домашних условиях проводится разными способами, которые не требуют особых умений или опыта. Достаточно лишь знать технологию выполнения этого процесса.

Воронение также называют оксидированием. Это давно известный метод обработки металлов, который изначально использовался для защиты от коррозии. Сейчас оно больше выступает в качестве декоративного покрытия — изделия приобретают привлекательный вид.

Особенности процесса воронения металла

Выполнив воронение в домашних условиях, можно неплохо сэкономить на оплате таких же услуг в металлообрабатывающей фирме. Все, что нужно сделать — это нанести специальный состав на поверхность. Он выполнит чернение и образует защитную пленку.

Перед проведением воронения металл обрабатывается — его нужно зачистить и обезжирить. Когда все готово, остается выбрать подходящий способ и действовать по схеме.

Чтобы не получить ожоги и другие травмы, следует придерживаться правил безопасности:

  • Работать в перчатках.
  • Беречь химикаты от случайного разлива, хранить в оригинальных герметичных упаковках.
  • Рядом с местом работы должны находиться препараты от ожогов, чтобы оказать помощь при необходимости.
  • Хорошо проветривать помещение.
  • Использовать неметаллические емкости.
Читайте также:  Chevrolet Trailblazer (2020-2021) цена и характеристики, фотографии и обзор

Для работы понадобится наждачная бумага, чтобы зачищать поверхность. Затем металл обезжиривается инертным к нему веществом. Это можно сделать любым органическим растворителем — ацетоном, бензином Б-70, перхлорэтиленом. Поверхность его к этим веществам инертна (невосприимчива).

Способы обработки металла

Они заключаются в использовании различных химикатов, которые при взаимодействии с металлом в определенных условиях дают прочную пленку. Вариант обработки выбирается в зависимости от необходимого конечного результата — некоторые придают декоративность внешнему виду, другие хорошо защищают от коррозии. Цвет изделия тоже получается разным.

Воронение щелочью

Самый часто используемый способ воронения металла – это химическое оксидирование с щелочным реагентом. В результате получается довольно качественное и стойкое покрытие, если четко следовать технологии. Метод базируется на окислительных способностях металла. Процесс проходит при высоких температурах — 135-150 градусов, при этом выделяется специфический запах.

Воронение щелочным способом целесообразнее проводить в нежилом, хорошо вентилируемом помещении или на улице.

Первым шагом идет обезжиривание и тщательная очистка поверхности металлического изделия. Оксидирование в домашних условиях не получится качественным без приготовления правильного щелочного состава. Готовится он следующим образом:

  1. В фарфоровую емкость наливают 100 мл чистой воды.
  2. Добавляют 100 гр. технической соды и 30 гр. натрия азотнокислого.
  3. Раствор тщательно перемешивается и нагревается до 135-150°С.

В готовый состав помещается металл на 30 минут. Затем изделие надо достать, промыть дистиллированной водой, просушить и равномерно смазать машинным маслом.

В результате металлическая деталь приобретает яркий черный цвет с синим отливом. Для получения более толстой оксидной пленки увеличивается количество используемой щелочи.

Оксидирование кислотой

Перед воронением металлической детали зачищается ее поверхность наждачной бумагой, а обезжирить можно, положив на 10-20 минут в трифосфат натрия или керосин. Пока деталь сушится, можно приготовить раствор:

  1. Виннокаменная и дубильная кислоты в количестве 2 грамм разводятся в 1 литре воды.
  2. Раствор тщательно перемешивается.
  3. Нагревается до 140-150°С.

В разогретую смесь металл опускается на 15 минут. После его следует промыть обычной водой или кипятком — если требуется лучше смыть раствор. Завершающий этап – погружение металла в машинное масло на 1 час. Затем деталь можно достать, вытереть и просушить — теперь она готова к использованию.

Термический способ

Этот вариант воронения металла появился раньше остальных. По технологии выполнения он самый простой, но результат дает качественный. Он основан на свойстве металла окисляться при нагревании и взаимодействии с кислородом. Интенсивность оксидирования можно регулировать силой нагрева.

Для термического воздействия потребуется:

  • 500 мл машинного масла;
  • емкость;
  • строительный фен или газовая горелка;
  • плоскогубцы;
  • бумажные салфетки.

Обработка проводится на кирпичной поверхности. Можно выбрать и другое место, главное — чтобы оно было негорючим.

  1. Металлическую деталь держать под феном, включенным на максимальную мощность.
  2. Когда она прогреется, опустить в масло. Это можно сделать плоскогубцами, чтобы металл был полностью погружен.
  3. Достать и промокнуть изделие салфеткой.
  4. Эту процедуру повторить еще 3 раза подряд.

Такое простое воронение используется для образования на поверхности металла защитной пленки — она хорошо защищает от коррозии. Придать черный цвет и декоративность этим способом не получится.

Воронение металла в буром спектре

Если для декорирования поверхности металла достаточно коричневой окисной пленки, то этот способ будет самым лучшим решением. Он основан на свойствах главного ингредиента — полуторахлорного железа, или хлорида железа (III) FeCl3. Этого вещества потребуется в количестве 100 гр. Второй необходимый продукт — оливковое масло (1 кг).

После смешивания компонентов и получается паста. Металл покрывается ей равномерным слоем. Через 3-5 часов нужно отшлифовать поверхность металлической щеткой-крацовкой. Процесс следует повторить несколько раз.

Есть еще один похожий вариант, в котором немного другой состав:

  • 100 гр. хлорида железа;
  • 0,5 кг. оливкового масла;
  • 0,5 кг. треххлористой сурьмы.

Полученным составом покрывается стальное изделие и оставляется для взаимодействия на сутки. После протереть поверхность шерстяной тканью и повторно нанести средство на 1 сутки. Когда время прошло, остается только снова протереть изделие шерстью и отполировать вощеной щеткой.

Можно сделать этот метод еще проще — задействовать в процессе только полуторахлорное железо, которое разводится воде из расчета 150 грамм на 1 литр. В такой раствор погружается метал на необходимое время, чтобы получилась антикоррозийная пленка нужного бурого оттенка.

Видео: Воронение металла в масле

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector