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:
- кипячение деталей в специальных химических составах, которые можно приготовить самим;
- покрытие маслом с последующей термической обработкой;
- 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:
- 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.
- 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.
Видео:
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.
Видео:
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.
P.S. Существует множество рецептов, применяя которые можно добиться насыщенного черного покрытия на металле.
Воронение — красиво и прочно
Благородный черный цвет или дымчатая синева – визитная карточка одного из довольно популярных способов окраски металлов под названием Воронение (или чернение метала) Помимо придания более приемлемого эстетического вида, воронение поверхности металлического изделия гарантирует высокую степень защиты от негативного влияния внешних факторов, по сути это некое защитное покрытие. В процессе используется различные кислоты и масла. В зависимости от выбранных компонентов смеси, а также от степени нагрева, будет зависеть оттенок, который приобретет металл. 
Многие ошибочно считают, что воронение является исключительно заводским вариантом обработки и воспроизвести его у себя в гараже не получится. Но, воронение металла в домашних условиях все же возможно. Соблюдая определенную последовательность действий с применением необходимых компонентов такой процесс можно организовать самостоятельно. Вам не потребуется сложное оборудование, ведь чернение стали можно произвести и куда более простыми способами.
Такое воронение конечно же не сравнить с заводским оксидированием, но все же такая обработка довольно успешно используется на практике и пользуется популярностью у мастеров.
Особенности воронения металлов
В условиях крупного промышленного производства, воронение изделий происходит за счет изменения структурного состава верхнего слоя метала. Наложенное подобным образом покрытие на многие годы обеспечивает надежную защиту от коррозии.
В домашних условиях повторить методы, которые используют в промышленности практически невозможно, да это и не выгодно с экономической точки зрения.
Как горячее, так и холодное воронение производится нанесением на поверхность изделия специального химического раствора, который и образует тонкую оксидную пленку.
Средство для воронения в домашних условиях, можно изготовить собственноручно закупив все необходимые компоненты, но можно и приобрести уже готовое в магазине кованых изделий.
Так, например, неплохо справляется с задачей натриевая селитра, ортофосфорная кислота или обычное машинное масло. Пожалуй, самым популярным способом чернения метала в домашних условиях является химическое оксидирование.
Конечный результат (то какой цвет приобретет металл) во многом зависит от выбора способа, качества всех компонентов и того насколько правильно был приготовлен раствор.
Основные правила обработки
По сути, воронение – это химическая обработка поверхности металла, поэтому такая процесс считается очень вредным и даже опасным для жизни. При выполнении воронения нужно соблюдать ряд правил, таких как:
- • Перед началом проведения работ, рекомендуется подробно изучить свойства всех используемых при воронении реагентов, а также составить четкий порядок действий;
- • Использование специальной емкости, это может быть стекло, фарфор или фаянс. Емкости из других материалов кислота попросту разъест;
- • Все работы должны проводиться в помещении которое имеет отличную вентиляцию (лучше всего на открытом воздухе);
- • В качестве материала для поверхностной обработки металла, можно использовать наждачку различной степени жесткости либо порошкообразную пемзу. Щетки по металлу могут оставить на поверхности изделия весьма заметные следы в виде царапин;
- • Наличие средств защиты глаз, дыхательных органов и кожного покрова;
- • Перед началом проведения работ, поверхность изделия нужно обезжирить, очистить от мусора и грязи.
Щелочной способ
В щелочной среде воронение проводится с добавлением окислителей при температуре от 130 до 150C. В основе данного способа – создание оксидной пленки путем окисления железа. В данном случае для кипячения раствора можно использовать посудину, изготовленную из нержавейки.
Для приготовления раствора, нужно в 100 мл обычной воды добавить немного азотистого натрия и 100 гр технической соды. Все компоненты тщательно перемешать, полученную смесь нужно разогреть до температуры 130-150C, а затем погрузить в нее заготовку примерно на 25-30 минут.
Обратите внимание! Кипящий раствор щелочи источает очень крайне неприятный запах, который может вызвать головокружение и приступы рвоты. Желательно работать в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе.
Кислотное воронение
Кислотное воронение – это процесс придания металлу оксидной пленки путем погружения в кислотную среду. Выполняется как химическим, так и электролитическим способами. Данный способ позволяет сделать поверхность ровной и гладкой при этом не потратив большую сумму денег.
Для приготовления раствора, добавьте в 1 л воды 2 гр дубильной и виннокаменной кислоты, тщательно перемешайте. Готовить такую жидкость необходимо в фарфоровой либо керамической емкости.
Заготовка опускается в раствор на 15-20 минут, после вымачивания тщательно промывается проточной водой, протирается и просушивается.
Данный метод применяется для стальных, медных и чугунных изделий. Но, закаленные, и термоустойчивые изделия чернить таким способом не стоит.
Применение ржавого лака
Ржавый лак – это состав который вызывает ускоренное ржавление металла, при этом на поверхности образуется магнитная окись железа. Если говорить о финансовой стороне вопроса, то расходы в данном случае будут минимальными.
Для того чтобы приготовить раствор необходимо на 2 л воды добавить 100 мл соляной кислоты, 140 мл азотной, 80 гр железной стружки (можно чугунной), 300 гр дробленой окалины железа.
Обрабатываемая деталь полностью погружается в химическое средство, в результате чего на ее поверхности образуется черная либо рыжая окись железа. Подобное холодное воронение дает довольно эффективный и долгоиграющий результат.
Термическое воронение
Термическое воронение метала – сама старая и одновременно простейшая технология. Суть подобной обработки заключается в нагреве изделия (заготовки) до температуры, когда кислород, который содержится в воздухе содержащийся не начнет вступать в химическую реакцию с верхними слоями детали.
Чем сильнее нагреется металл, тем в итоге более темный и насыщенный оттенок он приобретет, все из-за того, что процесс окисления при разной степени нагрева происходит на разной глубине.
Подобное воронение металла в домашних условиях сможет провести буквально каждый, ведь для этого не требуется вообще никаких специфических компонентов и дополнительных денежных затрат.
Процесс воронения ножа
Высокоуглеродистая сталь из которой сделаны хорошие ножи, может довольно сильно окислятся даже от вполне обычных бытовых задач, например, после нарезки овощей или фруктов, при попадании в воду и т.д. Наиболее безопасным и эффективным способом воронения ножа является технология на основе раствора селитры.
- Обезжириваем нож, для этого достаточно тщательно протереть его поверхность обычным спиртом (или водкой). Как вариант, для обезжиривания можно использовать 30% щелочной раствор
- Готовим раствор селитры. В емкость из нержавеющей стали наливаем 1 л воды, досыпаем немного натриевой селитры и каустика (соды), тщательно перемешиваем и довести до полного растворения. Данная смесь имеет сильный едкий запах, поэтому работать желательно на открытом воздухе, если же такой возможности нет, то не забывайте использовать средства защиты в виде очков и респиратора.
- Готовый раствор поставить на паровую баню, это не даст ему закипеть поскольку температура кипения такой жидкости выше чем у обычной воды и составляет порядка 140C;
- Помещаем нож в раствор и не снимая емкость с огня оставляем на 80-90 минут;
- По завершению процесса достать нож из раствора, дать остыть, после чего тщательно промыть проточной водой.
Главным плюсом данного способа воронения ножей является простота и дешевизна. После процедуры поверхность металла приобретает приятный черный цвет иногда с синеватым отливом.
Другие способы воронения
Карандаш для воронения. Карандаш (маркер) для воронения, часто используют как для возобновления отдельных поврежденных участков изделия, так и для нанесения чернения всей поверхности. При правильном соблюдении технологии, данный тип покрытия дает стае гладким и ровным.
Следующий этап – закрашивание карандашом очищенной поверхности. Химический реагент довольно глубоко проникает в сталь, достигается довольно стойкое черное воронение, которое способно продержаться достаточно долго.
В завершение, протрите изделие фетровой тканью либо специальным наконечником, который уже имеется на карандаше (маркере).
Такое воронение дает довольно неравномерный цвет, поэтому подойдет не для улучшения внешнего вида, а для защиты поверхности от воздействия негативных внешних факторов. Ржаветь она уж точно не будет!
Воронение маслом. Данный способ обработки отлично подходит для чернения в домашних условиях.
Для работы понадобится металлическая емкость необходимого размера, обычное машинное масло от 500 мл до 1 л и газовая горелка (любой другой нагревательный элемент достаточной мощности), бумажные салфетки, кирпичи либо друга негорючая поверхность.
Так же, если вы не автомобилист и у вас под рукой не оказалось автомобильного масла, то с задачей неплохо справится оружейное, льняное и даже оливковое масло.
Сам процесс воронения в масле выглядит примерно следующим образом:
- Деталь положить на кирпич;
- Разогреть газовой горелкой до свечения (раскалить настолько сильно, насколько это позволяет нагреватель);
- Разогретую заготовку полностью поместить в масло;
- Достать и положить на бумажное полотенце для впитывания излишков масла;
- Процедуру повторить 4-5 раз до придания металлу желаемого цвета.
Важно! Данный способ не сделает деталь черной как смола, кроме того, такое покрытие неустойчиво к механическим повреждениям и больше подойдет не для декоративных целей, а именно для предотвращения возникновения коррозии.
Метод синения
Синение стали – это разновидность воронения, при которой металлу придается более темный цвет не черный, серый либо бурый цвет, а насыщенный красивый синий. Для приготовления раствора понадобятся необходимо приготовить сразу два раствора. No1 – на 1 л воды добавить и перемешать 140 г гипосульфита.
No2 – в 1 л воды растворить 35 г уксуснокислого свинца (в народе «свинцовый сахар»). Растворы смешиваются лишь перед началом чернения, нагреваются до температуры кипения, затем изделие опускается в кипящую жидкость и находится там до тех пор, пока не приобретет желаемый цвет.
В конце, необходимо тщательно промыть деталь в холодной проточной воде, просушить, а затем протереть тканью, смоченной машинным либо касторовым маслом.
Чернение металла, должно проводиться в строгом соответствии с выбранной техникой и соблюдением всех необходимых правил техники безопасности.
Видео: Несколько роликов о воронении в домашних условиях своими руками
Пошаговая инструкция о том как и чем производить воронение металла
Особенности воронения металла в домашних условиях
Металлические заготовки после грубой обработки подвергаются различным поверхностным процессам, позволяющим улучшить качество готового изделия. К ним относится воронение металла. Это специальный химический или термический процесс, который проводится, чтобы улучшить коррозийную устойчивость изделия.
Воронение металла
Что такое воронение?
Воронение стали — обработка, в процессе которой сталь покрывается оксидной плёнкой. При этом изделие подвергается химическому или термическому воздействию. Толщина покрытия поверхности оксидным слоем может достигать 10 мм.
Воронение считается эффективным методом борьбы с ржавым металлом и распространением коррозии. При правильном выполнении этапов выбранной технологии воронения можно достичь полного устранения ржавчины. Воронение применяется к тем заготовкам, которые в дальнейшем не будут краситься.
При этом процесс повышения коррозийной устойчивости и изменения внешнего вида никак не отражается на других параметрах металлических изделий. При проведении обработки следует учитывать особенности воронения:
- соблюдать технику безопасности;
- придерживаться заданного температурного режима нагрева заготовки;
- при работе использовать посуду из оцинкованного металла.
Так можно защитить организм от вредных испарений и повысить эффективность проводимых действий.
Методы воронения
На производстве применяется разные технологии воронения стали. Обработку поверхностей выполняют с применением покупных химических составов или подручных средств. Важно знать этапы проведения работ, чтобы не испортить металлическую заготовку.
Щелочной
Щелочной способ можно применять в домашних условиях. Процесс состоит из нескольких основных этапов:
- Обезжирьте обрабатываемую поверхность.
- Подготовьте ёмкость из нержавеющей стали со 100 мл чистой воды.
- Насыпьте в жидкость 30 грамм азотнокислого натрия и 120 грамм каустической соды. Тщательно перемешайте компоненты с водой.
- Медленно нагрейте состав до 130°.
- Переложите обрабатываемую деталь в химический состав.
Когда поверхность изделия примет тёмный оттенок, нужно достать ее из химиката и протереть дистиллированной водой. Последним этапом идёт смазка заготовки машинным маслом.
При проведении работ категорически запрещено изменять количество используемых химикатов. В противном случае можно испортить металлическую поверхность. Когда изделие находится в ёмкости с раствором, нужно контролировать чтобы он касался каждой из его сторон. На пустых местах останутся пятна.
Химия для воронения
Кислотный
Применяя этот способ воронения металла, нужно использовать кислотный раствор. Процесс обработки:
- Устраните с поверхности заготовки мусор, грязь, краску, ржавчину.
- Погрузите заготовку в металлический таз с чистым керосином. Там оно должно выдерживаться 25–30 минут. После очистки промойте заготовку в чистой воде. Просушите в проветриваемом помещении.
- Сделайте состав для проведения воронения. Для этого смешайте 2 грамма виннокаменной кислоты, 2 грамма дубильной кислоты и литр чистой воды. Тщательно перемешайте компоненты и медленно разогрейте до 150 градусов.
- Опустите заготовку в химический состав и оставьте на 15 минут.
- Вымойте изделие дистиллированной водой и опустите на 60 минут в емкость с машинным маслом.
Термический
Это один из старейших методов покрытия металлических поверхностей оксидной пленкой. Термическое воронение выполняется на открытом воздухе. Заготовка медленно разогревается. Нагревание требуется прекратить в тот момент, когда верхний металлический слой вступить в реакцию с кислородом. В итоге должна образоваться оксидная плёнка.
Чтобы без труда провести процедуру обработки, можно выбрать готовые средства для воронения металлов. Они наносятся на обрабатываемую поверхность с помощью кисточки. Дальнейший процесс работы зависит от того, какой состав был куплен.
Покрытие маслом
Воронение в масле считается одни из простейших способов обработки металлических поверхностей. Процесс работы:
- Очистите деталь от грязи, краски, ржавчины. Обезжирьте и высушите поверхность.
- Покройте поверхность маслом. Его наносят с помощью кисти.
- Переложите заготовку в муфельную печь и разогрейте до 350 градусов.
Вытаскивать изделие нужно после получения нужного оттенка. Для технологического процесса подходит оливковое, оружейное и машинное масло.
Применение селитры
Чтобы добиться изменения цвета металлического изделия, можно использовать селитру. Для этого требуется приобрести готовую жидкость в хозяйственном магазине и вываривать изделие в ней в течение 60 минут.
Селитра
Средство «Клевер»
Заворонить металл можно с помощью покупного средства «Клевер». Изначально поверхности заготовки очищаются от грязи, ржавчины, краски. Обрабатываются наждачной бумагой. Средство наносится равномерным слоем на изделие. Спустя определённый промежуток времени, должен появиться раствор белого цвета, который нужно удалить. При недостаточном эффекте процедура проводится повторно.
Воронение металла в домашних условиях можно проводить двумя способами: холодным или горячим. В первом варианте используются покупные растворы, которые наносятся на поверхность заготовки кистью. После получения нужного оттенка химикаты смываются мыльной водой. Воронение стали в масле относится к холодным способам.
При горячем способе обработки металла химический раствор нужно подбирать особенно аккуратно. Он может ухудшить показатели прочности материала. Мастера рекомендуют использовать щелочные составы. Они не оказывают пагубного влияния на стальные поверхности. При горячей обработке нельзя быстро повышать температуру.
Оптимальный температурный режим — 100 градусов Цельсия. Обработку проводят в среднем около 45 минут. Важно использовать емкости для воронения, изготовленные из оцинкованного металла. В помещении должна быть оборудована хорошая система вентиляции.
Человек должен пользоваться защитными очками, респиратором, перчатками, робой. Воронение металла — поверхностный технологический процесс. С его помощью мастера увеличивает коррозийную устойчивость материала и придают изделию нужный оттенок. Процедуру воронения можно провести в домашних условиях, применяя любую из технологий. Важно соблюдать дозировку активных веществ, не увеличивать время обработки материала. В противном случае можно испортить обрабатываемую поверхность. Нельзя забывать про технику безопасности.
Воронение стали: описание процесса, основные способы
Одним из способов защиты поверхности стали от коррозии является нанесение на поверхность сплошной тонкой пленки окислов – оксидирование. Толщина слоя определяет цвет поверхности, оттенки побежалости.
Методы воронения, чернения используют в декоративных целях, для защиты винтовой резьбы и сопряженных деталей.
Единая система защиты конструкционных материалов от старения, операции покрытия разрабатываются на основе действующего ГОСТ 9.305-84.
В естественных условиях стальная поверхность при контакте с атмосферой покрывается рыжей пористой коркой из гидроокиси. Она не защищает металл от дальнейшей коррозии.
Создать непроницаемую защиту на поверхности черных и легированных сталей можно, связав тонкий слой элемента Fe в комплексы окислов FeO (вюстит) Fe3O4 (магнетит) Fe2O3 (гематит) с привлечением лигандов и ионов металлов из раствора. Пример – соединение FeO*Cr2O3.
Главное, полученная пленка должна иметь сродство с основным металлом, близкий коэффициент термического расширения. Эти условия обеспечивают нужную адгезию слоя толщиной 1-10 микрон, его эластичность. Индикатор толщины – цвет поверхности, постепенно переходящий из желтого в бурый, вишневый, фиолетовый, синий, серый.
Процесс воронения представляет нанесение защиты из магнитной окиси железа на поверхность детали. Цвет окраски зависит от применяемых реактивов и структуры пленки. Чернение, синение – результат произведенного воронения в промышленных условиях или домашней мастерской. Нержавеющая и низкоуглеродистая сталь после обработки приобретают дополнительную твердость и декоративный вид.
Результатом промышленного оксидирования являются структурные преобразования поверхности металла. В домашних условиях речь идет о воронении – доступных способах защиты стальной поверхности и придания изделию декоративности.
Типы растворов для воронения металла
Существует большое количество составов, позволяющих осуществлять процесс воронения стали даже в домашних условиях.
Примеры некоторых смесей:
- Состав для щелочения при нагревании жидкости до 130-150 0 С, заготовку погружают на 25-30 мин. Берут 100 мл воды, добавляют 30 г азотистого натрия и 100 г технической соды. Ингредиенты растворяют, доводят до кипения.
- Лимонная кислота. Температура 70 0 С, погружать несколько раз, снимая черный налет салфеткой. Раствор содержит 50 г лимонной кислоты, растворенной в горячей воде.
- Состав для холодного окисления, время обработки 30 мин. Растворить в 600 мл воды 400 г NaOH, 10 г NaNO3. Важно отмыть поверхность от состава, высушить и слегка смазать.
- Раствор виннокаменной и дубильной кислоты, нагретый до 140-150 0 С. Время обработки — 15 минут. Взять по 2 г кислот, растворить в литре воды. После обработки тщательно промыть, выдержать в масляной ванне час.
- Воронение в селитре, раствор 70-90 0 С, время выдержки — 30 минут. Растворить в 1 л воды 2,8 г NaOH, 100 г Na2HPO4, 50 г NaNO3. Или в 630 мл H2O внести 400 г NaOH, по 10 г KNO3, NaNO3. Покрытие получается твердое и стойкое.
- Для холодного воронения готовят составы для нанесения на поверхность защитной пленки. Смесь 75 г FeCl3, 30 г C2H5OH, 20 г CuSO4, 20 г HNO3 или 170 г хлорида железа, 13,5 г азотной кислоты, по 4 г соляной кислоты и медного купороса.
Все перечисленные растворы агрессивные, смешивают их в стеклянной, фарфоровой или фаянсовой посуде с соблюдением мер безопасности.
Воронение стали в домашних условиях
Выполнить защитно-декоративное покрытие такого типа изделия своими руками не сложно. Химические методы обработки изделий щелочными растворами проще, чем кислотными. Процесс сопровождают токсичные испарения, нужна хорошая вытяжка. Чтобы получить результат, обработку ведут в несколько этапов, каждый раз очищая поверхность от налета.
Независимо, какой способ чернения выбран, деталь необходимо подготовить:
- Металлическую поверхность очистить, даже если было воронение.
- Отшлифовать поверхность.
- Обезжирить в растворе эфира, бензина, хлористого этила.
- Переносить заготовку после очистки нужно в резиновых перчатках.
- Подготовить рабочее место, посуду, салфетки, защитную одежду.
- После воронения обязательна тщательная финишная очистка детали и закрытие пор масляной пленкой.
Достигнуть в домашних условиях качества заводской обработки невозможно.
В мастерской создают разные оттенки чернения. Для бурого спектра приготовить пасту из 100 г FeCl3 и литра оливкового масла. Покрыть смесью поверхность, отшлифовать через 3-5 часов.
Защитить изделие от коррозии можно в масляной ванне. Разогреть заготовку, опустить ее в ванну с маслом. После остывания достать, промокнуть излишки. Операцию повторить 3 раза. Если деталь небольшая – отполировать ее, намазать оливковым маслом и отжигать на спиртовке дочерна.
Щелочной способ воронения дает стойкое покрытие. Чтобы достичь нужного результата, необходимо наращивать толщину пленки в 3-4 этапа. Закрепляют результат, создав на поверхности масляную пленку. Провести полировку.
Чтобы получить побежалый цвет в домашних условиях, изделие должно быть компактным, подходящим для равномерного прогрева. Появился нужный оттенок – нагревание прекратить, заготовку натереть маслом.
Легко получить насыщенный черный цвет изделия в домашних условиях, используя яичный белок. Подготовленная обезжиренная деталь покрывается взбитой пеной. После полного высыхания в темноте, через 2 суток белок прикипает к металлу. Изделие нагреть докрасна, оставить на естественное охлаждение. Белок осыпется, поверхность почернеет. Закрепить цвет, обработав деталь маслом.
Домашним умельцам предлагаются готовые к использованию составы для защитного покрытия. Для холодного чернения есть смеси на основе SeO2. Пример такого состава – «Парижский оксид», включающий 3 компонента – очиститель, рабочий и закрепляющий составы.
Можно приобрести пасту, карандаш, вороненую жидкость. С этими ингредиентами вести процесс намного проще. Для холодного воронения подходят готовые составы (Ворон 3М, Клевер), которые наносят кисточкой, а после обработки излишки удаляют водой с мылом.
Промышленные способы оксидирования стали
Пассивация металла за счет перекрытия к поверхности доступа воды и агрессивных газов выполняется различными методами. Некоторые из них применялись еще в средних веках.
Классические способы воронения стали:
- термический;
- щелочной;
- кислотный.
Промышленное оксидирование выполняется методами, недоступными в домашнем использовании. Используются новые и комбинированные технологии.
Электрохимическое нанесение покрытий
Один из методов – гальваническое чернение деталей со сложной геометрией. Метод называется анодированием. Деталь опускается в щелочной электролит на держателях, при пропускан6ии постоянного тока работает, как анод. Качество и равномерная толщина защитной пленки зависит от следующих факторов:
- Плотность тока.
- Электропроводность щелочного раствора.
- Температура.
- Сложность детали.
Так, японские производители разработали схему чернения кузова авто в сборе. Электрохимический способ не требует вспомогательных составов солей цинка или хрома. Окрашивание происходит за счет структурного изменения поверхности металла.
В промышленности комбинируют химические реагенты, подбирают температурный режим, составляют технологическую карту обработки конкретных метизов. Важно учитывать сорт стали, состав сплава.
Защита деталей методом анодирования имеет ряд преимуществ:
- Образуется равномерная, стойкая защитная пленка.
- Покрытие диэлектрическое, безопасное, разрешено как антипригарное для посуды.
- Скрывает царапины и мелкие дефекты на стенках изделий.
- Изменение состава электролита влияет на цвет поверхности, придает изделию декоративность.
- Толщина слоя 1-10 микрон регулируемая, сродство с основной поверхностью высокое.
В процессе возможно применение нескольких электролитов. Твердое анодирование повышает прочность поверхности, стойкость к коррозии в агрессивной среде.
Термический способ
Процесс протекает в специальных муфелях в присутствии водяных паров и кислорода. Низколегированные марки стали обрабатывают 30 минут при 300-350 0 С. Толщина вороненого слоя — около 2 мкм.
Легированные стали выдерживают в термостате 60 минут. Температура в камере в 2 раза выше, а пленка — всего 1-1,5 мкм.
Плазменный способ
Процесс проводится под действием микроразрядных импульсов токов сверхвысокой частоты. Плазмохимическое влияние придает поверхности декоративные свойства и стойкость к ряду агрессивных факторов.
Лазерное оксидирование
Специальная установка, работающая в инфракрасном диапазоне, подает на металл лазерный луч, который нагревает металл ниже температуры кипения. Деталь находится в толще воды.
Переменные – уровень жидкости, продолжительность обработки и плотность потока энергии подбираются под изделия.
Метод используют для сложных деталей, когда нужно защитить поверхность, не допустить потери механических свойств и коробления.
Резюме
Оксидирование – промышленный способ нанесения защитного покрытия за счет структурных изменений поверхности металла. Воронение – нанесение тонкого слоя защитного покрытия в домашних условиях, с применением специальных составов химическим методом. Термический способ воронения выполняется за счет нагрева заготовки и охлаждения ее в масляной ванне.
Загрузка...
