Меню

Как происходит воронение металла



Воронение стали в домашних условиях

Воронением (иначе оксидированием) называют процесс покрытия поверхности изделий из стали тонким слоем оксидов. Воронение проводят химическим способом- с помощью реакций с различными веществами и термическим — путем нагревания.

Цель процесса — повышение коррозионной стойкости изделий и улучшение их внешнего вида. Традиционно воронение применялось к оружию из стали- сначала к холодному, а потом и к огнестрельному. Сегодня воронение стали широко используется в оборонном и гражданском машиностроении, а также в художественных промыслах. Доступен процесс и в домашних условиях.

Чего можно достичь воронением

В результате химической или термической обработки на поверхности стальной детали возникает слой окиси железа толщиной от 1 до 10 микрон. Толщина слоя определяется выбранной технологией обработки.

Воронение металла позволяет достичь две основные цели:

  • Повышение коррозионной стойкости изделия. Обработанные детали не ржавеют.
  • Улучшение внешнего вида. Особенно важно для тех деталей, которые по условиям эксплуатации не подлежат покраске.

Температурные режимы воронения

Обработка не влияет на другие свойства стали.

Воронение стали возможно не только в условиях производства, но и в домашних условиях. Существует много способов и составов, практически все они связаны с применением химически активных веществ, могущих причинить серьёзный вред здоровью. Для успешного и безопасного применения в домашних условиях этих веществ необходимо следовать правилам безопасности:

  • Использовать защитную маску и перчатки.
  • Обеспечить вентиляцию помещения, в котором проводят работы.
  • Применять посуду из нержавеющей стали.
  • Не превышать рекомендованную температуру обработки.

Способы воронения металлов в домашних условиях и требования к их проведению

Популярными способами воронения металла в домашних условиях являются:

  • Кипячение в самостоятельно приготовленных или приобретенных химических составах.
  • Покрытие стали специальным маслом и последующая термообработка.
  • Покрытие поверхности подготовленным составом при комнатной температуре.

Воронение стали в домашних условиях

Воронение железа химическим способом предусматривает также подготовительные операции травления и очистки, а также шлифовки и полировки.

Проводя синение стали, важно подобрать емкость для раствора таким образом, чтобы он полностью покрывал обрабатываемый объект.

Популярные способы воронения

Наиболее распространенными в домашних условиях являются следующие способы воронения:

  • щелочное;
  • термическое;
  • кислотное.

Для самостоятельного применения в домашних условиях хорошо подходит щелочной метод. Для него потребуются

  • вода;
  • точные весы;
  • нитрат и гидроксид натрия.

Чтобы покрытие стало прочным, процесс должен продолжаться не менее полутора часов.

Щелочной

Технология воронения стали щелочным способом в домашних условиях разбивается на следующие операции

  • Обезжирить поверхность растворителем или специальным обезжиривателем.
  • Залить в посуду из нержавеющей стали емкостью не менее литра 100 г воды.
  • Добавить 120 г каустической соды и 30 г азотнокислого натрия, тщательно размешать до полного растворения.
  • Нагреть раствор до 130-145 °С.
  • Разместите изделие в посуде, избегая прикосновений к стенкам.
  • Через 20 минут, после почернения детали, промыть ее в дистиллированной воде.
  • После высыхания обильно смазать изделие машинным маслом и тщательно протереть.

Воронение стали щелочью

Тщательное соблюдение пропорций и параметров позволит получить гладкое и стойкое к истиранию покрытие, не нуждающееся в полировке.

Важно! Изделие должно быть полностью покрыто раствором все время обработки. В противном случае возможны неоднородности покрытия, переходы цвета и т.д.

Кислотный

Этот способ предусматривает применение кислых растворов.

Перед началом обработки следует тщательно удалить всю ржавчину с поверхности объекта. Для этого применяют обычную шкурку, а в труднодоступных местах и при сильной ржавчине используют болгарку или шуруповерт с проволочной щеткой.

Средство для обезжиривания стали перед обработкой

Далее проводят химическую очистку. Для нее применяют

  • трифосфат натрия;
  • этанол, смешанный с керосином;
  • или чистый керосин.
Читайте также:  Собирайте лом черных металлов

Изделие помещают в емкость с раствором так, чтобы он ее полностью покрывал и выдерживают не менее четверти часа. По окончании чистки изделие промывают большим количеством воды и высушивают.

Состав для кислотного воронения состоит из:

  • вода: 1 л;
  • дубильная кислота: 2г;
  • виннокаменная кислота: 2г.

После тщательного перемешивания и полного растворения состав нагревают до 150 °С и полностью погружают в него заготовку. Выдерживают 15 минут, далее промывают проточной водой и ненадолго окунают в кипящую воду для полной и качественной промывки.

Составляющие раствора для воронения

Последний этап процесса — это выдержка в машинном масле в течение часа. После высушивания изделие готово к использованию.

Термический

Термическое воронение — самый старый и самый простой способ для домашних условий. Весь процесс сводится к нагреванию стали на открытом воздухе. Он длится до тех пор, пока верхние слои стали не прореагируют с кислородом воздуха и не создадут в результате оксидную пленку. Чем сильнее нагревают деталь, тем темнее она становится.

Следует помнить, что термическая обработка изменяет и физические свойства стали всего изделия.

Особенности химического воронения и рецепты некоторых составов

Перед нанесением нового покрытия в домашних условиях необходимо удалить старое. Это делают, комбинируя механические и химические способы очистки.

Для получения стойкого и красивого покрытия деталь приходится кипятить от 30 до 90 минут, за это время часть раствора выкипает. Заготовка все время должна быть покрыта составом полностью, поэтому состав надо готовить с запасом и во время кипячения периодически доливать.

В конце процедуры химического воронения стали изделие следует вымыть в мыльном растворе, просушить и обильно смазать маслом.

Существует много вариантов химического воронения. В одних состав делается мастером самостоятельно, другие предполагают применение готовых средств фабричного производства, таких, как парижский оксид, Ворон3М, Клевер и другие.

Средства для воронения металлов

Относительно несложные способы воронения, доступные для проведения своими руками, включают в себя поверхностное нанесение масла, селитры и покупного состава «Клевер»

Средство «Сапфир» для воронения

Покрытие маслом

Это один из самых популярных домашних способов. Технология разбивается на следующие операции:

  • Деталь ошкуривают и обезжиривают растворителем.
  • Покрывают маслом.
  • В муфельной печи нагревают до 350-400 °С. Допустимо использовать духовой шкаф.
  • Остывшая деталь приобретает черный или коричневый оттенок.
  • Для насыщения цвета процедуру повторяют.

Масло наносят кисточкой или окуная изделие в емкость с маслом. Применяют разные сорта масла, такие, как

Применение селитры

Прекрасного результата добиваются домашние мастера и с применением селитряного раствора. Можно приобрести готовый раствор, а можно составить его самостоятельно:

  • вода-1000 мл;
  • натриевая селитра- 0,5 кг;
  • едкий каустик-0,5 кг.

После часового вываривания получается гладкая и не требующая дальнейшей обработки поверхность глубокого сине-черного цвета.

Средство «Клевер»

Гелеобразное средство можно купить в баночках по 50 мл и применяют к сплавам с содержание хрома не более 3 процентов

Оно предназначено для восстановления локальной коррозии. Для получения яркого оттенка средство придется наносить несколько раз. Предварительно изделие следует зачистить шкуркой и протереть обезжиривателем.

Клевер наносят кисточкой и оставляют на две минуты. Появляющийся налет бело-желтого цвета смывают водой и протирают деталь ветошью.

Холодное воронение в домашних условиях

«Клевер» не требует термической обработки детали, поэтому такой способ считают холодным воронением. Холодное воронение можно проводить и другими средствами.

  • «Ворон-3М». Препарат образует на поверхности плотную пленку глубокого черного цвета.
  • «Парижский оксид». Импортный препарат на основе селена поставляется в трех емкостях: 1- для подготовки поверхности, 2- основной состав и 3 закрепитель, дающий покрытию дополнительную защиту.
Читайте также:  Оборудование для быстрой резки металла

Жидкость для холодного воронения наносят на детали кисточкой, а после окрашивания смывают теплым мыльным раствором. Метод популярен для обработки стволов и других деталей огнестрельного оружия, не подлежащий кипячению.

Воронение стали в домашних условиях

Если вы проводите воронение стали в домашних условиях, нужно разумно выбирать составляющие раствора для кипячения. Нагрев закаленных деталей может привести к потере им своих прочностных свойств.

Щелочные растворы менее пагубно воздействуют на сталь, и опытные мастера советуют остановить свой выбор на них. Обработку кислыми растворами предпочтительно проводить при пониженных температурах

Так, например, при применении кислотного состава для воронения стали из:

  • азотнокислого кальция – 94%;
  • ортофосфорной кислоты – 3%;
  • диоксида марганца – 3%.

обработку ведут от получаса до 45 минут при 100 °С

Чернение металла

В зависимости от кислотности среды, в которой обрабатывают заготовку, меняется цвет получившегося покрытия, от желтого до черного. Поэтому воронение и чернение металла – не одно и то же. Требуемый оттенок подбирают, варьируя интенсивность и длительность термообработки и процентное содержание компонентов раствора.

Если взять смесь из 7 частей азотнокислой меди и 3 частей спиртового денатурата, нанести ее на изделие и прогреть его на огне то по мере нагрева покрытие начинает менять свой цвет. Когда получится нужный оттенок, нагрев прекращают.

Чернить сталь возможно также и обмазав его маслом и прокалив на открытом пламени. Получится стойкая пленка глубокого черного цвета. Существуют и другие составы для чернения.

Применение ржавого лака

Способ, использующий так называемый «ржавый лак», отличается своей экономичностью на фоне вполне приемлемого качества покрытия.

Изделие погружается в химически активную коррозионную жидкость на основе соляной кислоты, образующую на его поверхности рыжую и черную окиси.

Чтобы удалить ржавый налет, придется воспользоваться жесткой проволочной щеткой. Черная оксидная пленка останется на изделии.

Готовый ржавый лак

Метод отличается большой длительностью и трудоемкостью, но обеспечивает отличный эффект в домашних условиях.

Перед началом обработки, как и при применении всех остальных методов, следует тщательно зачистить объект шкуркой и обезжирить его растворителем.

Активная жидкость готовится в специальных фарфоровых сосудах, использование защитных перчаток, фартука, кислотостойкой обуви и плотной производственной одежды обязательно. Следует также применять респиратор и прозрачный лицевой щиток.

Малое количество соляной кислоты вливают в сосуд, добавляя соскобленную с железа ржавчину, опилки и азотную кислоту. Состав следует осторожно помешивать фарфоровой мешалкой, пока не прекратят появляться пузырьки.

Далее осторожно доливают воду и водку в равных долях. Раствору дают отстояться и сливают с осадка.

Результат использования ржавого лака

Деталь помещают в раствор на время, достаточное для приобретения глубокого черного цвета. В завершение процесса деталь следует промыть большим количеством воды.

Внимание! Раствор, использующийся при работе эти способом, является одним из самых сильных растворителей. Остерегайтесь даже самых маленьких брызг — они могут причинить очень серьезные травмы и повредить имущество.

Если брызги попали на одежду — ее следует немедленно снять. Если же, несмотря на все предосторожности, капли попали на кожу — пораженное место надо обильно промыть раствором соды и немедленно обратиться за медицинской помощью.

Использование машинного масла

Воронение стали в масле также доступно в домашних условиях.

Для проведения процедуры понадобится:

  • 0,5 л масла.
  • Оснастка для размещения изделия: крючки, пассатижи, прокладки.
  • Емкость из нержавеющей стали.
  • Достаточное количество ветоши или салфеток из нетканого материала.
  • Источник тепла.

Воронение стали с помощью машинного масла

В качестве источника тепла использую газовую плиту, строительный фен или компактную газовую горелку.

Читайте также:  Ленточная пила по металлу своими руками конструкции

Деталь нагревают на открытом огне или потоком горячего воздуха из фена, берут плоскогубцами и осторожно помещают в емкость с маслом на заранее подготовленные проволочные крючки и подставки так, чтобы она была полностью погружена. Это гарантирует ровный и выразительный цвет. Обработку маслом повторяют до тех пор, пока заготовка не приобретет требуемый оттенок.

Этот способ обеспечивает в домашних условиях хорошие антикоррозионные свойства, но, к сожалению, покрытие получается не очень прочным.

Очистка изделия от ржавчины

В данной статье были описаны несколько самых популярных способов воронения стали в домашних условиях. Их применяют охотники и коллекционеры для восстановления коррозионной стойкости и внешнего вида ружей, кузнецы, кующие ножи ручной работы, мастера в автосервисе, возвращающие к новой жизни старые гайки и болты. Если соблюдать пропорции и технологию, о ваши металлические изделия приобретут отличный внешний вид и долгую жизнь.

Источник

Воронение: способ, который применяется для защиты стали от коррозии уже более 200 лет

Воронение или чернение – процесс оксидирования поверхности стали.

Структура такого покрытия является микрокристаллической и микропористой, а толщина составляет от 1 до 10 микрон. Зачастую для придания блеска и улучшения антикоррозионных характеристик слой воронения пропитывают нейтральным маслом.

В современном значении слова «воронение» известно с 19 века и использовалось для снижения коррозии оружейной стали. Классическим методом являлось превращение красно-бурой ржавчины в железную окалину методом кипячения детали в воде. В 20 веке были разработаны методы щелочного и горячего воронения, позволяющие существенно экономить время. К настоящему моменту это всё ещё самый востребованный метод, однако во многом утративший своё практическое значение.

Всё чаще воронение применяется для декоративной отделки металлов, в то время как современные высоколегированные (в основном хромированные, нержавеющие) стали не нуждаются в защитном оксидировании. Характерным примером подобного явления можно считать отдельные модели ножей из быстрорежущей стали Р12 с воронеными клинками.

К настоящему моменту можно выделить несколько видов воронения.

Рассмотрим наиболее характерные виды этого процесса. Принципиально воронение можно разделить на горячее и холодное.

Горячее воронение

  • Щелочное – в щелочных растворах при 130-150°C от 10 до 90 мин;
  • Кислотное – в кислотных растворах при 50-150°C от 15 до 60 мин;
  • Соляное – в расплавах солей при 300-600°C от 15 до 30 мин;
  • Термическое – в атмосфере перегретого водяного пара или горячим воздухом при 200-480°C с предварительным покрытием детали тонким слоем масла, лака или иного нефтепродукта, процесс занимает 5-10 часов;
  • Электрохимическое – в щелочном электролите при 50-90°C от 15 до 60 мин.

Заметим, что для горячего воронения указано лишь время самого процесса, в то время как на нагревание состава или заготовки изделия требуется дополнительное время. Кроме того, классификация видов горячего воронения довольно условна, а параметры процессов, недоступных по открытым источникам, могут отличаться от указанных.

Понятным минусом горячего воронения является то, что нагревание может не лучшим образом повлиять на изделия и материал. Кроме того, данный способ требует времени и больших энергозатрат.

Холодное воронение

В сильных окисляющих агентах при 10-30°C от 1 до 5 мин.

При использовании холодного воронения, подготовленная сталь воронится с высокой скоростью, при этом могут быть обработаны также такие металлы как медь, олово, цинк, алюминий, свинец, сурьма, никель, магний и т.д. Окраска изделий может регулироваться за счёт концентрации реагента или времени замачивания заготовки. Минусом является то, что работа проводится с сильным окислителем и требует осторожности.

Источник