что дает 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:
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:
Способы воронения металлов в домашних условиях и требования к их проведению
Популярными способами воронения металла в домашних условиях являются:
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:
Для самостоятельного применения в домашних условиях хорошо подходит щелочной метод. Для него потребуются
Чтобы покрытие стало прочным, процесс должен продолжаться не менее полутора часов.
Щелочной
Технология воронения стали щелочным способом в домашних условиях разбивается на следующие операции
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
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:
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:
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:
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.
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:
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:
Воронение стали с помощью машинного масла
В качестве источника тепла использую газовую плиту, строительный фен или компактную газовую горелку.
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.
Чернение стали в домашних условиях – выбираем способ
Для того, чтобы защитить железо от коррозии, сегодня активно используют воронение, как заводское, так и кустарное, которое делится на разные виды, в том числе чернение углеродистой и низколегированной стали в домашних условиях.
1 Что вам дает воронение металла?
Большинству марок стали свойственно ржаветь, очаги коррозии возникают при малейшем контакте с водой, если поверхность после этого не вытирается промасленной ветошью. Даже при повышенной влажности воздуха сталь может очень быстро покрыться ржавчиной. По большей части металл покрывают антикоррозийной краской, путем напыления или нанося кистью. Но это не подходит для резьбовых соединений, а также для подвижных деталей. Поэтому нередко для защиты от коррозии применяют воронение, которое также называют чернением либо синением стали и, если обратиться к техническим терминам, оксидированием.
Иными словами, создаются условия для того, чтобы на поверхности металла образовалась пленка окиси железа, толщина которой может варьироваться от 1 до 10 микрометров, в зависимости от способа обработки. Воронение по типу воздействия на металл делится на термическое, кислотное и щелочное, то есть в последних двух вариантах металл погружается в соответствующий раствор. При нагреве на поверхности стали сменяются так называемые цвета побежалости, приблизительно то же происходит и при гальванической обработке в кислотной либо щелочной ванне. Нужно просто выбрать нужный цвет окисления и на нем остановить воздействие на поверхность стали.
Смена цветов побежалости связана с увеличением толщины слоя окислившегося металла. Самая тонкая пленка образуется на стадии возникновения желтого цвета, по мере того, как толщина ее будет расти, друг друга сменят бурый, вишневый, фиолетовый, а затем синий и серый цвета. Но последний вовсе не означает, что вы приблизились к тому, что называют чернением. Ведь воронение охватывает практически все цвета побежалости, начиная с бурого.
2 Синение стали – рецепты разной степени сложности
При длительном нагреве, после того, как накал металла минует белую стадию, а затем желтую, бурую и фиолетовую, поверхность стали окрасится в красивый светло-синий цвет, постепенно сменяющийся темным. Именно на термообработке основан самый простой метод синения, и именно с него мы начнем перечень существующих способов оксидирования. Для получения качественного воронения в домашних условиях вам понадобится горн, желательно с автоматическим поддувом, в крайнем случае можно использовать обычную металлическую бочку, заполненную наполовину рубленым хворостом.
Металлический ящик под размер детали наполняем мелким березовым углем и помещаем в хорошо разогретый горн или в бочку с горящими щепками. Когда уголь нагреется и начнет тлеть, укладываем в него обтертую уксусом и высушенную стальную деталь, после чего следим за этапами ее каления. В самом начале появления синевы вытаскиваем заготовку и слегка остужаем на воздухе, одновременно очищая мягким углем. Затем снова помещаем в ящик. Повторив эти манипуляции несколько раз, и в конце доведя каление до явственной синевы, вы получите прочную окисную пленку.
Другой способ – с применением специального раствора и без термообработки. Для него вам нужно раздобыть всего 2 реактива: по 2,5 грамма гексацианоферрата калия, в народе именуемого красной кровяной солью и являющийся мощным окислителем, а также полуторахлорное железо. Оба ингредиента прекрасно растворяются, поэтому смело заливаем каждый в отдельной емкости 0,5 литра воды, после чего объединяем получившиеся жидкости в единую смесь. Именно в нее и помещаем стальную деталь, которой нужно придать антикоррозийную устойчивость. Когда поверхность металла достигнет нужного окраса – извлекаем деталь из ванны и обсушиваем.
Существуют и более сложные методы синения, но мы обратимся к тем, что попроще. Оксидирование можно осуществлять не только растворами, но и расплавами различных веществ. В частности темно-синий цвет стальному изделию можно придать, погрузив его в расплавленную серу, в которую предварительно, после перехода в жидкое состояние, замешивается небольшое количество сажи. Второй вариант – расплав селитры, получаемый при ее нагреве до температуры свыше 320 градусов. Если выдержать в такой ванне стальное изделие, оно покроется равномерной темно-синей пленкой.
3 Воронение стали в буром спектре
В некоторых случаях вполне достаточно добиться образования на поверхности стальной детали окисной пленки коричневого цвета, оттенки которого могут быть различными, в зависимости от примененных веществ. Самый простой рецепт основан на все том же ингредиенте, который рассматривался нами ранее, а именно – нам нужно полуторахлорное железо в количестве 100 грамм, а также килограмм оливкового масла. Смешиваем данные компоненты и получаем пасту, которой следует равномерно покрыть стальное изделие. Затем, через несколько часов, поверхность шлифуется металлической щеткой-крацовкой. Цикл повторяется несколько раз.
Еще один вариант отчасти похож на предыдущий. Но для процесса оксидирования в домашних условиях, помимо оливкового масла в количестве 0,5 килограмма, вам понадобится столько же треххлористой сурьмы. Второй ингредиент, по сути, тоже относится к маслам, поэтому, смешав составляющие, вы получите своеобразную мазь. Покрываем ею стальное изделие и оставляем на сутки. По истечении указанного срока протираем поверхность металла шерстяным лоскутком и снова на сутки наносим мазь. Заключительным этапом снова станет протирка шерстью и полировка вощеной щеткой.
Можно еще больше упростить состав, с помощью которого на сталь наносится бурая антикоррозийная пленка. Для этого достаточно сделать раствор для погружения в него металлического изделия на определенное время. Вам необходимо запастись только полуторахлорным железом, которое добавляется в количестве 150 граммов в литр воды или же отмеряется 0,2 килограмма и смешивается с литром 90-процентного спирта. В такую ванну стальное изделие достаточно обмакнуть несколько раз, при погружении следя за изменением цвета поверхности.
4 Рецепты оксидирования стали в благородные серый и черный цвета
Сталь, которая приобретает различные оттенки серого в результате воронения, смотрится красиво, при этом получается достаточно прочная пленка окисленного металла, защищающая от возникновения ржавчины. Получить окрас в данном спектре можно простым способом, который, впрочем, доступен только для небольших изделий. Вам понадобится 70 грамм азотнокислой меди и 30 грамм денатурата, первый реактив относится к солям, второй является спиртом.
Раствор лучше делать с подогревом соли до ее расплавления с добавлением денатурата после снятия с огня емкости (желательно, чтобы это была химическая фарфоровая чашечка). Составом обмазываем стальное изделие и нагреваем над огнем, положив на лист жести. Следующий сложный рецепт подходит для оксидирования металла в серый цвет. Данный процесс, при значительной продолжительности, может перейти в холодное чернение обычной и нержавеющей стали, которое проще всего осуществлять в домашних условиях.
Компоненты нужны следующие: 24-процентная соляная кислота – 120 грамм, 90-процентный спирт и вода – по 100 грамм, сулемы – 40 грамм и в 2 раза меньше хлористого висмута с хлорной медью. Смешиваем кислоту и воду, добавляем спирт и делим получившуюся жидкость на 3 равные части. Последние 3 компонента, относящиеся к солям, высыпаем по отдельности в каждую часть раствора и потом смешиваем все в одной емкости. В получившуюся ванну погружают на полчаса стальное изделие, после чего извлекают и кипятят в чистой воде. При необходимости процесс повторить.
Внимание, для собственной безопасности вливайте кислоту в воду, но никак не наоборот, во избежание возникновения бурной реакции, сопровождающейся выплескиванием реагента.
И, наконец, рецепт непосредственно для чернения. По сути, отличного результата можно добиться, лишь обмазав стальное изделие льняным маслом, воском либо животным жиром и хорошо прокалив в огне. В результате обжига на поверхности металла образуется устойчивая черная пленка. Однако, гораздо эффективнее использовать предварительное погружение стали в ванну со следующим раствором: на литр воды кладется 100 грамм медного купороса и добавляется 10 грамм нашатыря. Обмазав очищенный и обезжиренный металл данным составом, и прокалив в огне, вы получите сначала черно-бурую пленку, а после повторного окунания и каления – черную.
Какие существуют средства и способы для самостоятельного воронения металла?
Чтобы изделие без окрашивания могло служить в течение длительного времени, для защиты от коррозии используют воронение металла в домашних условиях. Подобный способ обработки создает на поверхности деталей тонкую оксидную пленку. Она не пропускает влагу (Н₂О) и газы (СО и О₂) к открытому металлу (в реальных условиях происходит химическая реакция по снижению содержания углерода с понижением твердости).
Оксидирование идет так, что железо проявляет двухвалентные свойства. На поверхности образуются окислы или формируется слой из нерастворимых солей. Только при наличии сильных кислот образовавшаяся пленка может быть растворена.
Причины коррозии металла на открытом воздухе
Совместное действие воды и кислорода происходит по схеме, где оба агрессивных вещества действуют на чистое железо: 4Fe + 6H₂O + 4O₂ = 4Fe(OH)₃.
В результате образуется гидроксид железа Fe(OH)₃, он имеет рыжий (оранжевый) цвет и обладает рыхлой структурой.
Углеродистая сталь при периодическом нагревании в окружающей среде теряет углерод, имеющееся в ней железо больше подвержено коррозии. Обезуглероживание стальных изделий идет по следующим химическим реакциям:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
Изделие приобретает черный цвет с некоторым оттенком коричневого оттенка.
Рецепт № 2
Используются растительные дубильные вещества (танины). Их получают из ветвей дуба или ивы.
Использование «Ржавого лака»
В продаже реализуется «Ржавый лак». Его используют для поверхностного покрытия деталей:
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:
