Оксидирование металла в домашних условиях: Оксидирование металла в промышленных и домашних условиях: особенности процесса
alexxlab | 20.04.2023 | 0 | Разное
Оксидирование стали: где применяется вороненая сталь
«В его ладони тускло блеснула вороненая сталь пистолета», – фразы, подобные этой, являются неотъемлемой частью практически любого детективного рассказа. Но что же это за такая особая сталь?
Начнем издалека. Поверхность многих металлов и сплавов под внешним воздействием подвергается определенным изменениям. Очень часто это касается цвета. Например, медь и латунь на открытом воздухе покрываются тонкой оксидной пленкой зеленого цвета, изменяя внешний вид памятников или крыш. Этот слой называется патина, он образуется благодаря химической реакции на поверхности металлов и защищает их от дальнейшего разрушения.
Железо и сталь, в большинстве случаев, на открытом воздухе корродируют. Этот процесс может стать неконтролируемым и привести к полному разрушению стальных изделий из-за ржавчины.
Кроме воздействия окружающей среды, цвет металлов и сплавов можно регулировать путем добавления легирующих элементов, а также термической, химической и электрохимической обработкой.
Сплавы, в основе которых есть железо, тоже можно «перекрасить». Если не принимать во внимание естественное ржавление, наиболее популярным способом обработки поверхности является так называемое воронение или оксидирование. В украинском и русском языке также распространен термин чернение. А вот по-английски этот процесс может называться blackening (чернение) или bluing (синение).
С научной точки зрения, воронение – это получение слоя окислов железа на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна. Причем в результате окислительной химической реакции образуется магнетит или черный оксид железа Fe3О4, слой которого толщиной от 0,5 мкм до нескольких миллиметров и придает поверхности черную, темно-серую или темно-синюю окраску.
Сегодня существует огромное количество более эффективных способов защиты массовых стальных изделий от ржавчины, поэтому в современном мире чернение, как правило, используется исключительно для декоративной отделки. Такая обработка популярна среди оружейников и производителей инструментов и метизов, так как придает их творениям особый шарм.
Существуют как промышленные способы оксидирования стали, так и бытовые, которые относительно легко применять в домашних условиях. Наиболее распространенными являются три способа чернения:
- щелочное;
- кислотное;
- термическое или тепловое.
Щелочное воронение стали производится путем погружения стальных деталей в раствор нитрата калия, гидроксида натрия и воды, нагретый до 135–154°C.
Этот способ является стандартным для воронения оружия, так как обеспечивает относительную устойчивость к образованию ржавчины и защиту открытых частей металлов.
Кислотное воронение стали сегодня применяют преимущественно в домашних условиях. Для этого на стальные детали наносят кислотный раствор, чтобы они равномерно покрылись ржавчиной. Используются, например, азотная и соляная кислота, разбавленные водой. В домашних условиях применяют менее опасные дубильную или виннокаменную кислоты. Затем изделия погружают в кипящую воду, чтобы преобразовать красный оксид Fe2О3 (ржавчину) в черный оксид Fe3О4, который служит защитой. Кипящая вода также удаляет любые остатки нанесенного раствора кислоты. Эту процедуру можно повторять несколько раз до получения желаемого цвета. Данный способ применяется и для устранения мелких царапин на поверхности черненой стали, из-за которых может начаться неконтролируемая коррозия.
Термическое воронение стали производится при высоких температурах.
В мелкосерийном производстве и бытовых условиях стальную поверхность покрывают тонким слоем асфальтового или масляного лака. Затем нагревают в одной из рабочих сред. Как правило, это пары аммиачно-спиртовой смеси, нагретые до 520-880°C, расплавленные соли при температуре 400-600°C или же воздух, разогретый до 310-450°C.
Но есть и специфические способы воронения. Например, browning (от английского слова brown – коричневый). Это создание пленки красного оксида железа. Также этот способ известен как «сливовое» или «сливово-коричневое» воронение. Для него применяются специальные химические растворы.
Если говорить о промышленном оксидировании, то на заводах химическое и электрохимическое оксидирование используют прежде всего для готовых стальных изделий – ножей, цепей, метизов, различного вооружения. Основным способом оксидирования металлопроката является отжиг в термических печах с контролируемой окислительной атмосферой.
Например, холоднокатаные рулоны подвергают термической обработке в специализированных агрегатах непрерывного отжига.
Прокат разматывается, проходит через различные температурные зоны печи, приобретая требуемый состав поверхностных оксидов и, соответственно, окраску, после чего сматывается на выходе из агрегата. После такого «черного отжига» холоднокатаная продукция используется в производстве труб и профилей, обшивке промышленных печей, изготовлении металлоконструкций и товаров народного потребления.
Существует еще один способ обработки металлов, дающий визуальное сходство с воронением, но не являющийся им. Это масляный обжиг, который ранее был очень распространен. Деталь промасливают, а затем обжигают паяльной лампой. При медленном разогреве до 200-400°С легкие фракции масел улетучиваются. На поверхности металла образуется плотная масляная пленка, которая при дальнейшем нагреве получает коричневую, а затем и черную окраску, которую невозможно удалить. Среди преимуществ обжига – отсутствие выделения вредных веществ, дешевизна и достаточная эффективность в плане защиты от коррозии.
Но вернемся к оксидированию, залог успешного воронения стали – это тотальная чистота поверхности металла.
Но окончательную эффектность вороненой стали придает особая механическая обработка поверхности – натирание и крацевание. Благодаря им металл получает тот самый черный блеск, описанный в книгах.
Заказать оксидирование металла в Перми, цены — Компания «Метизы Пермь»
Оксидирование используют для придания металлической заготовке или изделию защитных и декоративных свойств. В результате окислительно-восстановительных реакций на поверхности металла образуется защитный слой, который препятствует негативным внешним воздействиям.
Для каких изделий подойдет
В отличие от других способов защиты металлов от коррозии оксидирование не влияет на размер изделия, что крайне полезно для тех деталей, которые требуют высокой точности при эксплуатации.
Инструмент для металлообработки
фрезы, сверла, пилы, плашки и т.д
Элементы изделий
шайбы, втулки, штанги, шестерни и другие узлы
Запчасти
для оборудования различных видов промышленности
Способы оксидирования
Выбор способа зависит от эксплуатационных задач и вида металла
Химическое Термическое Анодирование Плазменное Микродуговое
Термическое оксидирование
Методика обработки подходит для черных металлов и подразделяется на два вида: кислотное и щелочное оксидирование.
Кислотное оксидирование выполняется при температуре от 30 до 100 °C в резервуаре со смесью нескольких кислот: азотной, ортофосфорной, соляной и др. Для щелочного оксидирования необходим температурный режим в диапазоне от 30 до 180 °C. В качестве окислителя в раствор добавляют хроматы или нитраты.
Следующий этап в обоих случаях — промывка и сушка. Для усиления свойств покрытия изделие можно повторно подвергнуть оксидированию, предварительно промаслив поверхность.
Отличительной особенностью химического оксидирования является то, что при соблюдении техники безопасности его можно провести даже в домашних условиях.
Термическое оксидирование
При термическом оксидировании защитная пленка образуется под действием высоких температур в нагревательных печах. Для этого в них нагнетают большое количество кислорода или водяного пара.
Низколегированные стали помещают в печь с температурой в диапазоне 300–350 °C. Легированные стали обрабатывают при температуре до 700 °C. Этот этап называется воронение.
Электротехнические кремниевые изделия оксидируют при температуре от 800 до 1200 °C.
Анодирование
Анодирование, или электрохимическое оксидирование, выполняют в электролитах твердой или жидкой формы под действием постоянного тока. В процессе окисления верхние слои металла получают положительный заряд, становясь анодами.
В зависимости от требований при анодировании можно сформировать толстый или тонкий оксидный слой.
Толстое покрытие достигается применением оксида хрома и серной кислоты. Тонкий слой получают при использовании в качестве электролита ортофосфорной и борной кислот.
В большинстве случаев анодирование используют для оксидирования сплавов алюминия. На них пленка становится изоляционной и защищает металл от коррозии и износа.
Плазменное оксидирование
Плазменное оксидирование зачастую используют для полупроводниковых изделий и кремнийсодержащих сплавов. Оксидный слой получают при воздействии плазмы низкой температуры с высоким содержанием кислорода. Для этого применяют ВЧ и СВЧ излучение.
Микродуговое оксидирование
Более современный аналог анодирования. Оксидирование при микродуговом способе происходит под действием импульсного тока с напряжением до 1000 В. Именно поэтому в качестве электролитов применяют слабощелочные растворы.
Отличительная особенность микродугового оксидирования — экологичность и упрощенный технологический процесс. Для него требуется меньше оборудования, а растворы менее токсичные, чем при анодировании.
В результате микродугового оксидирования поверхность металла приобретает керамический блеск. Зачастую способ используют для сплавов магния и алюминия.
Преимущества оксидирования
- теплостойкость
- изоляционные свойства
- износостойкость
- эстетичный внешний вид
Еще одно преимущество способа обработки: легко проверить качество получившейся оксидной пленки. Если процедура была выполнена неправильно, на поверхности металла останутся светлые пятна, а пленку можно будет буквально снять.
После получения оксидной пленки поверхность можно обрабатывать дальше: красить, лакировать, смазывать.
Заказать услугу
Специалисты «Метизы-Пермь» оперативно свяжутся с вами для уточнения деталей
Нажимая на кнопку «Отправить»,
я даю cогласие на обработку персональных данных
Как мгновенно ржаветь металл
Диба Бехшад написала эту статью в рамках программы бакалавриата по архитектурному дизайну на третьем курсе по выбору, MADAboutMADA .
На факультативе студенты знакомятся с цифровыми медиа и тем, как они могут иметь отношение к архитектуре, дизайну и художественным профессиям.
Это простое руководство научит вас быстро ржаветь металл, сокращая время процесса, который обычно занимает дни или недели. Если вы когда-либо хотели добавить этот дополнительный реалистичный оттенок ржавчины к архитектурной модели или создать состаренный вид для любого проекта, но не имели времени, эти шаги помогут сократить сроки и помочь любому достичь именно этого!
Вещи, которые вам понадобятся:
- Резиновые перчатки
- Металл (железо)
- Пероксид водорода
- Clear Seallant
- В ванне
- . металлы, содержащие железо, поэтому это не работает для алюминия, меди, латуни, нержавеющей стали и т. д.
Во-первых, наденьте резиновые перчатки! Поскольку вы имеете дело с раздражающими жидкостями, такими как кислота и отбеливатель, лучше перестраховаться, чем сожалеть.
Подготовьте деталь, которую хотите подвергнуть ржавчине. Это не будет работать на любом металле, который не предназначен для коррозии (например, на нержавеющей стали или если он оцинкован), железо работает наиболее эффективно.Поместите кусок металла в ванну, так как туда вы будете наливать другие жидкости, чтобы произошла реакция.
Налейте уксус так, чтобы он покрыл весь кусок металла. Дайте металлу пропитаться им примерно 15 минут.
Вылейте уксус, и вы должны увидеть, как металл начинает немного реагировать с воздухом, когда он начинает высыхать, он начинает окисляться!
Добавьте перекись водорода так, чтобы она покрыла весь кусок, точно так же, как это было сделано с уксусом.
Затем посыпьте металл сверху солью, здесь вы увидите, как кусок вспенится и приобретет ржавый цвет.
Идет реакция, вот так она выглядит после 10 минут пребывания в смеси. Чем дольше вы его оставляете, тем более ржавым он становится.
Примерно через 1 час жидкость станет темно-красной, а металл покроется пеной в результате реакции.
Возьмите металл из смеси и промокните его бумажным полотенцем. Не трите его слишком сильно, иначе ржавчина рискует оторваться.
Теперь оставьте ржавую деталь для дальнейшего окисления на открытом воздухе. Вы можете оставить ее на 10 минут, если вы спешите, или на ночь для достижения наилучших результатов.
После того, как вы оставили металл окисляться по своему вкусу, последним шагом будет распыление прозрачного герметика, чтобы ржавчина никуда не стиралась.
Вы должны получить довольно ржавый кусок металла, исходя из того, как долго вы оставляли его для окисления.
Теперь вы можете использовать готовую деталь, чтобы завершить свой проект или дизайн с желаемой текстурой и деталями. Вот сравнение изменений, произошедших всего за 1,5 часа!Контактное лицо: Диба Бехшад
ржавых металлов за минуты, а не за годы.
Кто сказал, что старую собаку нельзя научить новым трюкам? За прошедшие годы мы создали сотни предметов мебели, от деревенских до современных, но с упором на использование только переработанной древесины. Чаще всего мы берем старый, побитый кусок дерева и стремимся сделать его новым, однако с нашими новейшими продуктами мы используем несколько обратный подход, берем новый продукт и заставляем его выглядеть старым. Пытаясь создать несколько новых продуктов для конференции Eco Chic Design в прошлом месяце, мы своевременно искали и тестировали новый метод коррозии стали. После некоторых проб и ошибок мы усовершенствовали рецепт успеха ржавчины, которым я поделюсь с вами сегодня!
Ржавый стальной предмет может придать неповторимый вид практически любому помещению, но с приближением теплой погоды мы решили использовать настенный декор на озерную тематику (стрелы, якоря и весла) в качестве нашей первой попытки в процессе ржавчины.
Вот пошаговый процесс создания собственного искусства из ржавой стали менее чем за несколько часов. Ниже весло из необработанной стали до каких-либо изменений… до и после.Ингредиенты:
- Желаемый кусок стали
- 1 бутылка дистиллированного белого уксуса
- 1 бутылка перекиси водорода
- 1 банка поваренной соли
- 1 или 2 аэрозольных баллончика
- 1 баллончик аэрозольного лака
2 дистиллированного уксуса и перекиси водорода в емкость с распылителем. (Не используйте всю перекись водорода, так как вам понадобится небольшое ее количество для шага 5.) Шаг 2. Добавьте около ¼ чашки соли в контейнер и встряхивайте/перемешивайте, пока соль не растворится. .
Шаг 3. Распылите смесь на стальной лист. Мне нравится распылять в случайном порядке на все части, пока сталь не будет покрыта раствором. Приемлемо что-то от легкого тумана до полной стоячей лужи жидкости.
Шаг 4. Обильно посыпьте сталь солью. Опять же, посыпьте деталь случайным количеством, так как это создаст менее однородную ржавчину.
Шаг 5. Добавьте небольшое количество перекиси водорода в новую бутылку с распылителем (или промойте и повторно используйте старую бутылку) и распылите перекись на недавно посоленную сталь. Вы почти сразу начнете видеть изменение цвета и появление пузырьков на стали. Больше пузырей — больше ржавчины. На этом этапе не слишком беспокойтесь о цвете, по мере высыхания он станет более оранжевым.
Шаг 6. Дать постоять, пока сталь не станет сухой на ощупь (может занять пару часов). У вас будет большое количество соли, высохшей до стали, так что продолжайте и слегка сотрите соль тряпкой, пока не получите желаемый вид.
Шаг 7. (Необязательно) Сталь может немного пахнуть уксусом, а ржавчина легко стирается на ощупь, поэтому я предпочитаю наносить прозрачный слой, чтобы закрепить внешний вид стали.
Теперь вы можете использовать готовую деталь, чтобы завершить свой проект или дизайн с желаемой текстурой и деталями. Вот сравнение изменений, произошедших всего за 1,5 часа!
Вот пошаговый процесс создания собственного искусства из ржавой стали менее чем за несколько часов. Ниже весло из необработанной стали до каких-либо изменений… до и после.
