Для чего нужно воронение металла
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:
Для кого этот сайт? О чём материал?
Пару лет назад автор сайта приобрел несколько пневматических пистолетов МР-654, требующих переворонения. В поисках недорогого, но качественного способа было изучено немало форумов, интернет-статей и технической литературы, испробованы различные варианты воронения: от кустарных способов (горелка, «Крот», лимонная кислота и т.д.) до магазинных средств («Клевер», «Супер Блю»). Однако, первые не давали стабильного качества, а вторые оказались недостаточно декоративны и прочны.
К счастью, автору удалось ознакомился с изданием Военного министерства СССР «Руководство по ремонту 7,62-мм автоматов (пистолетов-пулеметов) обр. 1941 г. и 1943 г.». Оказалось, что изложенный в нём процесс воронения легко адаптируется к домашним условиям. Проведенное по руководству оксидирование пистолетов подтвердило высокое качество, простоту и дешевизну способа. Желая поделиться полученным опытом оксидирования, а также найденными в сети качественными и доступными способами химического окрашивания металлов, автор и создал сайт «Воронение стали».
Раздел «Виды покрытий»
Раздел «Подготовка металла»
Известно, что без тщательной предварительной подготовки металла невозможно получить качественное защитно-декоративное покрытие на нём. На страничке «Обезжириваем, травим, активируем» даны краткие, но достаточные сведения о механических и химических способах предварительной подготовки металла к химическому окрашиванию (воронению). На остальных страничках даны рецепты растворов для обезжиривания, травления и декапирования (активирования) различных металлов.
Раздел «Щелочное воронение»
Раздел «В чёрный» и «В другие цвета»
Указанные разделы заинтересуют пользователей, занимающихся изготовлением мелких изделий из стали и цветных металлов, реставрирующих металлические предметы. Нередко важной стадией такой работы является придание металлическим изделиям различной окраски, в том числе чёрного цвета. Но современная техническая литература основное внимание уделяет сложной технологии электрохимического покрытия металлов, требующей наличия дорогостоящего электрооборудования. В связи с этим, в домашних условиях доступным решением проблемы является химический способ, предусматривающий приготовление и нагрев одного или нескольких химических растворов, в которые последовательно погружаются металлические изделия. Указанный процесс, как правило, создает достаточно прочное защитное покрытие, чем выгодно отличается от холодных «чернилок».
Собранные автором из различных источников (патенты, справочники, журналы) рецепты химического окрашивания в различные цвета путём оксидирования и фосфатирования, и изложены в указанных разделах.
Раздел «Вороним ружья»
Надеюсь, что собранный на данном сайте материал будет интересен и полезен его читателям.
Как сделать воронение стали в домашних условиях. В селитре, маслом, средством «Клевер»
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:
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:
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:
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:
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:
Использовать можно разное масло, например, оружейное, льняное или оливковое. Наносить его можно кисточкой или путем окунания детали в масляный состав.
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:
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.
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:
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.
Секреты воронения металла в домашних условиях
Создание надёжного поверхностного слоя защиты металлического изделия для противостояния коррозии даёт воронение металла в домашних условиях. Включение элементов декорирования стойкой тонировкой с подбором оттенка — дополнительное преимущество чернения. Использование термического либо одного из химических способов (на выбор) определяет возможности и целесообразность.
Подготовка к воронению металла в домашних условиях и процесс обработки детали
Домашние мастера прибегают к доступным способам создания антикорродирующего покрытия металла:
Соблюдение мер безопасности стоит на первом месте, даже если домашняя мастерская не имеет достаточного оборудования. Цикл операций по воронению металла начинается с обезжиривания поверхностей растворителями с соблюдением мер пожарной безопасности в проветриваемом помещении.
Окисную плёнку, остатки ржавчины снимают механическим способом: торцовой проволочной щёткой с помощью углошлифовальной машинки, на обдирочном или резиновом круге, вручную наждачной бумагой. Завершить операцию следует устранением рисок на войлочном полировальном круге.
Смешивание и нагревание реактивов требуют обеспечить защиту глаз, кожи и органов дыхания:
Воронение металла химрастворами
Стойкое химическое покрытие металла сопровождается поддержанием высокой температуры. Длительность процесса растягивается до 1,5 часов. Испарению раствора вследствие выкипания, снижению затрат на нагревание способствует плотная крышка с внутренней отбортовкой для стекания конденсата в сосуд из нержавеющей стали.
Ёмкость для погружения с целью охлаждения, обилие проточной воды и жестянка с машинным маслом (подойдёт даже отработка) находятся под рукой.
Щелочное воронение металла
Операция проводится на открытом пространстве. Обязательно нахождение с наветренной стороны. Испарения едки, обладают неприятным запахом.
Изделие подвешивается на медной проволоке, без касания стенок металлической ёмкости. Нагрев производится паяльной лампой. Щелочной раствор для воронения заливается с избытком, чтобы не пришлось доливать.
Длительность кипячения влияет на глубину покрытия, густоту цвета – можно получить чёрный с синевой. Длительность обработки — 0,3–1,5 часа, прекращается по достижении нужного оттенка. Температура раствора — 130–150 0 С.
Извлечённое изделие промывается, обильно смазывается машинным маслом, протирается насухо. Чернение металла на полированной поверхности получается однотонным, без контрастных разводов.
Другие варианты компонентов на 1 л дистиллированной воды:
При доведении до 200 0 С в течение получаса, получаем поверхность с матовым воронением. Для блестящего воронения используем те же реагенты и температурный режим:
Сложность доведения до 200 0 С без автоклава компенсируется продлением воздействия реагентов при активном кипении под плотной крышкой.
Электрохимическое щелочное воронение металла
Химокрашивание или анодное оксидирование лишено недостатков термовоздействия в растворе щелочи. Плёнка глубокого чёрного цвета без полосатости разводов с улучшением характеристик коррозионной стойкости толщиной 5 мкм получается при соблюдении следующих условий:
Катод подбирается нержавеющий, важно поддержание температурного режима и диапазона тока стабилизатором. Поверхность воронения активируется однократным окунанием в соляную кислоту.
Воронение металла в кислой среде
Ингредиенты на 1 л:
Холодный способ воронения
Запускаем реакцию. Окончание выделения пузырьков газа говорит о завершении взаимодействия реагентов. Параметры эффективности «Ржавого лака»:
Удержание в химикалиях при необходимости повторяется до 5 раз с промежуточными промывкой, протиранием и просушкой.
Ржавый лак — комплект для воронения
Термическое воронение сталей
Оксидация металла воздействием температур, пограничных процессу нормализации, допустима и для закалённых изделий – отпуск при 400 0 С не происходит. Удобство способа в том, что горячее воронение превосходит по стойкости иные технологии.
Термическое воронение сталей
Подбор масла для покрытия металла не затруднит. Пригодны синтетическое, машинное, растительное. Деталь окунается и обтирается. Толщина слоя не принципиальна: излишки стекут и сгорят.
Электропечь разогревается до 350–400 0 С, изделия загружаются навалом на поддон. Время рассчитывается по массе и конфигурации металла. Пластине достаточно 15 мин. Прогрев массивной детали длителен.
Выемка производится после остывания печи. При необходимости проводится неоднократное воронение. При оксидации мелких деталей обвязывание проволокой не оставляет следов.
Простейший метод воронения металла в домашних условиях
Готовим 10% раствор лимонной кислоты. Пакет пищевой лимонной кислоты растворяется в десятикратном объёме кипятка без осадка. Опускаем предмет, подлежащий оксидации. Чернение металла занимает до часа времени.
По мере появления на поверхности изделия пузырьков, встряхиваем предмет или перемешиваем состав стеклянной палочкой. Покрытие достаточно долговечно, но механической стойкостью не отличается.
Воронение металла лимонной кислотой
Воронение поверхностным окрашиванием металла
Оксидную защиту параллельно с чернением обеспечивают готовые покупные средства. Подготовительные мероприятия по зачистке, обезжириванию, удалению рисок шлифовкой проводятся непременно. Манипуляции по воронению металлов проводятся при комнатной температуре и активной вентиляции.
«Клевер». Применяется для восстановления и предохранения частичных повреждений поверхности. Препарат по консистенции — гель. Наносится кистью. Выдерживается 2 мин. на повреждённом участке изделия, смывается водой. Возможно троекратное покрытие металла для придания потребного оттенка. Безопасен в использовании, не требует специальных навыков.
«Ворон-3М». Препарат способен покрывать различные металлы. Предназначен в большей степени для декоративного чернения.
DuraCoat. Универсальное средство по воронению и декорированию. Возможны вариации с цветом покрытия. Хорошо противостоит физическому воздействию, агрессивной химии. Покрывает металлы, пластик дерево.
