Химическое воронение стали в домашних условиях — составы, способы

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.

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:

• Fe₃C + CO₂ = 3Fe + 2CO;
• Fe₃C + H₂O = 3Fe + H₂ + CO;
• Fe₃C + 2H₂ = 3Fe + CH₄,

где Fe₃C – цементит, одна из важных составляющих стали. Именно это соединение определяет прочность и твердость стальных изделий.

В поверхностном слое содержится больше чистого железа. Оно подвержено действию воды и окружающих газов. Процесс идет по нарастающей. Рыхлая ржавчина быстро распространяется внутри деталей.

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:

1. Холодное и огнестрельное оружие.
2. Изделия, полученные в результате холодной ковки.
3. Претензионные пары, работающие с газами и жидкостями.

Для них нужно использовать иной способ защиты.

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.

Способы обработки металла

Они заключаются в использовании различных химикатов, которые при взаимодействии с металлом в определенных условиях дают прочную пленку. Вариант обработки выбирается в зависимости от необходимого конечного результата — некоторые придают декоративность внешнему виду, другие хорошо защищают от коррозии. Цвет изделия тоже получается разным.

Воронение щелочью

Самый часто используемый способ воронения металла – это химическое оксидирование с щелочным реагентом. В результате получается довольно качественное и стойкое покрытие, если четко следовать технологии. Метод базируется на окислительных способностях металла. Процесс проходит при высоких температурах — 135-150 градусов, при этом выделяется специфический запах.

Воронение щелочным способом целесообразнее проводить в нежилом, хорошо вентилируемом помещении или на улице.

Первым шагом идет обезжиривание и тщательная очистка поверхности металлического изделия. Оксидирование в домашних условиях не получится качественным без приготовления правильного щелочного состава. Готовится он следующим образом:

1. В фарфоровую емкость наливают 100 мл чистой воды.
2. Добавляют 100 гр. технической соды и 30 гр. натрия азотнокислого.
3. Раствор тщательно перемешивается и нагревается до 135-150°С.

В готовый состав помещается металл на 30 минут. Затем изделие надо достать, промыть дистиллированной водой, просушить и равномерно смазать машинным маслом.

В результате металлическая деталь приобретает яркий черный цвет с синим отливом. Для получения более толстой оксидной пленки увеличивается количество используемой щелочи.

Оксидирование кислотой

Перед воронением металлической детали зачищается ее поверхность наждачной бумагой, а обезжирить можно, положив на 10-20 минут в трифосфат натрия или керосин. Пока деталь сушится, можно приготовить раствор:

Оксидирование металла кислотой

1. Виннокаменная и дубильная кислоты в количестве 2 грамм разводятся в 1 литре воды.
2. Раствор тщательно перемешивается.
3. Нагревается до 140-150°С.

В разогретую смесь металл опускается на 15 минут. После его следует промыть обычной водой или кипятком — если требуется лучше смыть раствор. Завершающий этап – погружение металла в машинное масло на 1 час. Затем деталь можно достать, вытереть и просушить — теперь она готова к использованию.

Термический способ

Этот вариант воронения металла появился раньше остальных. По технологии выполнения он самый простой, но результат дает качественный. Он основан на свойстве металла окисляться при нагревании и взаимодействии с кислородом. Интенсивность оксидирования можно регулировать силой нагрева.

Для термического воздействия потребуется:

• 500 мл машинного масла;
• емкость;
• строительный фен или газовая горелка;
• плоскогубцы;
• бумажные салфетки.

Термическая обработка металлов

Обработка проводится на кирпичной поверхности. Можно выбрать и другое место, главное — чтобы оно было негорючим.

Алгоритм действий:

1. Металлическую деталь держать под феном, включенным на максимальную мощность.
2. Когда она прогреется, опустить в масло. Это можно сделать плоскогубцами, чтобы металл был полностью погружен.
3. Достать и промокнуть изделие салфеткой.
4. Эту процедуру повторить еще 3 раза подряд.

Такое простое воронение используется для образования на поверхности металла защитной пленки — она хорошо защищает от коррозии. Придать черный цвет и декоративность этим способом не получится.

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.

Воронение «холодное»

Из названия понятно, что металл в процессе работы термическому воздействию не подвергается. Для обработки применяются специальные растворы. Все отличие только в способе, которым ими покрывается деталь.

Кисточкой

Средства, нанесенные на поверхность, образуют плотную пленку. Такой способ называют еще «чернением». Можно использовать отечественный состав «Ворон 3». Из импортных – так называемый «оксид парижский».

Преимущества

• Простота технологии.
• Воронение можно сделать в любых условиях, без какой-либо подготовки рабочего места.

Недостатки

• Трудность воронения деталей со сложной конфигурацией или рельефом.
• При механических воздействиях слой покрытия повреждается.
• Понадобится дополнительная полировка, чтобы добиться «гладкости» основы.

Погружением в емкость

Преимущества очевидны. Во-первых, жидкость проникнет во все «закоулки». Во-вторых, такая обработка потребует значительно меньше времени. В-третьих, снизится расход вещества, который неминуемо будет, так как при обмазке часть состава будет разбрызгиваться.

Независимо от выбранного способа, после окончания процедуры вещество смывается водой с моющим средством.

Несколько рецептов растворов

Доли всех компонентов указаны в граммах на 1 л воды дистиллированной.

• Хлорид железа – 75; этанол – 30; сульфат меди и азотная кислота – по 20.
• Хлорид железа – 170; азотная кислота – 13,5; соляная кислота и сульфат меди – по 4.

Способы воронения металлов в домашних условиях и требования к их проведению

К распространенным домашним способам защиты и декорирования металлических поверхностей относятся:

1. кипячение деталей в специальных химических составах, которые можно приготовить самим;
2. покрытие маслом с последующей термической обработкой;
3. 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.

Видео: Несколько роликов о воронении в домашних условиях своими руками

Пошаговая инструкция о том как и чем производить воронение металла

Воронение металла в домашних условиях

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 стали своими руками. Надежно, доступно, легко!

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 «горячее»

Преимущества

• Такое покрытие служит гораздо дольше.
• Отсутствие вредных испарений, которыми сопровождается процесс «холодного» воронения.

Технология

Обрабатываемая заготовка сначала слегка разогревается, чтобы вещество лучше «ложилось» на основу. Можно использовать масло оружейное, льняное, буроугольное, оливковое или что-то подобное. Выбор конкретного средства зависит от вида металла.

Как нанести масло, каждый решает сам. Наверное, целесообразнее деталь окунуть в него. После этого она подвергается термической обработке. Самый распространенный способ – обжиг паяльной лампой.

Особенность методики

• После погружения в ванночку нужно дать маслу стечь. Его излишки приведут к появлению пятен на поверхности детали.
• В процессе обжига необходимо контролировать изменение цвета заготовки. Как только он изменится с коричневого на черный, обработку следует прекратить.

Воронение окислителем

Применяются различные химические соединения из числа нитритов или нитратов. Все они характеризуются своей температурой плавления, поэтому ориентироваться нужно в первую очередь на собственные возможности, так как не у каждого хозяина есть, к примеру, муфельная печь. Источники температуры могут быть разными, поэтому не нужно усложнять себе жизнь и руководствоваться первым попавшимся рецептом – выбор окислителей достаточно большой.

Недостатки

• С точки зрения ТБ такая методика небезопасна, так как чревата воспламенением «органики». Работа с окислителями требует хороших знаний, в первую очередь, по химии.
• Ограничение в использовании веществ. Запрет – на обработку металлов закаленных или деталей, которые нельзя подвергать высоким термическим воздействиям.

Именно по этим причинам на практике растворы соединений натрия (калия) заменяются на щелочные или солевые.

Несколько рецептов

• На 1 л воды: натр едкий – 2,8; динатрия гидрофосфат – 100; натрий азотнокислый – 50.
• На 0,6 л: едкий натр – 400; нитрат калия и натрий азотнокислый – по 10.

Все ингредиенты – в «г».

Минимальное время погружения детали в раствор – полчаса. После этого необходимо промыть проточной водой, просушить и покрыть тонким слоем смазки.

Полезные советы

1. Ванночка для «холодного» воронения делается не из любого материала. Как правило, это «оцинковка» или древесина. Необходимо в ее конструкции предусмотреть подвески-крючки для помещения в раствор детали. Они могут быть или смонтированы на стенке, или выполнены в виде изогнутых стоек. Все зависит от габаритов заготовки и высоты бортиков емкости.
2. Для обезжиривания лучше использовать растворители на органической основе (ацетон, бензин Б-70, перхлорэтилен и другие). Основа по отношению к ним инертна. Если хочется изготовить средство самостоятельно, по имеющимся в интернете рецептам, то нужно учесть, что для каждого металла подбирается свой состав.
3. Независимо от способа воронения и применяемых химреактивов все работы нужно проводить или на открытом воздухе, или в комнате с хорошей вентиляцией, так как процесс сопровождается вредными испарениями.

Если надлежащей зачистки механическим способом добиться не удается (щеткой, абразивом), то применяется методика травления. Для каждого металла или сплава – «свой состав». Рецептов также достаточно.

Например, для металлов «черных» есть такой (один из многих): кислоты азотная, серная и соляная (100 + 50 + 150) в «г» на 1 л воды дистиллированной. Обработка проводится около 2,5 часов при температуре смеси порядка 80 °С.

Для деталей, которым необходимо придать идеальную «гладкость» поверхности, применяется химическая полировка. Она очень эффективна в тех случаях, когда механический способ не дает результата из-за рельефности основы или ее сложной конфигурации.

Выбор технологии для воронения деталей

Чтобы подобрать нужный способ воронения, желательно определиться по ряду определенных параметров и рекомендаций:

• В случае восстановления поврежденного покрытия следует определить величину имеющихся повреждений. Если нужно реанимировать ограниченные участки, где имеются царапины или небольшие потертости, выбор останавливают на щелочном способе получения оксидной пленки на поверхности металла.
• При значительном повреждении поверхности детали и наличии на ней коррозии придется полностью снимать имеющееся покрытие.
• У каждого изделия имеется определенная ценность. Исходя из этого, стоит прикинуть, как долго предполагается последующая эксплуатация. Если предмет будет большую часть времени проводить на стене в качестве экспоната, возможны простейшие химические способы обработки.
• Для изделий эксплуатируемых активно в походах, на открытом воздухе (ножи, предметы утвари или огнестрельное оружие) применяют термические способы с использованием масла.
• При выполнении работы под заказ многое зависит от цены, которую может оплатить заказчик. Дешевые заказы выполняются простыми способами, дорогие предусматривают использование более дорогих приемов воронения. При выполнении работы для сторонних заказчиков вопрос: «Сколько стоит?» – будет весьма актуальным.
• На стадии обучения придется за все платить самому. Любое профессиональное обучение затратно, но у самостоятельного познания основ профессии есть преимущество: знания приобретаются без дополнительной оплаты наставнику.

Остается только изучить основные способы нанесения оксидной пленки, а потом на реальном опыте отработать приемы, получить нужные навыки.

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.

Использование «Ржавого лака»

В продаже реализуется «Ржавый лак». Его используют для поверхностного покрытия деталей:

• деталь протирается от остатков жира;
• покрывается лаком;
• растворителем на основе ацетона, например, № 646 смываются излишки лака с поверхности;
• это один из самых быстрых способов воронения с использованием готовых растворов.

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:

1. Деталь в муфельной печи в течение 20…30 минут нагревают до температуры 180…220 ⁰С.
2. Вынутую деталь протирают машинным маслом с помощью тампона. Желательно провести обработку всех поверхностей.
3. При необходимости обработки повторяют.
4. Обычно достаточно двукратной термической обработки для получения качественной вороненой поверхности.

Информация: на оружейных заводах, производящих огнестрельное и холодное оружие, используют термическое воронение. Покрытие на многих изделиях сохраняется более 100 лет. Пример, винтовки Мосина 1891 г. выпуска и револьверы Наган, выпущенные в конце 1888 г.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...