Какие существуют средства и способы для самостоятельного воронения металла?

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 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:

• у стального изделия возрастает коррозионная стойкость;
• детали, прошедшие обработку, способны сохранять стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды.

Если имеется действие щелочей, кислот и специальной термической обработки, то поверхность покрывается окисью,

2Fe + O₂ = 2FeO.

Окисление, когда железо проявляет двухатомные свойства, образует черные пленки. В зависимости от их толщины меняется и окрас изделия. Если имеется достаточно толстая пленка (до 12…15 мк), то поверхность имеет черный цвет. Чтобы повредить подобное покрытие, нужно приложить довольно значительное усилие.

Особенности химического оксидирования металлов

Химическое оксидирование (оно также называется еще и горячим) выполняется чаще всего с использованием хроматных растворов. При помощи этого метода на поверхность изделия наносится равномерная оксидная пленка, значительно улучшающая адгезию лакокрасочных материалов, которыми она впоследствии покрывается.

Средство Клевер для чернения металла своими руками.

Горячее (или химическое) оксидирование отличается тем, что это достаточно быстрый процесс, простой и экономичный. Он не требует использования дорогостоящего и сложного оборудования, нет необходимости тратить электрическую энергию.

Простейшее Воронение и Меднение Стали DIY Bluing

Чаще всего к химическому оксидированию металлов прибегают, когда нужно обработать изделия из меди, алюминия, магния и сплавов.

Два способа воронения металла в гаражных условиях! Токарные работы

Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?

На практике воронение выполняется по различным схемам:

1. Термическая обработка деталей с последующим покрытием маслом.
2. Нагревание до температур кипения в химических растворах.
3. Окрашивание специальными составами, проникающими в поверхностный слой. Происходит диффузия покровного слоя с основой.

В домашних условиях можно реализовать любой из способов, только следует ознакомиться с особенностями технологии, а также подготовить нужное оборудование.

Чем отличается холодное чернение

Холодное чернение изделий обладает высокой производительностью, ведь на полную обработку детали уходит рекордно минимальное время – до 55 секунд. Данный метод характеризуется низкими затратами энергии. Ванны, применяемые в процессе чернения металла, не требуют разогрева, и также нет необходимости в поддержании определенного уровня температуры – выполнять работы можно даже при комнатной температуре.

ВОРОНЕНИЕ СТАЛИ Простой способ

При использовании других видов чернения на поверхности изделий может появляться мажущийся налет темного цвета, который легко стирается. Когда же выполняется холодное оксидирование металла, этого налета вообще нет.

Старинный совет: разрезать лук накрест и положить в чай

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.

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:

1. Нужна рабочая емкость для воронения. Она должна обеспечивать полное погружение детали в раствор.
2. Создать хорошую вытяжную вентиляцию и приток свежего воздуха. Над местом, где выполняются процессы желательно устанавливать зонд, тогда вредные пары не окажут влияния на человека.
3. При работе нужна емкость из материала, который нейтрален к щелочам и кислотам. В ней должна находиться вода или раствор, способный быстро нейтрализовать применяемые препараты. Емкость изготавливается из пластика, стекла, фарфора или фаянса.
4. Работу нужно выполнять в перчатках. Здесь понадобятся резиновые и другие типы перчаток, предотвращающие попадание растворов на руки. Они должны защитить и от возможного термического воздействия.
5. Защита органов дыхания достигается использованием респираторов. При использовании крепких кислот понадобятся фильтры из активированного угля.
6. Защита зрения достигается использованием защитных очков. Имеются специальные очки для работы с химическими реактивами, их продают в магазинах рабочей одежды.
7. Фартуки и куртки из брезента защитят тело от попадания капель растворов.

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:

• 100 г каустической соды (NaOH);
• 30 г натриевой селитры (азотнокислый натрий NaNO₃).

Процесс:

1. Растворяют компоненты в 100 мл воды. Если этого количества рабочего раствора недостаточно, то увеличивают количество жидкости, а также пропорционально – каустика и селитры.
2. Раствор нагревают до 135…145 ⁰С (растворы солей кипят при температуре выше, чем кипит чистая вода).
3. Деталь отмывают с мылом или слабой щелочью от возможных жирных пятен.
4. Помещают на 30…35 минут в рабочий раствор, поддерживают высокую температуру. В горячем состоянии скорость образования пленки на поверхности стального предмета будет высокой.
5. После завершения процедуры необходимо смыть остатки рабочего раствора.
6. Протереть изделие растительным или техническим маслом.
7. Потом тщательно протереть предмет ветошью, останется только тонкий слой масляной пленки, которая будет дополнительно защищать готовое изделие.

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.

Внимание! Во время щелочной обработки следует поддерживать уровень жидкости таким, чтобы деталь всегда находилась полностью в растворе. Тогда все покрытие получится равномерным.

Популярные способы

Прежде чем перейдем к конкретным техникам, которые применяются на производстве или дома, расскажем об этапах. Они почти всегда остаются прежними:

• Подготовительный. Необходимо тщательно подготовить деталь, убрать любые загрязнения с поверхности и из отверстий, перед тем, как воронить металл в домашних условиях. Если есть окалины или иные выпуклые части, их можно зачистить с помощью шлифовальной бумаги. Если вы используете жидкие среды, то обязательно на предварительном этапе высушить заготовку.
• Обезжиривание. Особенно это относится к автомобильным запчастям. Как правило, на них находится тонкий масляный слой, который сперва нужно убрать. Если между сталью и активным веществом, химическим раствором будет находиться маслянистая прослойка, то реакция не произойдет вовсе или будет неполной, с нарушениями. Даже самые незначительные следы жирной среды следует убрать. Например, отпечатки пальцев на рукояти ножа, которые остаются из-за работы сальных желез. Поэтому стоит всегда работать в перчатках.
• Нанесение состава. Ниже мы расскажем подробнее о том, как можно наносить массу. А также существуют способы полностью погружать деталь.
• Финишная обработка. Она включает промывку заготовки, сушку, а также легкую зачистку, если появились какие-либо погрешности.

В домашних условиях можно проводить воронение металла холодное и горячее: как воронят сталь дома мы представим видео, в которых показаны три наиболее распространенных варианта.

Щелочной

В процессе будет вырабатываться газ. У него неприятный запах, а также он опасен при его чрезмерном вдыхании. Поэтому очень важно обеспечить себе подходящее рабочее место – открытое пространство с хорошей вентиляцией. Подойдет гараж, если двери и окна будут раскрыты, а на вас будет строительный респиратор, который защитит от вдыхания ядовитых паров.

Когда вы подготовили место, пора найти емкость. Она должна быть вместительной, чтобы предмет, подготовленный для процедуры, полностью помещался внутрь и при этом не касался стенок сосуда. Материал изготовления – нержавеющая сталь. Предположим, что это большая кастрюля или металлическое ведро.

После предварительного обезжиривания поверхности мы рекомендуем за тонкие нитки или проволоку подвесить заготовку, чтобы была возможность перемещать её, не касаясь руками.

Теперь наводим раствор для воронения. Мы предлагаем небольшой эксперимент на 100 мл воды (вдруг нужно почернить, скажем, гвоздь), но для более крупных изделий следует приготовить аналогичный состав, только придерживаясь пропорций. Итак, наливаем 0,1 литр жидкости (бутилированной, без примесей), растворяем в ней едкий натр (каустическая сода, гидроксид натрия, NaOH – названий много, купить можно в любом строительном магазине) в размере 120 граммов. Плюс прибавляем буквально 30 г натриевой селитры. Очень важно хорошо перемешать, чтобы при смешении консистенция была однородной и без осадков.

Когда жидкость готова, ставим емкость на плиту. Нагреваем ее до 130–150 градусов. Сразу отмечаем, что вам еще и понадобится термометр, приспособленный к таким высоким температурам. Смесь начнет закипать, и можно будет поместить в нее предмет, заранее указанным способом (чтобы он погрузился полностью и не касался стенок). Подождите 20 минут.

За этот промежуток времени образуется оксидная пленка черного цвета. Теперь можно для быстрого охлаждения сполоснуть вытащенное из раствора изделие в обыкновенной воде.

После высыхания мы рекомендуем взять машинное масло и чистый отрезок полотна. Им следует протереть поверхность и довести ее до сухой. Из-за этого вы получаете верхний слой, который имеет повышенную износостойкость и гладкость. Если все правильно было проведено, то полировка не потребуется.

Еще раз отметим важные правила:

• заготовка должна быть полностью погружена в сосуд;
• при работе использовать перчатки и респиратор.

В случае неравномерного погружения вы можете получить не тот результат, на который рассчитываете: цвет будет не одинаковым, а с переходами от более светлого к темному.

Кислотное оксидирование металла в домашних условиях

Использование кислот – опасный процесс, который может вызвать появление химических ожогов на коже и на слизистых оболочках, поэтому нужно надежно защищаться. Обязательно надеть защитные очки. Второе важное правило при применении этой технологии чернения – тщательное соблюдение подготовительного этапа. Следует убрать любые следы коррозии. Ржавчина легко очищается с помощью наждачной бумаги (сперва крупнозернистой, затем с мелкими зернами). Если коррозионные повреждения, загрязнения очень глубокие и имеют большую площадь, то актуальным будет использование углошлифовальной машины с насадкой (металлической щеткой).

Затем хорошо помогают очистители, например, на основе трифосфата натрия, этилового спирта. Отдельно неплохо помогает справиться с жирными пятнами керосин. В нем можно отмачивать около 10–15 минут, потом обдать проточной водой и высушить при комнатной температуре в помещении, где не будет активно оседать пыль. За время высыхания приготовьте раствор для чернения металла. На один литр воды понадобится всего по 2 грамма дубильной и виннокаменной кислоты.

Тщательно перемешайте ингредиенты, поместите ёмкость на нагревающий элемент и дождитесь температуры в 150 градусов. Теперь в кипящую жидкость можно помещать заготовку. Остальные правила те же – погружение полное, стенок касаться не должна, руками не трогать. Достаточно 15 минут кипения.

В отличие от щелочного, кислотный так просто не смывается холодной водой. Лучше всего сперва поместить деталь в резервуар с обычной прохладной жидкостью, прополоскать, а затем обдать кипятком – так все остатки веществ смоются. Чтобы закрепить полученный результат, на 1 час положите изделие в машинное масло. По истечении времени достаньте, обсушите с помощью чистой ткани металл, воронение которого проводилось в домашних условиях химическим способом. Теперь можно пользоваться инструментом.

Термический

Его также называют горячим воронением. Это более старый и надежный, проверенный способ. Преимущества в том, что верхнее покрытие служит гораздо дольше, а также в процессе появляется меньше вредных испарений. Но меры предосторожности все же необходимы.

Технология проста, она заключается в том, что при нагреве сталь приобретает цвет побежалости. Интересный момент – так можно добиться не только черного, но и интересных переливов, все зависит от температуры, и от длительности закалки.

Сперва необходимо провести классическую очистку. Затем предварительно несколько разогреть заготовку, чтобы на теплый материал лучше ложился масляный состав. Теперь покрываем всю поверхность маслом, хорошо подходит льняное или оливковое. Как именно полностью смазать деталь – решать вам. Нам кажется, что правильнее всего погрузить ее в емкость с жидкостью.

Очень важно выждать время после погружения, чтобы не осталось масляных следов, в обратном случае останутся некрасивые разводы, пятна, потеки. После этого можно выносить на улицу и равномерно нагревать. Чаще всего для этого берут паяльную лампу. При этом следите за изменением оттенка. Прекратите обжиг, когда он станет чёрным.

Иногда масляное средство не используют вовсе. То есть просто производят нагрев и обработку железа на открытом воздухе. Из-за взаимодействия с кислородом сталь меняет свой цвет.

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:

• 2 г лимонной кислоты;
• 2 г щавелевой кислоты;
• 1 л воды.

Процесс:

1. Раствор нагревают до температуры 120…125 ⁰С.
2. Помещают в него изделие на 20 минут.
3. После завершения деталь вынимают и промывают слабощелочным раствором. Можно использовать губку, смоченную в шампуни.
4. Завершается обработка протиркой машинным маслом.

Изделие приобретает черный цвет с некоторым оттенком коричневого оттенка.

Рецепт № 2

Используются растительные дубильные вещества (танины). Их получают из ветвей дуба или ивы.

Приготовление концентрата:

• ветви ивы или дуба (примерно 3 кг) варят в емкости объемом 10 л;
• через 3 часа после варки образуется раствор черного цвета;
• ветви вынимают из раствора;
• выпаривают раствор до 3 л. Получается концентрированная дубильная кислота. Для воронения применяется только часть раствора. Остатки концентрата заливаются в стеклянную емкость и закрывают плотной крышкой (может храниться до 3…4 лет).

Воронение деталей:

1. Используется 20…30 г дубильного концентрата на 1 л рабочего раствора.
2. Для активации процесса проводят воронение лимонной кислотой, ее добавляют в состав рабочего раствора (2…3 г на 1 л воды).
3. В готовый раствор кладут деталь, которую требуется воронить.
4. Длительность процесса составляет 24..30 часов.
5. Деталь после обработки вынимается и промывается.
6. Машинным маслом протирается готовая деталь.
7. С детали убираются остатки масла с помощью ветоши.

Технология Чернения Металла

Чернение металла производится в некоторой последовательности действий:

Как не надо воронить металл (и как надо)

• Вначале осуществляется химическое обезжиривание, которое необходимо для удаления с поверхности изделия остатков смазки и прочих загрязнений.
• Затем производится промывка, в результате которой удаляются остатки щелочного раствора.
• Далее выполняется травление детали путем ее погружения в раствор HCl. И снова производится промывка.
• Следующий этап — активация, когда изделие погружается в раствор со специальными добавками на несколько минут.
• После деталь снова подвергается промывке.
• Затем на гравированную поверхность металла наносится черневая смесь и обжигается. Этот состав в расплавленном виде равномерно заполняет рисунок, придавая утонченный контраст с остальной поверхностью изделия.
• Далее деталь на полчаса-час погружается в ванну с холодной водой.
• В самом конце изделие уплотняется специальным ингибированным гидрофобизирующим составом для защиты металла от ржавчины.

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.

Republished by Blog Post Promoter

Секреты воронения

Рецептов воронения существует много. Каждый мастер предпочитает свой, у кого-то могут быть хитрости. В древности нередко рецепты вороненой стали держали в тайне. Сегодня можно найти различные рецепты на любой вкус.

Холодное воронение

Можно привести следующий пример холодного воронения дома:

1. Берется литр воды (дистиллированной), два вида кислоты: 30% соляная (4 г), 69% азотная (13,5 г). Добавляется также хлорид железа трехвалентный (170 г) и сульфат меди двухвалентный (4 г).
2. Смесью обрабатывают поверхность и оставляют на какое-то время. Чем дольше — тем лучше.
3. Ржавчину убирают с помощью водяного пара и щетки.
4. Все повторяется до тех пор, пока результат не окажется желаемым. Некоторые делают это до 10−20 раз.

Рецепт с окислителем

Для примера можно привести следующий рецепт щелочного раствора:

1. Понадобится каустическая сода (400 г), азотнокислый натрий (10 г), вода (600 мл).
2. Воздействовать смесь должна 30 минут или дольше.
3. Затем поверхность хорошо моется, сушится, немного смазывается маслом. Если щелочь не смыть до конца, будет налет.

Во время работы следует соблюдать осторожность. Горячие вещества и химикаты способны повредить здоровью или испортить имущество. Важно не забывать про правильный подбор емкости, подходящую одежду и элементарную технику безопасности.