Воронение металла: задачи и способы

О чем речь? Воронение металла иначе называют оксидированием, так как в процессе на детали наносится тонкая оксидная пленка, защищающая от коррозии и придающая изделию красивый черный оттенок.

На что обратить внимание? Воронение металла на предприятии осуществляется электрохимическим, термическим, лазерным и плазменным методами. В домашних условиях доступны холодное или горячее воздействие окислителями.

Суть воронения металла

Воронение металла – это процесс намеренного формирования защитной оксидной пленки на поверхности стали. Процедура получила свое название из-за темного оттенка получаемого покрытия. Для обработки используются специальные химические вещества или нагревание до определенной температуры в контролируемой среде.

Толщина оксидного слоя, получаемого разными методами воронения, может варьироваться от одного до пятнадцати микрон, что влияет на стойкость покрытия, глубину цвета и защитные качества.

Чернение используется для обеспечения защиты и улучшения внешних эстетических качеств металлических изделий. Каждый конкретный случай определяется своими особенностями.

Защита

Этот процесс особенно важен для объектов со значимыми характеристиками, которые подвержены агрессивным внешним воздействиям, в частности, влаге и температурным перепадам. К ним относятся элементы декора, оружие, компоненты в строительных конструкциях или части автомобильных механизмов.

Покрытие из оксида железа надежно защищает поверхность от коррозии. Такие изделия не будут подвергаться ржавчине на открытом воздухе, по крайней мере до тех пор, пока защитный слой не начнет утончаться.

Внешний вид

Воронение стали в домашних условиях делает изделие черным. Этот метод предпочитают, когда невозможно использовать покраску или гальваническую обработку.

Чаще всего чернению подвергаются такие объекты, как:

• элементы художественной ковки;
• охотничьи ножи и ружья;
• предметы, склонные к коррозии, перегреву или воздействию открытого огня.

При качественном воронении настольной поверхности формируется прочный слой оксида железа толщиной 15 мкм, который имеет насыщенный черный цвет. Такое покрытие сложно повредить.

Промышленные методы воронения металла

Одно из средств воронения металла – пассивация. С ее помощью предотвращают доступ воды и агрессивных газов к поверхности металла. Данный метод был разработан очень давно и применялся уже в средние века.

Традиционные способы воронения стали, которые продолжают использоваться и сейчас:

• термический;
• щелочной;
• кислотный.

Промышленное оксидирование использует технологии, которые недоступны в домашних условиях:

Электрохимическое нанесение покрытий

Гальваническое чернение деталей с комплексной геометрией известно как анодирование. При использовании данного метода деталь помещается в щелочной электролит и фиксируется на держателях, функционируя как анод при пропускании через нее постоянного тока.

Качество и однородность толщины защитной пленки определяются такими факторами, как:

• плотность тока;
• электропроводность щелочного раствора;
• температура;
• сложность детали.

Таким образом японские разработчики создали технологию для чернения кузова автомобиля целиком. Используемый электрохимический метод не требует добавления вспомогательных составов, таких как соли цинка или хрома. Процесс окрашивания осуществляется за счет изменения структуры металлической поверхности.

Защита деталей методом анодирования имеет ряд преимуществ:

• Образование равномерной стойкой защитной пленки.
• Использование диэлектрического безопасного покрытия в качестве антипригарного для посуды.
• Сокрытие царапин и мелких дефектов на стенках изделий.
• Влияние состава электролита на цвет поверхности, придание изделию декоративности.
• Регулируемая толщина слоя (1–10 микрон).

В ходе процесса может использоваться несколько видов электролитов. Процедура твердого анодирования улучшает прочность поверхности и ее устойчивость к коррозии в агрессивных условиях.

Термический способ

Процесс осуществляется в специализированных муфелях при наличии водяного пара и кислорода. Низколегированные типы стали обрабатываются в течение 30 минут при температуре +300…+350 °C, при этом толщина вороненого слоя составляет около 2 мкм.

Легированные типы стали подвергаются термической обработке на протяжении 60 минут. Температура в камере увеличивается вдвое, но толщина защитной пленки составляет всего 1–1,5 мкм.

Плазменный способ

Процесс осуществляется под воздействием микроразрядных импульсов токов сверхвысокой частоты. Плазмохимическое воздействие обеспечивает поверхности декоративные качества и устойчивость к различным агрессивным воздействиям.

Лазерное оксидирование

Специализированное оборудование, функционирующее в инфракрасном спектре, направляет лазерный луч на металл, нагревая его до температуры ниже кипения. Деталь располагается в воде.

Такие параметры, как уровень жидкости, длительность обработки и интенсивность энергетического потока, настраиваются в соответствии с характеристиками изделия.

Этот метод применяется для обработки сложных заготовок, чтобы обеспечить защиту поверхности, предотвратить утрату механических свойств и искажение формы.

Подготовка к воронению металла в домашних условиях

Основной этап подготовки – это удаление жировых следов. В первую очередь, если наша цель – достичь отличного результата чернения с первой попытки, следует отказаться от использования ацетона, уайт-спирита, бензина «Калоша» и подобных средств для дегрезирования. Все эти продукты оставляют после испарения растворителя тонкий, едва заметный слой на поверхности, который в 99 случаях из 100 приводит к неудачам.

Самый эффективный метод обезжиривания – использование горячего, специально подготовленного раствора со следующим составом: на 1 л чистой воды (фильтрованной, кипяченой или дистиллированной) 50 г едкого натра, 50 г кальцинированной соды (не путать с пищевой, доступна в хозяйственных магазинах) и 10 г силикатного клея (стандартный канцелярский, который можно купить в любом магазине канцелярских товаров).

Приготовление:

• Залить в чистую кастрюльку из нержавейки нужное количество воды.
• Чистой ложкой всыпать нужное количество едкого каустика и кальцинированной соды.
• Добавить силикатный клей.

Начинаем процесс воронения металла своими руками с перемешивания состава и доведения раствора до кипения. Затем следует опустить в него хорошо очищенные от старых покрытий детали, к которым предварительно прикрепить проволоку (важный шаг). Кипятим в течение 20–40 минут. После извлекаем детали и тщательно промываем их водой.

Если на железе жидкость распределяется ровным слоем без образования капель, то это указывает на успешное обезжиривание и полное смачивание металла. Далее, согласно рекомендациям, следует просушить детали, однако они могут быть погружены в расплав селитры практически сразу после промывки, оставаясь на короткое время на чистой сухой тряпке для впитывания лишней влаги. Важно избегать контакта рук с обезжириваемыми заготовками на всех этапах.

Перед проведением горячего обезжиривания полезно предварительно промыть детали ацетоном, это не вредит материалу и особенно полезно, если имеются масляные загрязнения.

Поэтому подготовьте его с запасом, чтобы детали были полностью покрыты им на высоту не менее 5 см.

Методы воронения металла в домашних условиях

Обработка холодным способом

Если детали не должны выдерживать механическую нагрузку, то их можно эффективно обрабатывать методом холодного воронения металла.

В арсенале домашних мастеров часто есть растворы, которые оставляют темные отложения на металле. Они могут образовывать черную пленку при определенных химических реакциях. Одна из наиболее распространенных смесей – «парижский оксид». При нанесении ее кистью на металлическую поверхность формируется темный слой, после чего изделие необходимо тщательно промыть. Этот процесс быстрый и экономичный.

Для достижения более долговечного эффекта предпочтительно проводить воронение путем полного погружения детали. После завершения процедуры изделие тщательно моется любым моющим средством, а затем протирается тряпкой, смоченной в спирте. Качество обработки можно проверить с помощью простого теста: на обработанную поверхность кисточкой наносится вода – если покрытие равномерное без капель, чернение выполнено корректно.

Обработка горячим способом

В этой технике металлическую деталь сначала покрывают маслом, выбирая льняное, оливковое или специальное оружейное, а затем прогревают с помощью паяльной лампы. Этот метод безопасный, экономичный и показывает хорошие результаты, к тому же эффект от такой обработки длится дольше, чем от холодной.

Обогрев детали осуществляется медленно, начиная от температуры в диапазоне +200…+400 °С, что приводит сначала к формированию коричневого, а затем черного слоя на поверхности. Важно использовать масло умеренно, так как его избыток может привести к образованию пятен.

Одним из лучших способов горячей обработки является применение смеси консистентной смазки (20 частей) и серы (одна часть). Наносят эту смесь тонким слоем на поверхность металла и проводят беспламенный обжиг. В результате формируется идеально равномерная пленка.

Обработка с помощью окислителей

В данной технологии металлические поверхности обрабатываются с использованием расплавленных окисляющих агентов, преимущественно нитратов и нитритов.

Детали погружают в расплавленные соли до тех пор, пока не получат черное покрытие. Как альтернативу этим веществам, которые могут быть опасны, можно использовать горячие солевые или щелочные растворы.

Данный метод активно используется для чернения изделий из чугуна, стали и меди, при этом медные заготовки после воронения приобретают насыщенный красный цвет. Однако способ не подходит для обработки термочувствительных и закаленных деталей.

После обработки металлических поверхностей любым из вышеупомянутых способов их необходимо тщательно промыть с применением моющих средств, высушить и смазать маслом.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.