Оксидация металла в домашних условиях

Обновлено: 27.04.2024

Защищать металлические изделия от агрессивного воздействия внешней среды можно по-разному. В том числе покрытием красками на масляной, глифталевой, пентафталевой, полиэфирной и эпоксидной основе – с разной степенью адгезии и разной долговечностью. Но ничто не сравнится с анодированием — таким методом защиты, как создании с помощью электрохимического процесса защитной оксидной плёнки. Анодирование также называют — анодным оксидированием.

Оксидировать можно практически все металлы и сплавы, кроме чистых железа и меди. Связано это с тем, что эти два металла образуют сразу два оксидных соединения на своей поверхности. Как бы конкурирующих друг с другом, и потому это плохо сказывается и на прочности самой оксидной плёнки, и на её адгезии (то есть связанностью) с поверхностью.

Откуда появился сам термин

При электрохимическом создание оксидной плёнки на поверхности металлов деталь/изделие опускают в ванну с электролитом. Чаще всего это раствор кислоты. Электролиты электропроводны (что ясно из самого названия). Когда через раствор пропускают постоянный ток (это важно, чтобы ток постоянно шёл в одном направлении!), на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород, с помощью которого образуется оксидный, то есть окисленный целенаправленно, слой с заранее заданными свойствами, зависящими от силы тока и концентрации раствора кислоты. А так как эта деталь в системе «катод-электролит-деталь» является анодом, то и создание защитной плёнки назвали «анодированием». Или «оксидированием».

Варьируя силу тока и использование специальных добавок-присадок, можно добиться практически любой окраски анодированного покрытия.

Что дает анодирование

Чем-то анодирование похоже на гальванические процессы, возникающие во время хромирования или оцинковки стали. Но есть существенная разница: исключено использование посторонних веществ, пусть даже похожих по свойствам и химическому составу. Оксидирование ведётся на основе самого металла, подвергаемого электрохимическому воздействию.

При анодировании процесс поддаётся регуляции, оксидному слою придаются заранее заданные свойства, а результатом служит прочность оксидируемого участка.

Лучше всего защитный слой в результате анодирования образуется на таких металлах, как алюминий, титан, сталь, тантал. Главное же требование к технологии, чтобы металл имел только один оксид с высокими адгезивными свойствами.

Но для обеспечения адгезии нужна пористая структура, которая обеспечит соприкосновение рабочей смеси с чистым металлом поверхности, что значительно ускоряет процесс оксидирования.

Получается, что при электрохимическом процессе могут образовываться два типа оксидных защитных покрытий, отличающиеся как назначением, так и строением.

1. Первый тип – пористая поверхность оксидной плёнки. Получается при воздействии на металл кислых электролитов. Структурированная порами поверхность служит отличной основой для того, чтобы на неё легли лакокрасочные материалы, которые своей структурой, образующейся в процессе полимеризации основы, закрепляется во фракталах пор. То есть анодированная поверхность способствует повышенной адгезии.
2. Барьерная. Относится ко второму типу. Это самостоятельное защитное покрытие, которое защищает металл от контактов с внешней агрессивной средой.

Впрочем, созданием защитных слоёв процесс анодирования не ограничивается. Применяя разные материалы и меняя уровень напряжения, можно получить разные оттенки анодированной плёнки. Чем активно пользуются дизайнеры при оформлении интерьеров, когда облицовочным материалом служит алюминий.

Устройства, оборудование, реактивы

В промышленных масштабах анодирование делается в растворах серной кислоты разной концентрации. Они обеспечивают как большую скорость процесса, так и заданную глубину оксидной плёнки. Применение автоматики позволило полностью автоматизировать этот достаточно вредный для здоровья процесс.

1. Базовое, или основное. Тут всё просто: ванна с электролитом из инертного, не вступающего в реакцию, материала, притом обладающего свойствами теплоизолятора для предотвращения перегрева электролита. И катод, материал которого находится в прямой зависимости от того материала, который нужно анодировать.
2. Обслуживающее оборудование. К нему относятся агрегаты, обеспечивающие работоспособность установки для оксидирования. Это узлы подачи напряжения, предохранительные и приводные механизмы.
3. Вспомогательное. Это оборудование для работ по обработке и подготовке изделий к анодированию. В него входят и средства доставки деталей к ваннам. И средства упаковки и перемещения к местам, где готовые изделия складируются.

Самыми трудными, экологически опасными операциями при обработке металлов анодированием являются процессы загрузки и выгрузки деталей в ванны. Поэтому на качество работы приводных механизмов для этого всегда обращается особое внимание.

Исторически сложилось так, что все производственные процессы связаны с потреблением переменного тока – который совершенно не годится для процессов анодирования. Для того, чтобы ток был постоянным (то есть текущий в проводниках только в одном направлении, применяют выпрямители с достаточным запасом мощности. Оптимальная мощность для промышленных выпрямителей, связанных с процессами оксидирования – 2,5 киловатта. А для обеспечения получения анодированной плёнки разных цветов и оттенков для таких выпрямителей монтируют бесступенчатую систему подачи мощности.

Способы анодирования

Образование на металлах оксидной плёнки зависит от выбранной технологии со всеми её факторами вроде типа электролита, мощности подаваемого тока, поверхности детали-анода. Универсальность раз и навсегда отработанных методов позволяет проделывать процесс анодирования даже в домашних условиях – нужно только владеть технологиями, от которых будет зависеть цвет получаемой оксидной плёнки. Минимизировать вред для здоровья от испарений кислот вряд ли получится, вряд ли в условиях домашней мастерской можно обеспечить герметичность ванны, эффективную систему вытяжки и фильтрации воздуха..

Среди разных видов анодирования популярен процесс нанесения цветной оксидной плёнки. Популярность его связывается не только с декоративностью получаемого покрытия, но и с разной степенью его прочности, которая зависит от цвета.

Теперь о методах, вынесенных в заголовок материала, а именно:

1. Тёплый метод
2. Холодный метод
3. Твёрдое анодирование.

Тёплый метод

В большинстве случаев используется как промежуточный, ибо получаемые на его основе оксидные плёнки не стойки к воздействиям.

Холодный метод

При холодном методе скорость образования анодированной плёнки выше скорости растворения металла на катоде, что обеспечивает высокую прочность получаемого защитного слоя. Но обязательно требование поддержания температуры раствора электролита на уровне не выше 5⁰С, что и дало название методу. Так как температура раствора в ванне в её середине всегда выше, чем у бортов, необходимо обеспечить циркуляцию раствора.

Твёрдое анодирование

Самая лучшая для высокого качества покрытия на стали. Такой способ анодирования применяют в аэрокосмической промышленности, где часто требуются запредельные нагрузки на узлы и агрегаты. Особенность метода — применение сложных по составу электролитов, а рецептура таких составов защищена патентами с международной регистрацией.

Преимущества анодированных поверхностей

• Выдающиеся антикоррозийные свойства. Оксидная плёнка надёжно защищает от обычной влаги и от большинства агрессивных сред.
• Прочность оксидной плёнки. Оксиды по своим прочностным физическим характеристикам в большинстве случаев прочнее металла, на котором они образованы.
• Непроводимость тока. Парадоксальным образом образованная на металле и из металла оксидная плёнка практически является диэлектриком – что находит своё применение в создании электролитических (оксидных) конденсаторов.
• Экологический аспект: при производстве посуды нанесённая на неё оксидная плёнка не даёт ионам металла переходить в пищу, не даёт ей подгорать, стенки и дно посуды приобретают устойчивость к большим перепадам температуры.
• Широкое использование анодированных поверхностей металла в дизайне. Применение в растворах электролита некоторых солей позволяет получать глубокие и насыщенные оттенки.

Анодирование разных металлов

Нержавеющая сталь

Самый трудный для анодирования объект из-за своей химической инертности. Чтобы получить на ней оксидированную поверхность, нержавейку предварительно подвергают процедуре никелирования. Хотя сейчас ведется активная разработка специальных диффузионных паст, на которых оксид будет образовываться без никелевой «подушки».

Оксидированию поддаётся плохо, а там, где это требуется, применяют дорогие соли в качестве присадок к электролитам или используют не экологичные фосфатные или оксалатные растворы. На практике этот процесс применяют крайне редко.

Титан

Металлические изделия из титана проходят обязательную процедуру оксидирования, из-за того, что нанесение оксидной плёнки на 15-28% увеличивает износостойкость верхнего слоя изделий из титана. А также дополнительно придаёт изделиям декоративность, кардинально меняя цвет. Титан очень нетребователен к составу кислот для электролитических реакций – подойдёт практически любая.

Серебро

Для создания оксидной плёнки на серебре, применяют серную печень – сплав порошкообразной серы с поташом при сильном нагревании без присутствия воды. Впрочем, такой метод нанесения оксидных плёнок применяют и для бронзы, где получаемая плёнка называется искусственной патиной. На серебре обработка таким реактивом способна дать синий и фиолетовый цвета. Но без изменения свойств серебра как металла.

Анодирование алюминия

Оксидирование этого металл даёт самые широкие возможности с широчайшей сферой применения. Есть много способов образования на поверхности этого металла оксидов, более половины из них связаны с получением цветных ярко окрашенных, поверхностей.

Заключение

Анодное оксидирование — универсальный метод защиты многих металлов, а также технологией, позволяющей приготовить металлы к прочной окраске, когда оксидные плёнки бывают пористыми. Анодирование также придает поверхностям дополнительные декоративные свойства. А доступность многих материалов и оборудования позволяет, при обеспечении минимальных мер безопасности, делать анодирование металлов в кустарных условиях.

5 методов оксидирования стали: можно ли применить их в домашних условиях

Оксидирование стали — процесс образования неактивной защитной пленки на поверхности металла. Подробное знакомство с тонкостями проведения процедуры, поможет разобраться какую из них можно выполнить самому.

Промышленные способы

Образование оксидной пленки на металлических поверхностях требует соблюдения определенных условий, применения специальных реагентов и растворов. В промышленных масштабах проведение работ осуществляется согласно существующим технологиям.

Химический способ оксидирования стали

Процесс основан на прохождении окислительно-восстановительной реакции. Защитный слой образуется под действием щелочей и солей кислот, выступающих в роли окислителей. Обработка изделий проводится при высоких и низких температурных режимах.

Горячий метод

Образование пленки осуществляется щелочным или кислым способом. В отсутствие щелочей процесс протекает 30 минут при температуре 98 – 100°C. Реагентом служат смеси, состоящие из фосфорной кислоты и азотнокислых солей кальция или бария. Защитная пленка, образуется из оксида железа и фосфатов.

Щелочное химическое оксидирование проводится в горячих растворах щелочей с окислителями. Изделия выдерживаются в них от 10 до 60 минут при температуре 135-145°C . Состав металла влияет на толщину оксидной пленки и скорость ее образования. Малоуглеродистые стали вступают в реакцию медленнее высокоуглеродистых сортов. Поэтому растворы для их обработки содержат большое содержание щелочи.

Холодный метод

• Метод подходит для деталей из разных видов сталей и чугунов: углеродистых и легированных, холодного и горячего проката, после ковки или штамповки и порошковых металлов.
• Отсутствуют затраты на разогрев ванны и поддержание температурного режима, приобретение и установку контрольно-измерительных приборов и мощной вентиляции помещений.
• Сохраняются размеры и прочностные характеристики обрабатываемых деталей.
• Отсутствует темный легко удаляемый налет и улучшается товарный вид. Обрабатываемые поверхности приобретают насыщенный черный цвет.
• Высокий уровень антикоррозионной защиты.
• Увеличивается производительность за счет сокращения времени на оксидирование с 30 минут до 55 секунд.
• Корректировка концентрации рабочего раствора не требует остановки процесса.

После образования защитного слоя изделия хорошо промываются, сушатся и подвергаются промасливанию. Обработка маслом повышает антикоррозионные свойства, износостойкость покрытия и придает ему насыщенный черный цвет. Оксидное покрытие, не пропитанное маслами покрывают краской.

Анодное оксидирование стали

В основе метода лежит электрохимическая реакция. Образование оксидного слоя происходит благодаря анодной поляризации в жидких или твердых электролитах. В отличие от гальванической обработки при анодировании не применяются вспомогательные составы на основе цинка и хрома. Пленка образуется из элементов, входящих в состав обрабатываемой поверхности. Электрохимический способ поддается регулировке. Это позволяет создать прочное покрытие с одинаковой толщиной по всей площади.

Данная технология подходит для поверхностей с высокой адгезией. В результате анодирования получают два вида оксидных слоев. При использовании кислых электролитов образуется пористая пленка. На нее впоследствии наносят лакокрасочное покрытие. В нейтральных растворах получается барьерная защита, не требующая дополнительной обработки.

Способы анодирования

При проведении электрохимического оксидирования учитывается сорт стали и состав сплава. Создание защитного слоя проводится несколькими способами.

Теплый метод. Его можно отнести к подготовительному этапу, за которым последует дополнительная обработка. При температуре в пределах 50°C образуется пористая поверхность. Прочность и антикоррозионную стойкость она приобретает после нанесения слоя краски.

Холодный метод. Для поддержания температурного режима в пределах 5°C по всему объему электролита проводят непрерывную циркуляцию. К достоинствам способа относится высокая скорость образования оксидной пленки. На растворение металла требуется больше времени, что позволяет сохранить размеры обрабатываемых изделий.

Твердое анодирование. Особенность данного метода заключается в использовании нескольких электролитов. Состав повышает прочность пленки, стойкость стали к коррозии и к воздействию агрессивных сред.

• Оксидная пленка надежно защищает от воздействия влаги, кислот и щелочей.
• Высокая прочность оксидного слоя повышает стойкость стали к механическим воздействиям
• Анодированное покрытие обладает диэлектрическими свойствами.
• Изделия из обработанного металла соответствуют всем нормам экологической безопасности.
• На посуде, обработанной данным способом, образуется не пригорающее покрытие. повышает декоративные качества стали. Добавление в электролит солей позволяет изменить цвет металла. Окрашенные изделия приобретают глубокие ровные оттенки.
• Электрохимическое оксидирование позволяет скрыть царапины, потертости и другие дефекты поверхности металла.

Термический способ

Процесс протекает в специальных печах с использованием водяного пара или кислорода. Данный метод исключает использование химикатов. Обработка деталей производится при строгом соблюдении температурных режимов. Они зависят от химического состава металла и марки стали. Толщина образовавшегося защитного слоя не превышает 2 микрона.

Низколегированные марки стали, и железо выдерживают в печах при 300-350 °С. Данный метод подходит для воронения стрелкового оружия и декоративной отделки металла.

Легированные стали оксидируют при температуре 700 °С. в течение 60 минут. Толщина образованной защитной пленки составляет 1 — 1,5 микрона. Способ позволяет сохранить размеры обрабатываемых изделий.

Магнитные сплавы железа и никеля прокаливают в течение полутора часов при температуре от 400 до 800°С. Таким образом происходит образование диэлектрических плёнок полупроводников.

Термическим оксидированием создают защитный слой на изделиях из кремния, используемых в электронике. Процедура проводится при повышенном давлении и температуре от 800 до 1200 °С.

Плазменное электролитическое оксидирование

Процесс заключается в поверхностной обработке металлов и сплавов при низких температурах в кислородной среде. Он основан на традиционном анодировании. Отличием способа является действие микроразрядов высокой и сверхвысокой частоты на обрабатываемую поверхность. Их термическое и плазмохимическое влияние на используемый электролит приводит к формированию оксидного слоя.

Методика позволяет получить слой с многофункциональной защитой поверхностей. В результате обработки образуются оксидные пленки с высокими декоративными показателями, повышенной изоляционной, коррозионной и тепловой стойкостью.

Толщина покрытия составляет 200 – 250 мкм. Детали, обработанные плазменным способом, применяются в полупроводниковых соединениях, диодах, транзисторах и интегральных микросхемах. Их используют для повышения чувствительности в фотокатодах.

Лазерное оксидирование

Образование защитного слоя в данном случае происходит под воздействием лазерного луча. Изделие погружается под заданный слой воды. Плотность потока, продолжительность процесса и величина энергии лазерного излучения подбирается так, чтобы в процессе оксидирования нагрев поверхности металла не превысил температуру перехода воды в пар.

При обработке используют импульсный, непрерывный и точечный режим воздействия лучей на металл. Установки, используемые для оксидации, работают в инфракрасном диапазоне.

• Метод позволяет регулировать толщину и сохранить технические характеристики деталей.
• В результате обработки повышается коррозионная стойкость, прочность и долговечность изделий.
• Значительно увеличиваются диэлектрические свойства и декоративные качества.
• Снижается коробление при обработке сложных по форме, тонкостенных и труднодоступных участков.
• Расширяется количество металлов и сплавов, пригодных для данного вида оксидирования.
• Повышается скорость процесса без приближения к критическим значениям температур.

Оксидирование стали в домашних условиях

Повысить прочность металлических изделий и улучшить их декоративные качества можно своими руками. Стоит учитывать, что покрытие будет уступать по качеству защитным слоям, полученным при промышленном процессе.

Подготовительные действия

1. Обеспечивается хорошая приточно-вытяжная вентиляция. Над местом проведения работ рекомендуется установить зонд.
2. Подготавливается рабочая емкость для полного погружения детали.
3. Изготавливается емкость из стекла, пластика или фаянса. Она необходима для приготовления растворов, нейтрализующих кислоту и щелочь.
4. Приобретаются защитные средства: резиновые перчатки, респиратор, очки для работы с химреактивами, брезентовые фартук.

Соблюдение правил техники безопасности поможет провести оксидирование без травм, ожогов и убережет от вредного действия паров кислот и щелочей. Приобрести предметы индивидуальной защиты можно в магазинах рабочей одежды.

Щелочное оксидирование

Использование данного метода – самый простой способ нанесения оксидного слоя в домашних условиях. Для обработки изделия массой до 1 килограмма потребуется 100 г каустической соды и 30 г натриевой селитры.

1. В 1 литре воды растворяют 1кг каустика и 300 г селитры. Пропорции меняются в зависимости от требуемого объема реагента.
2. Обрабатываемую деталь помещают в емкость с приготовленной смесью. В растворе, разогретом до 140⁰С, выдерживают изделие в течение 30 минут.
3. После завершения процедуры проводят промывку от остатков рабочей смеси.
4. Очищенную деталь пропитывают машинным маслом и протирают ветошью.

Для выполнения оксидирования можно использовать растворы едкого калия или натрия. Содержание реагента в 1 литре воды должно быть не меньше 700 граммов. Процедура проводится по аналогии.

Равномерный слой оксидной пленки можно получить, если обрабатываемое изделие полностью находится в растворе. Для этого необходимо поддерживать постоянный уровень жидкости.

Кислотное оксидирование своими руками

Перед началом работ поверхность детали тщательно очищается, с нее удаляются все загрязнения и налет. После очистки проводится обезжиривание с помощью водки, чистого спирта или растворителя.

1. Изделие помещают на 1 минуту в емкость с серной кислотой 5% концентрации. По истечении времени деталь промывают в кипяченой воде. Процедуру повторяют 2-3 раза.
2. Обрабатываемый материал несколько минут кипятят в растворе хозяйственного мыла.
3. Готовое изделие промывают, сушат и протирают машинным маслом. Его излишки удаляют ветошью.

После правильно выполненного оксидирования металлическая поверхность должна поменять цвет.

При отсутствии серной кислоты можно использовать смесь лимонной и щавелевой кислот. На 1 литр раствора берут по 2 грамма того и другого реагента. Кипячение в нем продолжают 20 минут. Обработанную деталь промывают слабощелочным раствором и пропитывают машинным маслом.

Оксидирование – один из самых действенных методов повышения антикоррозионной стойкости стали. За счет образования плотного защитного увеличивается прочность и долговечность изделий, повышаются диэлектрические свойства и декоративные качества.

Существуют доступные способы проведения работы в домашних условиях. Соблюдение правил работы с агрессивными веществами, и выполнение инструкций поможет без проблем провести процедуру самостоятельно.

Оксидирование металлов в домашних условиях

Эта статья уделит свое внимание разбору явления оксидирования металлов. Здесь мы рассмотрим общее представление о данном явлении, ознакомимся с некоторыми разновидностями и изучим их на примере со сталью. Также читатель узнает, как совершить подобный процесс самостоятельно.

Определение оксидирования

Для начала мы остановимся на понятии самого оксидирования. Это процесс, в ходе которого создается оксидная пленка на поверхностной площади изделия, а также на заготовке. Он становится возможным благодаря проведению окислительно-восстановительных реакций. Чаще всего подобные меры используют при оксидировании металлов, элементов декора и с целью сформировать диэлектрический слой. Среди главных разновидностей выделяют следующие: термическую, плазменную, химическую и электрохимическую форму.

Видовое разнообразие

Останавливаясь на описании выше перечисленных видов, про каждый из них можно сказать, что:

• Термическая форма оксидирования может осуществляться в ходе нагревания определенного изделия или инструмента в атмосферах пара воды или кислорода. Если происходит оксидирование металлов, например, железа и низколегированной стали, то процесс называют воронением.
• Химическая форма оксидирования характеризует себя, в качестве процесса обработки, посредством использования расплавов или растворов окислителей. Это могут быть представители хроматов, нитратов и т. п. Чаще всего это делается с целью придания изделию защиты от процессов коррозии.
• Оксидирование электрохимического типа характеризуется тем, что протекает внутри электролитов. Его также называют микродуговым оксидированием.
• Плазменную форму оксидирования реально осуществлять только при наличии плазмы с низкой температурой. Она должна содержать О2. Вторым условием является наличие разряда постоянного тока, а также ВЧ и/или СВЧ.

Общее понятие окисления

Чтобы лучше понять, что это – оксидирование металлов, желательно будет также ознакомиться и с общей, краткой характеристикой окисления.

Окисление – это процесс химической природы, который сопровождается увеличением показателя степени атомного окисления вещества, какое подвергается данному явлению. Это происходит посредством пересылки отрицательно заряженных частичек – электронов, от атома, который является восстановителем. Его также могут называть донором. Передача электронов совершается по отношению к окислительному атому, электронному акцептору.

Иногда в ходе окисления молекулы исходных соединений могут становиться нестабильными и распадаться на более маленькие составные фрагменты. При этом некоторая часть атомов, образовавшихся молекулярных частиц, будет обладать большей степенью окисления, чем те же виды атомов, но пребывающие в исходном, первоначальном состоянии.

На примере оксидирования стали

Что это такое – оксидирование металлов? Ответ на данный вопрос лучше будет рассмотреть на примере, для которого мы будем использовать проведение данного процесса со сталью.

Под химическим оксидированием металла – стали, понимают процесс выполнения работы, в ходе которой металлическую поверхность покроют оксидной пленкой. Эту операцию проводят, чаще всего, для образования защитного покрытия или придания новой черты элементу декора; еще это делают с целью создать диэлектрические слоя на изделиях из стали.

Говоря о химическом оксидировании, важно знать: сначала изделие подвергают обработке каким-либо сплавом или раствором хромата, нитрата или некоторого ряда других окислителей. Это придаст металлу защиту против воздействия коррозии. Процедуру можно также проводить с использованием композиций щелочной или кислотной природы.

Химическая форма оксидирования, выполняемая посредством использования щелочей, должна выполняться при температуре от 30 до 180 °С. Для таких процедур необходимо использовать щелочи с примесью небольшого количества окислителей. После того, как деталь обработали щелочным соединением, ее необходимо обязательно очень тщательно промыть, а далее высушить. Иногда заготовку, уже прошедшую через процедуру оксидирования, могут дополнительно промаслить.

Детальнее о кислотном методе

Для применения метода кислотных операций необходимо использовать несколько кислот, чаще это две-три. Основными веществами такого типа являются соляная, ортофосфорная и азотная кислоты. В них добавляются незначительное количество соединений марганца и др. Варьирование температурных показателей, в которых может происходить оксидирование металла – стали, посредством использования кислотного метода, лежит в пределах от 30 до 100 °С.

Химическое оксидирование, описанное для двух методов, дает человеку возможность получить как в производственной, так и в домашней обстановке, пленку, обуславливающую достаточно сильную защиту изделия. Однако важно будет знать, что предохранение стали и других металлов будет более надежным в случае применения электрохимической процедуры. Именно по причине преимущества электрохим. метода над химическим оксидированием, последнее используют реже по отношению к объектам из стали.

Анодная форма оксидирования

Оксидирование металлов может проходить с применением анодного процесса. Чаще всего электрохимический процесс оксидирования называют именно анодным. Он осуществляется в толще электролитов твердого или жидкого агрегатного состояния. Также применение такого метода позволит нанести на объект пленку высокого качества:

• Толщина тонкослойного покрытия лежит в пределах от 0.1 до 0.4 микрометров.
• Обеспечение электроизоляционных и износостойких свойств возможно в том случае, если толщина будет колебаться от двух-трех до трехсот мкм.
• Защитное покрытие = 0.3 – 15 мкм.
• Могут наноситься слои со свойствами, подобными эмали. Специалисты такую пленку чаще всего называют эматаль-покрытием.

Характеристикой изделия, которое подвергли анодированию, является наличие положительного потенциала. Данная процедура рекомендуется с целью придания защиты элементам микросхем интегрального типа, а также при создании диэлектрического покрытия на поверхности полупроводников, сплавов и сталей.

Процесс оксидирования металлов анодированного типа может, при желании, выполнить любой человек в бытовых условиях, дома. Однако очень важно будет соблюдать все условия техники безопасности, и выполнять это необходимо безоговорочно. Это обуславливается использованием в данном методе очень агрессивных соединений.

Одним из частных случаев анодирования считают способ микродугового оксидирования. Он позволяет человеку получать ряд уникальных покрытий с высокими параметрами декоративного, теплостойкого, защитного, изоляционного и антикоррозийного типа. Микродуговая форма протекания процесса может осуществляться только под воздействием переменного или импульсного тока в толще электролитов, обладающих слабощелочным характером. Рассматриваемый способ позволяет получать толщину покрытия от двухсот до двухсот пятидесяти мкм. После выполнения операции поверхность станет похожа на керамику.

Процесс воронения

Оксидирование черных металлов в профессиональной терминологии называют воронением.

Если говорить о воронении стали, например, об оксидировании, чернении или синении, можно сказать, что это процесс, в ходе которого на чугуне или низколегированной стали образуют слой оксида железа. Как правило, толщина такой пленки лежит в пределах от одного до десяти мкм. Толщина слоя обуславливает и наличие определенного цвета побежалости. В зависимости от возрастания толщины пленочного слоя, цвета могут быть: желтым, бурым, вишневым, фиолетовым, синим и серым.

В настоящее время существует несколько типов воронения:

• Щелочной тип характеризуется использованием соответственных растворов, с добавлением окислителей, в условиях температуры от 135 до 150 градусов по Цельсию.
• Кислотный тип воронения использует кислые растворы и химические или электрохимические способы.
• Термическая форма обработки характеризуется использованием достаточно высоких температур (от 200 до 400 °С). Процесс проходит в толще атмосферы перегретого пара воды. Если используют аммиачно-спиртовую смесь, то требования к температуре возрастают до 880 °С, а в расплавленных солях - от 400 до 600 °С. Использование воздушной атмосферы требует предварительного покрытия поверхности запчасти тоненьким слоем лака, который должен быть асфальтным или масляным.

Ознакомление с термическим оксидированием

Термическое оксидирование металлов – это методика, в ходе которой оксидную пленку наносят на сталь в пространстве атмосферы водяного пара. Также могут использовать и другие кислородосодержащие среды с достаточно высокими температурами. Провести термическую обработку в домашних условиях довольно сложно, а потому, как правило, ее не выполняют. Упоминая о плазменном типе оксидирования, важно знать, что проделать это дома практически невозможно.

Самостоятельное выполнение операции

Оксидирование металла в домашних условиях можно провести самостоятельно. Проще всего подвергать подобной обработке изделия из стали. Для этого сперва необходимо отполировать или зачистить деталь, над которой будет проведена работа оксидирования. Далее следует удалить с поверхности окислы посредством использования растворов пятипроцентной H2SO4 (серной кислоты). Изделие необходимо держать в течение шестидесяти секунд в жидкости.

Дальнейшие действия

После того, как этап помещения детали в ванну с кислотой пройдет, следует ее промыть под теплой водой и провести работу по пассивированию или, другими словами, прокипятить объект в течение пяти минут. Для этого используют раствор воды из водопровода с пятьюдесятью граммами простого хозяйственного мыла. Здесь расчет идет на 1 литр жидкости. Проведя все эти действия, мы подошли к завершению оксидирования. Чтобы реализовать процедуру, необходимо:

• Использовать емкости, подверженные эмалированию и не имеющие сколов или царапин на внутренней поверхности.
• Наполнить емкость водой и развести соответствующим количеством граммов едкого натра (с расчетом на 1 литр = 50 грамм).
• Перенести сосуд с водой на плиту и сверху расположить изделие.
• Нагревать смесь, приблизительно до 135-150 °С.

Спустя 90 минут деталь можно вытягивать и созерцать собственную работу.

Некоторые данные

Читателю будет знать, что в случае потребности проведения подобной операции, но при отсутствии умения или желания, с такой просьбой можно обратиться к различным специалистам. Оксидирование металлов в Москве, например, может выполняться как специалистами в различных сферах услуг, так и на дому, людьми. Некоторые виды такого средства придания защиты детали, могут быть довольно дорогими. В столице РФ анодированный тип оксидирования будет стоить довольно дорого, однако придаст высокий показатель надежности объекту. Чтобы найти специалистов в подобном деле, достаточно набрать в запросе поиска гугла, например: «выполнение химического оксидирования в … (определенном городе или области)», или нечто подобное.

Воронение стали в домашних условиях

Воронением (иначе оксидированием) называют процесс покрытия поверхности изделий из стали тонким слоем оксидов. Воронение проводят химическим способом- с помощью реакций с различными веществами и термическим — путем нагревания.

Цель процесса — повышение коррозионной стойкости изделий и улучшение их внешнего вида. Традиционно воронение применялось к оружию из стали- сначала к холодному, а потом и к огнестрельному. Сегодня воронение стали широко используется в оборонном и гражданском машиностроении, а также в художественных промыслах. Доступен процесс и в домашних условиях.

Чего можно достичь воронением

В результате химической или термической обработки на поверхности стальной детали возникает слой окиси железа толщиной от 1 до 10 микрон. Толщина слоя определяется выбранной технологией обработки.

Воронение металла позволяет достичь две основные цели:

• Повышение коррозионной стойкости изделия. Обработанные детали не ржавеют.
• Улучшение внешнего вида. Особенно важно для тех деталей, которые по условиям эксплуатации не подлежат покраске.

Температурные режимы воронения

Обработка не влияет на другие свойства стали.

Воронение стали возможно не только в условиях производства, но и в домашних условиях. Существует много способов и составов, практически все они связаны с применением химически активных веществ, могущих причинить серьёзный вред здоровью. Для успешного и безопасного применения в домашних условиях этих веществ необходимо следовать правилам безопасности:

• Использовать защитную маску и перчатки.
• Обеспечить вентиляцию помещения, в котором проводят работы.
• Применять посуду из нержавеющей стали.
• Не превышать рекомендованную температуру обработки.

Способы воронения металлов в домашних условиях и требования к их проведению

Популярными способами воронения металла в домашних условиях являются:

• Кипячение в самостоятельно приготовленных или приобретенных химических составах.
• Покрытие стали специальным маслом и последующая термообработка.
• Покрытие поверхности подготовленным составом при комнатной температуре.

Воронение стали в домашних условиях

Воронение железа химическим способом предусматривает также подготовительные операции травления и очистки, а также шлифовки и полировки.

Проводя синение стали, важно подобрать емкость для раствора таким образом, чтобы он полностью покрывал обрабатываемый объект.

Популярные способы воронения

Наиболее распространенными в домашних условиях являются следующие способы воронения:

• щелочное;
• термическое;
• кислотное.

Для самостоятельного применения в домашних условиях хорошо подходит щелочной метод. Для него потребуются

• вода;
• точные весы;
• нитрат и гидроксид натрия.

Чтобы покрытие стало прочным, процесс должен продолжаться не менее полутора часов.

Щелочной

Технология воронения стали щелочным способом в домашних условиях разбивается на следующие операции

• Обезжирить поверхность растворителем или специальным обезжиривателем.
• Залить в посуду из нержавеющей стали емкостью не менее литра 100 г воды.
• Добавить 120 г каустической соды и 30 г азотнокислого натрия, тщательно размешать до полного растворения.
• Нагреть раствор до 130-145 °С.
• Разместите изделие в посуде, избегая прикосновений к стенкам.
• Через 20 минут, после почернения детали, промыть ее в дистиллированной воде.
• После высыхания обильно смазать изделие машинным маслом и тщательно протереть.

Воронение стали щелочью

Тщательное соблюдение пропорций и параметров позволит получить гладкое и стойкое к истиранию покрытие, не нуждающееся в полировке.

Важно! Изделие должно быть полностью покрыто раствором все время обработки. В противном случае возможны неоднородности покрытия, переходы цвета и т.д.

Кислотный

Этот способ предусматривает применение кислых растворов.

Перед началом обработки следует тщательно удалить всю ржавчину с поверхности объекта. Для этого применяют обычную шкурку, а в труднодоступных местах и при сильной ржавчине используют болгарку или шуруповерт с проволочной щеткой.

Средство для обезжиривания стали перед обработкой

Далее проводят химическую очистку. Для нее применяют

• трифосфат натрия;
• этанол, смешанный с керосином;
• или чистый керосин.

Изделие помещают в емкость с раствором так, чтобы он ее полностью покрывал и выдерживают не менее четверти часа. По окончании чистки изделие промывают большим количеством воды и высушивают.

Состав для кислотного воронения состоит из:

• вода: 1 л;
• дубильная кислота: 2г;
• виннокаменная кислота: 2г.

После тщательного перемешивания и полного растворения состав нагревают до 150 °С и полностью погружают в него заготовку. Выдерживают 15 минут, далее промывают проточной водой и ненадолго окунают в кипящую воду для полной и качественной промывки.

Составляющие раствора для воронения

Последний этап процесса — это выдержка в машинном масле в течение часа. После высушивания изделие готово к использованию.

Термический

Термическое воронение — самый старый и самый простой способ для домашних условий. Весь процесс сводится к нагреванию стали на открытом воздухе. Он длится до тех пор, пока верхние слои стали не прореагируют с кислородом воздуха и не создадут в результате оксидную пленку. Чем сильнее нагревают деталь, тем темнее она становится.

Следует помнить, что термическая обработка изменяет и физические свойства стали всего изделия.

Особенности химического воронения и рецепты некоторых составов

Перед нанесением нового покрытия в домашних условиях необходимо удалить старое. Это делают, комбинируя механические и химические способы очистки.

Для получения стойкого и красивого покрытия деталь приходится кипятить от 30 до 90 минут, за это время часть раствора выкипает. Заготовка все время должна быть покрыта составом полностью, поэтому состав надо готовить с запасом и во время кипячения периодически доливать.

В конце процедуры химического воронения стали изделие следует вымыть в мыльном растворе, просушить и обильно смазать маслом.

Существует много вариантов химического воронения. В одних состав делается мастером самостоятельно, другие предполагают применение готовых средств фабричного производства, таких, как парижский оксид, Ворон3М, Клевер и другие.

Средства для воронения металлов

Относительно несложные способы воронения, доступные для проведения своими руками, включают в себя поверхностное нанесение масла, селитры и покупного состава «Клевер»

Средство «Сапфир» для воронения

Покрытие маслом

Это один из самых популярных домашних способов. Технология разбивается на следующие операции:

• Деталь ошкуривают и обезжиривают растворителем.
• Покрывают маслом.
• В муфельной печи нагревают до 350-400 °С. Допустимо использовать духовой шкаф.
• Остывшая деталь приобретает черный или коричневый оттенок.
• Для насыщения цвета процедуру повторяют.

Масло наносят кисточкой или окуная изделие в емкость с маслом. Применяют разные сорта масла, такие, как

• оружейное;
• оливковое;
• льняное.

Применение селитры

Прекрасного результата добиваются домашние мастера и с применением селитряного раствора. Можно приобрести готовый раствор, а можно составить его самостоятельно:

• вода-1000 мл;
• натриевая селитра- 0,5 кг;
• едкий каустик-0,5 кг.

После часового вываривания получается гладкая и не требующая дальнейшей обработки поверхность глубокого сине-черного цвета.

Средство «Клевер»

Гелеобразное средство можно купить в баночках по 50 мл и применяют к сплавам с содержание хрома не более 3 процентов

Оно предназначено для восстановления локальной коррозии. Для получения яркого оттенка средство придется наносить несколько раз. Предварительно изделие следует зачистить шкуркой и протереть обезжиривателем.

Клевер наносят кисточкой и оставляют на две минуты. Появляющийся налет бело-желтого цвета смывают водой и протирают деталь ветошью.

Холодное воронение в домашних условиях

«Клевер» не требует термической обработки детали, поэтому такой способ считают холодным воронением. Холодное воронение можно проводить и другими средствами.

• «Ворон-3М». Препарат образует на поверхности плотную пленку глубокого черного цвета.
• «Парижский оксид». Импортный препарат на основе селена поставляется в трех емкостях: 1- для подготовки поверхности, 2- основной состав и 3 закрепитель, дающий покрытию дополнительную защиту.

Жидкость для холодного воронения наносят на детали кисточкой, а после окрашивания смывают теплым мыльным раствором. Метод популярен для обработки стволов и других деталей огнестрельного оружия, не подлежащий кипячению.

Если вы проводите воронение стали в домашних условиях, нужно разумно выбирать составляющие раствора для кипячения. Нагрев закаленных деталей может привести к потере им своих прочностных свойств.

Щелочные растворы менее пагубно воздействуют на сталь, и опытные мастера советуют остановить свой выбор на них. Обработку кислыми растворами предпочтительно проводить при пониженных температурах

Так, например, при применении кислотного состава для воронения стали из:

• азотнокислого кальция – 94%;
• ортофосфорной кислоты – 3%;
• диоксида марганца – 3%.

обработку ведут от получаса до 45 минут при 100 °С

Чернение металла

В зависимости от кислотности среды, в которой обрабатывают заготовку, меняется цвет получившегося покрытия, от желтого до черного. Поэтому воронение и чернение металла – не одно и то же. Требуемый оттенок подбирают, варьируя интенсивность и длительность термообработки и процентное содержание компонентов раствора.

Если взять смесь из 7 частей азотнокислой меди и 3 частей спиртового денатурата, нанести ее на изделие и прогреть его на огне то по мере нагрева покрытие начинает менять свой цвет. Когда получится нужный оттенок, нагрев прекращают.

Чернить сталь возможно также и обмазав его маслом и прокалив на открытом пламени. Получится стойкая пленка глубокого черного цвета. Существуют и другие составы для чернения.

Применение ржавого лака

Способ, использующий так называемый «ржавый лак», отличается своей экономичностью на фоне вполне приемлемого качества покрытия.

Изделие погружается в химически активную коррозионную жидкость на основе соляной кислоты, образующую на его поверхности рыжую и черную окиси.

Чтобы удалить ржавый налет, придется воспользоваться жесткой проволочной щеткой. Черная оксидная пленка останется на изделии.

Готовый ржавый лак

Метод отличается большой длительностью и трудоемкостью, но обеспечивает отличный эффект в домашних условиях.

Перед началом обработки, как и при применении всех остальных методов, следует тщательно зачистить объект шкуркой и обезжирить его растворителем.

Активная жидкость готовится в специальных фарфоровых сосудах, использование защитных перчаток, фартука, кислотостойкой обуви и плотной производственной одежды обязательно. Следует также применять респиратор и прозрачный лицевой щиток.

Малое количество соляной кислоты вливают в сосуд, добавляя соскобленную с железа ржавчину, опилки и азотную кислоту. Состав следует осторожно помешивать фарфоровой мешалкой, пока не прекратят появляться пузырьки.

Далее осторожно доливают воду и водку в равных долях. Раствору дают отстояться и сливают с осадка.

Результат использования ржавого лака

Деталь помещают в раствор на время, достаточное для приобретения глубокого черного цвета. В завершение процесса деталь следует промыть большим количеством воды.

Внимание! Раствор, использующийся при работе эти способом, является одним из самых сильных растворителей. Остерегайтесь даже самых маленьких брызг — они могут причинить очень серьезные травмы и повредить имущество.

Если брызги попали на одежду — ее следует немедленно снять. Если же, несмотря на все предосторожности, капли попали на кожу — пораженное место надо обильно промыть раствором соды и немедленно обратиться за медицинской помощью.

Использование машинного масла

Воронение стали в масле также доступно в домашних условиях.

Для проведения процедуры понадобится:

• 0,5 л масла.
• Оснастка для размещения изделия: крючки, пассатижи, прокладки.
• Емкость из нержавеющей стали.
• Достаточное количество ветоши или салфеток из нетканого материала.
• Источник тепла.

Воронение стали с помощью машинного масла

В качестве источника тепла использую газовую плиту, строительный фен или компактную газовую горелку.

Деталь нагревают на открытом огне или потоком горячего воздуха из фена, берут плоскогубцами и осторожно помещают в емкость с маслом на заранее подготовленные проволочные крючки и подставки так, чтобы она была полностью погружена. Это гарантирует ровный и выразительный цвет. Обработку маслом повторяют до тех пор, пока заготовка не приобретет требуемый оттенок.

Этот способ обеспечивает в домашних условиях хорошие антикоррозионные свойства, но, к сожалению, покрытие получается не очень прочным.

Очистка изделия от ржавчины

В данной статье были описаны несколько самых популярных способов воронения стали в домашних условиях. Их применяют охотники и коллекционеры для восстановления коррозионной стойкости и внешнего вида ружей, кузнецы, кующие ножи ручной работы, мастера в автосервисе, возвращающие к новой жизни старые гайки и болты. Если соблюдать пропорции и технологию, о ваши металлические изделия приобретут отличный внешний вид и долгую жизнь.

Оксидирование стали – все способы нанесения защитного покрытия

Под оксидированием стали понимают процедуру создания на металлических поверхностях оксидной пленки. Данная операция проводится для образования декоративных и защитных покрытий, а также специальных диэлектрических слоев на стальных изделиях.

1 Особенности химического оксидирования

Интересующий нас процесс можно выполнить по нескольким технологиям. Оксидирование принято делить на:

• химическое;
• электрохимическое;
• термическое;
• плазменное.

При химическом оксидировании поверхность изделий обрабатывают расплавами либо растворами хроматов, нитратов и других окислителей, что увеличивает антикоррозионную защиту металла. Подобная процедура может выполняться посредством применения щелочных или кислотных композиций.

Химическое оксидирование щелочного типа выполняется при температурах от 30 до 180 градусов. Для него используют щелочи и небольшое количество окислителей. После обработки деталей щелочными соединениями их обязательно промывают (весьма тщательно), а затем просушивают. В некоторых случаях заготовки, прошедшие процедуру оксидирования, дополнительно промасливают.

Для кислотной операции обычно применяют композиции, состоящие из 2–3 кислот – соляной, ортофосфорной, азотной, в которые добавляют в незначительных объемах соединения марганца и другие соединения. Температура такого способа оксидирования варьируется в пределах 30–100 градусов. Используется он чаще всего для декорирования и защиты от коррозии ржавления.

Химическое оксидирование любого из двух описанных типов позволяет получать в производственных и в домашних условиях пленки с достаточно высокими защитными характеристиками. При этом электрохимическая процедура предохранения стали от коррозионных явлений считается более эффективной. Именно поэтому химическое оксидирование для стальных изделий используется реже, нежели электрохимическое.

2 Анодное оксидирование – что оно собой представляет?

Анодный процесс (именно так обычно называют оксидирование электрохимического вида) осуществляется в твердых либо жидких электролитах. Он обеспечивает высоконадежные пленки следующих типов:

• тонкослойные покрытия с толщиной от 0,1 до 0,4 микрометров;
• электроизоляционные и износостойкие слои толщиной от 2–3 до 300 микрометров;
• защитные покрытия от 0,3 до 15 микрометров;
• специальные эмалеподобные слои (именуются в среде специалистов эматаль-покрытиями).

При анодировании поверхность окисляемого изделия характеризуется положительным потенциалом. Такая процедура рекомендована для защиты элементов интегральных микросхем, создания на полупроводниковых материалах, сплавах и сталях диэлектрических покрытий. При желании анодирование можно выполнить в домашних условиях, но при четком и безоговорочном соблюдении стандартов техники безопасности, так как для операции используются агрессивные соединения.

Частным случаем анодирования считается методика микродугового оксидирования, которая позволяет получать уникальные покрытия с высокими декоративными, теплостойкими, защитными, изоляционными и антикоррозионными параметрами. Микродуговой процесс осуществляется под действием переменного или импульсного тока в электролитах, имеющих слабощелочной характер.

Рассматриваемый способ нанесения специальных слоев обеспечивает толщину покрытий на уровне 200–250 микрометров. После выполнения операции поверхность изделия внешне похоже на керамику. Микродуговое оксидирование при наличии оборудования нередко производят в домашних условиях. Во время процесса в воздух не выделяется каких-либо опасных для человека веществ. По этой причине микродуговая обработка становится все более популярной среди домашних мастеров.

3 Тонкости термического и плазменного оксидирования

Термический процесс подразумевает, что оксидная пленка формируется на стали в атмосфере водяного пара либо иной кислородсодержащей среде при достаточно высоких температурах. В домашних условиях такую операцию не выполняют, так как она требует использования специальных печей, в которых железо либо низколегированные стали нагревают примерно до 350 градусов.

Если же речь идет об обработке средне- и высоколегированных сталей, температура в печи и вовсе должна равняться 650–700 градусам. Общая длительность термического оксидирования, как правило, составляет около часа.

Практически нереально выполнить в домашних условиях и плазменное оксидирование. Оно производится в низкотемпературной плазме, содержащей кислород. Плазменная среда при этом создается обычно посредством ВЧ- и СВЧ-разрядов, реже применяются разряды постоянного тока. Качество получаемых защитных пленок оксидов при плазменном процессе очень высокое. Поэтому его применяют для нанесения покрытий на ответственные детали:

• кремниевые поверхности;
• полупроводниковые изделия;
• фотокатоды.

4 Как самостоятельно выполнить операцию?

Самый простой способ нанесения защитного покрытия на стальные изделия в домашних условиях не требует особых умений. При желании оксидирование своими руками может выполнить любой. Сначала деталь, которую планируется обработать, полируют либо зачищают. Затем с ее поверхности удаляют окислы (декапируют), используя для этих целей раствор (пятипроцентный) серной кислоты. Изделие помещают в него на 60 секунд.

После ванны с кислотой деталь необходимо промыть в теплой воде и подвергнуть ее пассивированию – пятиминутному кипячению, которое осуществляют в растворе водопроводной воды с 50 граммами обычного хозяйственного мыла (такое количество моющего средства рассчитано на один литр воды). Теперь поверхность полностью готова к оксидированию. Для реализации процедуры следует:

• взять эмалированную емкость, не имеющую царапин и сколов;
• налить в нее воду (один литр) и развести 50 граммов едкого натра;
• поместить емкость на плиту, положить в нее изделие и подогреть смесь до 140–150 градусов.

Через полтора часа деталь можно доставать – оксидирование успешно завершено!

Читайте также:

  
• Обналичка входной металлической двери
  
• Минимальная толщина композиционной тормозной колодки с металлической спинкой у вагона
  
• Металлические стеллажи для торговых залов
  
• Фреза по металлу макита
  
• Щелочноземельному металлу соответствует электронная конфигурация внешнего уровня