Радужный эффект на металле

Обновлено: 17.05.2024

Например, выполнение различных узоров на лезвиях ножей или каких-либо сувенирах. Такое изображение будет храниться на аксессуаре сколь угодно долго, потому что не подвержено никаким внешним факторам. Избавиться от него можно будет исключительно механическим путем шлифовки или обдирки.

Качественная маркировка на металле включает разные методы нанесения изображений, логотипов и различной буквенно-цифровой информации, благодаря которым достигается необходимый эффект. Рассмотрим основные способы маркировки металла подробнее.

Лазерная гравировка

Лазерная гравировка – самый распространенный способ маркировки металлических деталей. С появлением лазера возможности человека существенно расширились. С его помощью можно наносить как тонкие надписи с выжиганием лишь пленки, так и объемные, с проникновением на глубину в структуру металла.

Технология лазерной гравировки

Методика лазерной маркировки на металле хорошо изучена и широко применяется в промышленности. Технология нанесения изображений и различной текстовой информации таким способом позволяет достигать самого высокого качества рисунка. Это объясняется минимальной толщиной луча, которая может составлять всего пару микрон. Для нанесения изображений таким способом применяется специальный станок для лазерной гравировки по металлу.

Применяется данная технология для единичных изделий и для нанесения логотипов при серийном выпуске продукции. Меняя интенсивность и плотность луча, можно варьировать яркость и глубину гравировки. С помощью такого метода можно наносить изображения на любые виды металлов: алюминий, латунь, титан, нержавеющая сталь. Особенность лазера состоит в том, что при воздействии на конкретный участок материала он создает высокую температуру, которая сжигает обрабатываемый фрагмент.

Лазерный метод является весьма эффективным, поэтому именно он применяется для нанесения транспортных отметин, по которым затем можно отслеживать местонахождение изделия при осуществлении его доставки. Гравировка осуществляется маркировочным лазером.

Преимущества и недостатки лазерной гравировки на металле

Преимуществами лазерной технологии можно назвать следующие:

Оборудование для лазерной гравировки металла обладает высокой точностью позиционирования и разрешением;
Является универсальным методом, потому что с его помощью можно наносить изображения и текстовую информацию любого вида. При этом для нанесения очередного логотипа или штрихкода не требуется выполнять переналадку;
Высокая скорость нанесения гравировки, потому что в процессе ее выполнения не создается никакой механической нагрузки на элементы станка;
Можно наносить маркировку на изделиях любой формы, габаритов и структуры.

Лазерная технология маркировки деталей не имеет аналогов: с ее помощью получаются изображения и текстовые данные высокого разрешения и качества. К недостаткам лазерной маркировки на металле (особенно в сравнении с методом электрохимической маркировки) относится то, что:

Оборудование для маркировки металла таким способом стоит дорого;
При нанесении изображений разрушается поверхностный слой, что критично в случае изделий из нержавеющей стали.

Механическая гравировка

Одним и самых простых, но при этом трудозатратных и требовательных к электрической энергии, методов нанесения гравировки по металлу является фрезерование.

Фрезерная маркировка по металлу

С помощью такого метода получается красивое профильное изображение, надпись или логотип. За счет изменения глубины резания металла можно получить объемные изображения и логотипы.

Естественно, для такой процедуры требуется мощный станок с надежной механикой, которая будет выдерживать создаваемые в процессе нанесения маркировки нагрузки. Конечно, она во многом зависит от глубины проникновения в металл.

С помощью качественных станков для гравировки по металлу можно наносить рисунки и логотипы разного вида. Точность и деталировка зависит от вида инструмента для гравировки. Часто используются фрезы с твердосплавными пластинами, с помощью которых можно наносить рисунки высокого качества. Как правило, механическая гравировка по металлу применяется только на изделиях с толстыми стенками.

Ударно-точечная маркировка

Кроме фрезерной обработки, также применяются другие виды механической гравировки – иглоударная маркировка, ее также называют ударно-точечная. Технология заключается в нанесении рисунков или логотипов при помощи специального ударного маркиратора. Он представляет собой станок, который имеет подвижную головку с установленным в ней инструментом точечного воздействия на поверхность металла. С каждым ударом на ней образуется вмятина определенного размера, а совокупность формирует большое и объемное изображение. С одной стороны, получается вмятина, а с другой – выступ.

Ударно-точечный маркиратор применяется для нанесения гравировки на изделиях из мягких металлов. В частности, к таковым относятся латунные, бронзовые фитинги, арматура. Также можно заказать нанесение маркировки на металл для каких-то штучных изделий. Наряду со стационарными моделями используются портативные маркираторы. С помощью мобильного маркиратора можно выполнять ручную маркировку на больших изделиях, которые невозможно установить на станок. Для предприятий со средне- и мелкосерийным выпуском продукции. Стоимость такого оборудования невысокая. Для мелких деталей с конвейера можно приобрести стационарную модель для клеймения металла.

Также ручным способом можно наносить маркировку при помощи виброкарандаша – это уменьшенная модель портативного аппарата для маркировки. Его можно использовать для нанесения маркировок на изделиях из тонких металлов. Может использоваться в качестве индивидуального инструмента для гравировки по металлу.

Электрохимические методы нанесения маркировки на металл

Кроме механической, также существует и электрохимическая маркировка – это технология нанесения изображений, логотипов, буквенно-цифровой информации при помощи электрического тока и кислоты.

Технология электрохимической маркировки металла

Электрохимический маркиратор представляет собой установку, содержащую блок питания. Он через электрод подает электрический ток на деталь, который, проходя через смоченные в электролите материал и специальный диэлектрический трафарет для маркировки, оставляет вытравленный след в пустом месте. Трафарет, при этом, должен плотно прилегать к поверхности маркируемой детали.

Электролит для электрохимической маркировки представляет собой солевой раствор, который ускоряет процесс передачи заряженных электронов между потенциалами. Эффективным напряжением для протекания реакции травления является предел от 3 до 15 В. Особенность данного метода нанесения маркировки на металл заключается в том, что границы получаются в некоторой степени нечеткими. Поэтому логотип и детали на нем должны быть достаточно крупными.

Метод электромаркировки является самым доступным и простым среди всех используемых технологий нанесения какого-либо изображения или отдельной информации на стальные изделия.

Электрохимическая маркировка нержавейки с установкой SteelGuard Mark

Для выполнения качественной маркировки изделий из нержавеющей стали компания "Металл Клинер" первой на территории России и СНГ представила собственную разработку – оборудование для маркировки металла SteelGuard Mark.

Это оборудование, с помощью которого электротехническим способом наносится простая и сложная маркировка с достаточно высоким качеством. Можно наносить два вида маркировки в зависимости от типа тока. Белая маркировка выполняется при постоянном токе, а черная, соответственно, при переменном.

Особенность применения оборудования для маркировки металла заключается в его экономичности. Для выполнения маркировки с помощью SteelGuard Mark требуется меньше мощности, чем при лазерном и трафаретном типе.

Оборудование SteelGuard Mark способна выполнять не только электрохимическую маркировку нержавеющей стали. С ее помощью также можно выполнять травление и полировку деталей. Маркировка производится путем переноса изображения через трафарет. Для работы прилагаются графитовые электроды для работы на AC и DC токах. Качество и деталировка получаемого изображения зависит от степени точности изготовления трафарета для гравировки.

Для выполнения электрохимического маркирования металла при помощи оборудования SteelGuard необходимо:

Создать макет при помощи программы CorelDraw и заказать изготовление трафарета на основе готового эскиза;
Выполнить процедуру нанесения маркировки, которая длится несколько минут.

Трафарет для маркировки металла можно использовать более 200 раз.

Электроискровой метод нанесения маркировки

На многих видах изделий из стали часто встречается рукописная маркировка. Она выполняется так называемым электроискровым методом. Он заключается в воздействии высоким электрическим током на поверхность металла, в результате чего на ней остается характерный след. В ходе процесса плавится тонкий верхний слой металла, оставляя после себя характерное темное пятно. Особенность этого метода заключается в том, что для нанесения маркировки на изделия не применяется никаких расходных материалов. Используется только электрод, которым прикасаются к поверхности и водят в нужном направлении, создавая маркировку.

Также для нанесения подобной маркировки применяются станки. У них имеется рабочая головка, которая способна вибрировать во время выполнения процедуры маркировки. Происходит процесс следующим образом:

деталь устанавливается на станок;
место для нанесения знаков покрывается тонким слоем пленки;
рабочая маркировочная головка подводится к детали;
на нее подается напряжение, из-за чего она начинает вибрировать в пределах расстояния искрообразования.

Воздействие на деталь длится примерно 15 секунд. Чем дольше работает оборудование, тем глубже выполняется маркировка.

Каплеструйная маркировка металла

Существует также и каплеструйная маркировка металла – технология, с помощью которой можно наносить различные изображения и буквенные обозначения на сталь плоской или цилиндрической формы. Особенность такого метода заключается в том, что можно наносить цветную маркировку с применением пигментов любого оттенка. В продаже имеется оборудование с двумя головками, благодаря чему можно выполнять сложные визуализации.

Для выполнения процедуры используется специальный каплеструйный маркиратор. По сути, это то же самое, что и струйная печать на бумаге, только выполняется на металле. Техника применяется для тех видов продукции, которая реализуется в стальных флакончиках и небольших емкостях. Маркировка выполняется на донышке или на горлышке изделия. Имеются портативные и стационарные каплеструйные принтеры для маркировки. Именно такое оборудование чаще применяется на производстве. Промышленная гравировка отличается высокой производительностью и потоковостью, то есть может применяться на конвейере без остановки технологического процесса.

Как правило, в наносимой информации присутствует штрихкод и набор определенных цифровых данных. Эта информация применяется для контроля товаров и учета их на кассе при продаже.

Сродни каплеструйной маркировке простой струйный маркиратор. Для нанесения применяется расходный материал – чернила. Качество и четкость контуров отпечатанного изображения невысокая, но достаточная для определения устройствами для считывания штрихкодов.

Шелкография

Кроме вышеописанных, также применяется такой метод маркировки изделий из металла, как шелкография. Применяется она в основном на плоских деталях, различных корпусах устройств и при изготовлении шильдиков. Выполнять печать можно поверх уже имеющейся краски, потому что суть заключается в наложении дополнительного слоя. Шелкография, как в случае с бумагой, может выполняться одноцветной или в несколько оттенков, при этом получается качественное многоцветное изображение. Процесс выполняется в несколько проходов.

Для выполнения шелкографической печати используется два вида красок, которые выбираются в зависимости от исходного вида детали. Отличие состоит в том, что для неокрашенного металла требуется создать адгезионный слой. Для этого используется специальная краска с двумя компонентами. Данный расходный материал обладает высокой устойчивостью к внешним факторам и выгоранию на солнце, поэтому широко применяется для маркирования продукции, которая используется на улице. Краска устойчива к механическим воздействиям, поэтому сохранится на поверхности изделия очень долго.

Металлофото

Металлофото – это техника, применяемая для нанесения изображения на алюминиевые шильдики в двухцветном или многоцветном режиме. Ее суть заключается в проявлении на поверхности алюминия фоточувствительной соли. За счет этого изображение буквально внедряется в структуру металла. Процесс выполнения маркировки таким способом осуществляется следующим образом:

Сначала отпечатывается пленка с необходимым для переноса изображением;
Пленка накладывается на пластину и прочно фиксируется на ней;
Затем выполняется процедура экспонирования, которая продолжается в течение нескольких секунд;
На следующем этапе применяется проявитель и закрепитель;
Наконец на пластину наносятся требуемые цвета, после чего она помещается в емкость со специальным уплотняющим раствором.

По окончании процедуры получается монолитное изображение, которое внедряется в структуру металла. Такое изделие приобретает высокую стойкость цвета даже под механическими воздействиями.

Другие способы маркировки металлов

Среди остальных применяемых способов маркирования, с помощью которых можно нанести на металл изображения, текстовую информацию и любые другие данные.

Химическая гравировка на металле

Эффективный способ, с помощью которого можно наносить логотипы и буквенно-цифровые данные. Способ позволяет получать довольно четкие картинки с мелкими деталями, но он сильно уступает лазерной. Сравнивать ее с механической маркировкой не стоит, потому что это совершенно разные технологии.

УФ-печать

Универсальный способ, который применим на любых материалах. Выполняется методом нанесения изображения специальными УФ-красками, которые затем под действием ультрафиолета закрепляется и становится стойким к любым факторам.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги. Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Рауш эффект – понятие, условия возникновения и классификация отложений

Вы только что смонтировали абсолютно новую и чистую систему водоподготовки из нержавеющей стали. Вы запускаете процесс, будучи уверенными, что ваши проблемы с загрязнением прошли. Но через несколько месяцев в пробе воды появилось красное желатиновое вещество в колбе для пробы. Вы открываете систему, и на резервуаре появился красноватый налет по всей внутренней поверхности. Вы открываете насос, рабочая часть также красного цвета и улитка красного цвета. Вы смотрите в теплообменник и видите везде красный налет. Форсунки высокого давления имеют красные полосы вокруг отверстий. Что пошло не так? Почему хорошая нержавеющая сталь становится красной?

Понятие рауш эффекта (ружинг)

Ружинг эффект на нержавеющей стали является результатом образования оксида, гидроксида или карбоната железа из внешних источников либо из-за разрушения пассивного слоя. Изменение цвета является результатом типа оксид / гидроксид / карбонат и изменений в воде гидратации, связанных с продуктами коррозии. Эти цвета варьируются от оранжевого, красного и даже черного.

Ярко-красные полосы на поверхности нержавеющей стали, как правило, являются результатом загрязнения железом в результате соприкосновения с углеродистой сталью, от ее сварки в непосредственной близости от нержавеющей стали, от загрязненных железом шлифовальных кругов или щеток из стальной проволоки.

В неочищенной воде изменение цвета может быть результатом окисления бикарбоната железа в воде с образованием коричневато-красных отложений. Это окисление также может происходить от добавления хлора или растворенного кислорода.

В системах с высокой степенью очистки воды ржавчина (Рауш Эффект) может быть трех типов:

Рауш Эффект класса I – происходящий из внешних источников, обычно из-за эрозии или кавитации поверхностей насоса;
Рауш Эффект класса II – происходящий от вызванной хлоридом коррозии поверхностей нержавеющей стали;
Рауш Эффект Класса III – синий или черный, встречается в высокотемпературных паровых системах.

При каких условиях возникает Рауш Эффект

Это явление может возникать в чистой воде, сверхчистой воде, паре, очищенной питьевой воде или необработанной технической воде. Основным фактором возникновения ружинг эффекта явлется загрязнение железом.

Загрязнение железом

Перетаскивание или волочение нержавеющей стали по поверхности углеродистой стали (или наоборот) приводит к попаданию частиц железа на поверхность нержавейки, что неминуемо приведет к ржавчине при вводе в эксплуатацию. Приварка временных скоб из углеродистой стали к нержавеющей стали, а затем шлифовка сварных швов приводит к образованию области с низким содержанием хрома, которая также будет ржаветь при эксплуатации. Использование проволочных щеток из углеродистой стали или шлифовальных кругов, загрязненных углеродистой сталью, приведет к ржавчине.

Механизм образования красной ржавчины прост:

Железо + вода = ржавчина

Лучшая профилактика образования ржавчины – это здравый смысл:

Всегда покрывайте все поверхности из углеродистой стали деревом, пластиком или картоном, чтобы предотвратить контакт с нержавеющей сталью;
Никогда не приваривайте углеродистую сталь к нержавеющей стали;
Всегда используйте щетки из нержавеющей стали и специальные шлифовальные круги "только из нержавеющей стали";
Всегда проводите химическое травление и пассивацию нержавеющей стали специальными растворами перед вводом в эксплуатацию.

Ржавчина может привести к щелевой коррозии или питтинговой (точечной) коррозии нержавеющей стали под слоем оксида красного цвета, поэтому ее необходимо своевременно удалять. Вот почему пассивация необходима не только для увеличения отношения хрома к железу на поверхности, но и для удаления любого загрязнения железом.

Обработанные и неочищенные воды

"Покраснеть" может оборудование как при использовании очищенной, так и неочищенной, даже смягченной воды. В первую очередь, причиной является то, что в воде находится бикарбонат железа. Смягчение не удаляет анионы, такие как карбонат, бикарбонат, сульфаты, хлориды и т. д., а только обменивает катионы, такие как кальций и магний, на натрий или калий. В отличие от карбоната железа, бикарбонат железа полностью растворим, но при этом легко окисляется до карбоната железа. Карбонат железа не растворим и имеет красновато-коричневый цвет. Может растворяться в сильных кислотах.

Подготовленная или питьевая вода обычно очищается для удаления взвешенных частиц, фильтруется для удаления мелких частиц и дезинфицируется хлором или диоксидом хлора для уничтожения большинства бактерий. Этот процесс практически не влияет на ион бикарбоната, если он находится в равновесии с трубами из углеродистой стали, и в среде низкое содержание кислорода. Как только вода попадает в инертную среду, такую как нержавеющая сталь или фарфор, бикарбонат начинает окисляться:

2Fe (HCO3) 2 + Ca (HCO3) 2 + Cl2 -> 2Fe (OH) 3 + CaCl2 + 6CO2

2Fe (OH) 3 -> Fe2O3 .H2O + 2H2O

Оксид железа Fe2O3 .H2O имеет красный цвет, а когда он встречается в природе, его называют гематитом. В необработанной воде химическая реакция аналогична, за исключением того, что хлора нет, а растворенный в воде кислород является активным веществом:

6Fe (HCO3) 2 + O2 -> 2Fe2 (CO3) 3 + 2Fe (OH) 2 + 4H2O + 6CO2

4Fe (OH) 2 + O2 -> 2Fe2O3 .H2O + 2H2O

Карбонат железа будет выпадать в осадок, а гидроксид железа образует гелеобразное соединение, которое осаждается в виде оксида железа. Есть небольшая разница в цвете, потому что железный гидроксид желтый. В больших резервуарах самые красные отложения обычно находятся наверху и уменьшаются в направлении дна. Нередко дно большого резервуара бывает относительно чистым.

Очищенная и высокоочищенная вода

Очищенная и высокоочищенная вода обычно используются в отраслях промышленности, где примеси могут оказывать вредное воздействие: в фармацевтическом, косметическом или полупроводниковом производстве. В фармацевтической промышленности это называется вода для инъекций (WFI). Типичные обработки включают фильтрацию, смягчение, анионный и катионный ионный обмен, обратный осмос, ультрафиолет и иногда озонирование. Дистилляция может быть использована в качестве окончательной очистки. В результате получается вода с крайне низкой проводимостью.

Нержавеющая сталь марки 316L является обычным материалом оборудования, емкостей и трубопроводов в этих промышленностях. Некоторые из этих систем остаются чистыми, но другие начинают подвергаться появлению красного налета (Рауш Эффект). Даже электрополированные системы со средней шероховатостью поверхности менее 10 микродюймов (

Классификация отложений при Рауш эффекте

Секции нержавеющих труб с красным налетом были получены из ряда различных систем чистой воды и пара. Красные хлопьеобразные осадки были исследованы с использованием:

Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) – позволяет послойно анализировать отложения хлопьев и идентифицировать молекулярные частицы;
Энергодисперсионной спектроскопии (EDS) – позволяет проводить точечный анализ поверхностных аномалий;
Сканирующей электронной микроскопии (SEM) – позволяет визуально исследовать поверхность.

Эта работа позволила классифицировать отложения в чистой и высокоочищенной воде и паре как отложения класса I, II и III в зависимости от механизма формирования.

Отложения класса I (Рауш эффект класса I)

Отложения класса I происходят от влияния из внешнего источника. Частицы хлопьев осаждаются на поверхностях из нержавеющей стали, и на ранних стадиях осаждения могут быть легко вытерты ветошью. Состав поверхности пассивного слоя нержавеющей стали под отложением ржавчины не отличается от состава первоначально установленной системы. Частицы отложений обычно имеют тот же состав, что и материал, из которого они получены. Концентрация отложений самая интенсивная вблизи источника и уменьшается по мере удаления от источника. Цвет отложений может изменяться с расстоянием от источника, от оранжевого до красно-оранжевого возле источника и от пурпурного на некотором расстоянии. Цвет зависит от присутствия различных оксидов и гидроксидов железа. Оранжевый оксид является самым низко валентным состоянием для гидроксида железа и образуется, когда присутствуют и кислород, и вода:

2Fe0 + 2H2O -> 2FeO (OH) + H2

2FeO (OH) -> Fe2O3.H2O

Внешние отложения могут исходить из ряда источников. Наиболее очевидной является использование углеродистой стали в системе, включая рулевые тяги, болты, гайки, ключи, скобы и т.д. Чем больше источник, тем больше будет отложений.

Насосы – главные подозреваемые в образовании вредных частиц в абсолютно "чистых" системах.
По-видимому, причиной эффекта рауш, вызванного насосом, являются два механизма:

Кавитация обычно является результатом недостаточной подачи воды в насос, неправильного выбора насоса, работы или чрезмерного дросселирования во время работы. Пузырьки ударяются о поверхность насоса и взрываются, в результате чего возникает ударная волна, которая удаляет мелкие частицы нержавеющей стали. Как только частица высвобождается в потоке воды, она в конечном итоге присоединяется к трубопроводу из нержавеющей стали за счет электростатического притяжения. Поскольку поверхность частицы не пассивирована, она немедленно начинает окисляться и краснеть.

Каждый материал имеет критическую скорость, выше которой ускоряется эрозия. Для низколегированных аустенитных нержавеющих сталей эта критическая скорость составляет около 100 в секунду. Скорость эрозии будет зависеть от температуры. Нержавеющая сталь типа 304, по-видимому, имеет постоянную скорость эрозии до 600°F (300°C), а затем быстро увеличивается. Конкретные данные по чистоте воды для различных сплавов отсутствуют.

Похоже, что металлургическое состояние рабочей крыльчатки влияет на скорость удаления металла. Когда аустенитное семейство нержавеющей стали затвердевает из сплава, присутствуют две металлургические фазы: аустенит и дельта-феррит. Образование дельта-феррита зависит от состава сплава, и, если оно составляет менее 8%, его можно растворить путем термической обработки. Литые рабочие крыльчатки обычно имеют высокий дельта-феррит из-за более высокого содержания кремния, добавляемого для обеспечения текучести стали во время литья. Это означает, что термическая обработка может не растворить весь дельта-феррит. Причина, по которой дельта-феррит является проблемой, заключается в том, что он разрушается легче, чем аустенит, и содержит больше железа. Эрозионная поверхность литой рабочей крыльчатки показана на рисунке.

Отложения класса II (Рауш эффект класса II)

Этот класс отложений возникает, когда присутствуют хлориды или другие галогениды. По причине коррозии формируется на поверхности нержавеющей стали в местах, где нарушен пассивный слой. Чаще встречается на технологических линиях, не прошедших процедуру химической пассивации после монтажа, и механически отполированных поверхностях. Когда анализируются изделия с этим классом отложений, на них обычно присутствуют хлориды или другие галогениды. Отложения II класса, в отличие от I класса, невозможно удалить просто протирая ветошью, в данном случае поможет лишь шлифовка или полировка, но лучше всего для удаления использовать кислотные растворы. Наша компания использует для обработки специализированные растворы для обработки и восстановления нержавеющей стали, но, если присутствуют хлориды, поверхность снова станет красной.

Отложения II класса образуются в реакции, состоящей из двух стадий:

Cr2O3 + 6Cl- + 6H2O -> 2CrCl3 (водный) + 6OH-

2Fe + 4H2O -> 2FeO (OH) + 3H2

Эта реакция является самосохраняющейся реакцией хлорида с хромом с образованием хлорноватистой кислоты в качестве побочного продукта и хлорноватистой кислоты, окисляющей железо и образующей больше хлорида.

Отложения класса III (Рауш эффект класса III)

Этот тип отложений – черный, а не красный, и образуется в присутствии пара высокой температуры. При начальном формировании цвет отложений – синий, затем становится черным, поскольку слой растет до предельной толщины, которая предотвращает дальнейшую диффузию кислорода. Данный тип отложений может присутствовать в паровых системах высокой чистоты, которые работают при повышенных температурах. На электрополированной нержавеющей стали внешний вид глянцевый черный, а на оборудовании непрошедшем химическую пассивацию и при этом механически полированном может быть порошкообразным черным. Анализ с использованием XPS показывает, что эта пленка представляет собой сесквиоксид железа, обычно называемый магнетитом. Он не может быть удален простой очисткой, его необходимо удалять химическим путем или шлифовкой. Если отложения черные, то их вообще не обязательно подвергать какой-либо обработке и можно просто оставить в покое, так как они достаточно устойчивы. Порошкообразная черная пленка может отслоиться и, возможно, в этом случае стоит задуматься об очистке. После химической очистки данного типа отложений, внутренняя поверхность оборудования должна быть подвержена химической пассивации. Как только система вернется в строй, она скорее всего снова почернеет, но не будет образовывать порошковую черную пленку.

Этот тип отложений является высокотемпературным продуктом реакции пара с железом в магнетите, образующим нержавеющую сталь. Реакция происходит в два этапа:

3Fe0 + H2O -> FeO + Fe2O3 + H2

FeO + Fe2O3 -> Fe3O4

Некоторая часть оксида железа может быть заменена оксидом никеля, но сесквиоксид железа будет контролировать цвет пленки.

Цвета побежалости металлов

Цвета побежалости – спектр цветов, образующихся на поверхности железных сплавов в результате появления окисной пленки. Они образуются при нагревании поверхностей из металла до определенных температур без участия воды. Цвета побежалости являются дефектом сварного соединения.

Происхождение

В природе цвета побежалости образуются на поверхности многих минералов, включая пирит и халькопирит. Из-за окисления они покрываются тонкой оксидной пленкой, преломляющий солнечный свет. В результате интерференции поверхности металла окрашивается в разные цвета. Яркость побежалости зависит от толщины оксидной пленки и длины волны. Наиболее яркие цвета побежалости образуются на медных минералах. Также цвет зависит от качественного состава металла. Если в элементе присутствует большое количество ионов металлов, то он окрашивается в синие цвета. При наличии хромофоров минералы становятся красными.

Также цвета побежалости могут образовывать в естественных условиях на поверхностях старых стекол или монет. Изменение окраса может быть обусловлено длительным контактом этих материалов с землей. Если на них присутствует жировая пленка, то они окрашиваются в радужный цвет. Побежалость скрывает настоящий цвет металла. Поэтому нельзя определять его истинный окрас на свежем изломе. Рекомендуется определять цвет при рассмотрении оксидной пленки.

Искусственно цвета побежалости образуются на поверхности металлических заготовок при сварке или закалке. Они появляются при нагревании металлов до критических температур без участия молекул воды или иных жидкостей. Во время нагревания происходит процесс образования оксидной пленки. Ее толщина составляет несколько молекул и уменьшается по мере нагрева. Это обусловлено явлением диффузии – процессом проникновения мельчайших частиц одного химического элемента в другой. В данном случае происходит взаимодействие атомов металла и кислорода. На углеродистых сталях пленки из оксидов возникают быстрее, чем на легированных.

Процедура покрытия стали и железа слоем оксидной пленки называется воронением. После проведения этой процедуры повышается коррозийная стойкость изделия. Обработанные детали не покрываются ржавчиной. Процедура воронения позволяет придать изделию окрас, даже если металлическая поверхность по условиям эксплуатации не подлежит покраске. Во время воронения заготовку протирают минеральным маслом и нагревают на железном листе. После выгорания масляной жидкости на заготовке появляются цвета побежалости. Для нужного окраса необходимо нагреть деталь до соответствующей температуры. Получившийся слой окисла является влагоустойчивым и не подвергается воздействию воздуха.

На скорость образования окисных пленок влияют следующие факторы:

Структура поверхности: закаленные детали окисляются с большей скоростью.
Загрязненность изделия: поверхности, покрытые маслом, при длительном нагреве обугливаются, что приводит к возникновению сажи. По этой причине образуется неровная и тонкая оксидная пленка.
Наличие шероховатостей: если нагревается заготовка с шершавой поверхностью, то оксидная пленка получается плотной. Если перед процедурой термообработки отполировать деталь, то образуется тонкая пленка из оксидов.
Оборудование для нагрева: если при термообработке применяются специальные нагревательные печи, способные поддерживать устойчивую температуру, то окисная пленка будет плотной. В бытовых условиях можно также использовать духовые шкафы, газовые горелки или металлургические печи (горны).

Тонкие оксидные пленки поглощают световые волны с меньшей длиной волны, но отражают – с большей. Цвет металлических деталей меняется в зависимости от температуры и плотности оксидной пленки. Чем толще оксидная пленка, тем светлее окраска. Синий или фиолетовый цвет получается, когда из спектра отражаются наиболее длинные волны. Если пленка из оксидов отражает волны с малой длиной волны, то металлическая поверхность становится желтой. Светлые цвета соответствуют высокой температуре нагрева, светлые – более низкой. По этой причине многие мастер часто определяют при помощи цветов побежалости степень закалки изделий, стальной стружки и режущих инструментов, применяемых во время проведения токарных работ.

Несмотря на эти факторы, при помощи цветов побежалости нельзя точно определить температуру металла, потому что на величину этого показателя оказывают влияние следующие факторы:

время нагрева: промежуток времени, в течение которого металлическая деталь нагревается до температуры окружающей среды при отсутствии теплоотдачи.
наличие различных примесей в составе металла;
особенности освещения в помещении, где проводилась сварка или закалка заготовок;
скорость разогревания: изменение температуры изделия в единицу времени при его нагревании.

В современной промышленности контроль температуры производится при помощи специальных приборов – пирометров. Они оснащены специальными датчиками, определяются степень нагрева заготовки при помощи лазера.

Цвета побежалости используются при изготовлении рабочих инструментов, лазерной маркировке и внешней обработке изделий из железа, меди, алюминия и латуни. Если требуется изготовить инструментарии с высокой плотностью (бритвенные лезвия, предметы для проведения хирургических операций, режущие кромки резцов и грабштихели), то побежалость должна быть яркого цвета: красного, оранжевого или желтого. До пурпурных и зеленых тонов нагревают инструменты, применяющихся в деревообрабатывающем секторе. Для достижения упругости при изготовлении пил, ножей, вил и пружин необходимо нагреть заготовки до появления синих или черных цветов.

В процессе нагревания металлическая заготовка становится гибкой, что позволяет мастеру придать ей необходимую форму. После данного процесса изделие закаляется при определенных температурах. Согласно рекомендациям специалистов, оптимальной температурой для закалки металлов является 700–800 °C. В этом случае изделие окрашивается в разные оттенки красного или розового цветов. При превышении этих значений на 300 °C заготовка становится оранжевой или желтой. При больших температурах происходит перекал, что негативно сказывается на прочности изделия.

Закалка улучшает следующие параметры металлической поверхности:

Твердость: этот показатель является номинальным. Он прописан в шкале Роквелла и измеряется в HRC. Твердость определяет степень сопротивляемости металла к механическим повреждениям. На мягких изделиях при длительном соприкосновении с иными поверхностями остаются следы, что ухудшает их режущие свойства. Твердость ножей европейского образца составляет 60 HRC, азиатских – 70 HRC.
Упругость: данный параметр определяет степень деформации металла при изгибах и ударах. Если сталь закалена, при изгибе на 10–30° она вернется в исходное положение. При перегреве снижается упругость поверхности, что приводит к поломке инструментов.
Износостойкость: данный критерий показывает общую стойкость металла (сопротивление абразивному износу, стойкость к большим нагрузкам). При правильной закалке изделие сможет стабильно функционировать в течение более длительного срока.

После закалки заготовка приобретает высокую твердость. Для восстановления ее прочности необходимо провести процедуру отпуска, представляющую собой повторную термообработку детали. Металлическое изделие нагревается до более низких температур и охлаждается. Между закалкой и охлаждением также осуществляется полное остывание металлической поверхности при помощи его погружения в раствор соли или в масло. При выборе отпуска необходимо учитывать следующие особенности:

Для изделий, подвергающимся деформациям или ударным нагрузкам, нужно использовать высокотемпературный отпуск: до 700 °C.
Для легких клинков используется среднетемпературный отпуск: до 500 °C.
Для обеспечения оптимальной твердости применяется низкотемпературный отпуск: до 250 °C. Но в этом случае изделие не сможет выдерживать высокие ударные нагрузки и будет легко деформироваться.

Температура цветов побежалости и каления

Во время отпуска возникают цвета каления. По ним можно определить, до какой температуры нагрелась заготовка. В отличие от побежалости, цвета каления меняются в процессе охлаждения металлической поверхности. Переход между цветами осуществляется в строгой последовательности, но с быстрой скоростью, поэтому мастер должен тщательно контролировать процесс термообработки.

Шкала цветов побежалости стали

Окрас углеродистых деталей при соответствующих температурах указан в следующей шкале цветов побежалости стали:

Температура цветов побежалости для углеродистых сталей

Окрас	Пределы температур, °С
Лимонный	220 – 229
Желтый (цвет соломы)	230 – 245
Золотой	246 – 255
Земляной или коричневый	256 – 264
Алый или красно-оранжевый	265 — 274
Пурпурный	275 – 279
Аметистовый	280 – 289
Небесный	290 – 294
Твиттера	295 – 299
Индиго Крайола	300 – 309
Светло-голубой	310 – 329
Аквамариновый	320 — 339

На заготовках из нержавеющей стали12Х18Н10Т, содержащей 18% хрома, 10% никеля и 1% титана (значения определены в ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости образуются при иных температурах. Это обусловлено тем, что данный материал коррозийно-стойкий и жаропрочный. Поэтому при закалке и охлаждении мельчайшие частицы металлов и кислорода взаимодействуют медленнее, что препятствует образования оксидной пленки во время закалки и каления.

ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные

В следующей таблице цветов побежалости представлены особенности изменения цвета изделий из нержавеющей стали:

Температура цветов побежалости для нержавеющих сталей

Окрас	Пределы температур,°С
Светло-соломенный	300 – 399
Золотистый	400 – 499
Земляной или коричневый	500 – 599
Красный или пурпурный	600 – 699
Синий или черный	700 – 779

На поверхностях заготовок из нержавеющей стали могут появиться радужные полосы. Они могут появиться при нагревании изделия до температуры кипения (100 °С). Появление радужных следов обусловлено изменениями в кристаллической решетке металла. Радужный окрас на поверхности обрабатываемой заготовки не свидетельствуют о перегреве нержавеющей стали.

Цвета побежалости

Образование цвета побежалости металла представляет собой интересное явление, возникающее на внешней стороне материала. Оно просматривается при нагреве изделия, которое при наличии специальной аппаратуры можно выполнить самостоятельно

Цвета побежалости нержавеющей стали представляют собой спектр разных оттенков, получаемых на металлической поверхности при возникновении пленки из оксидов. Эффект формируется, если повысить температуру нагрева до соответствующих показателей без добавления водной среды. Цвета побежалости, находящиеся на углеродистых сталях, свидетельствует о дефекте, присущем сварному соединению.

Как возникает эффект

В природе появление цветов побежалости часто фиксируется на поверхности металла и различных минералов (например, на граните или халькопирите). В результате процесса окисления появляется оксидная пленка, способная преломлять лучи ультрафиолета. Интерференция может привести к окрашиванию внешнего слоя металлов разными цветами.

Насыщенность оттенков во многом зависит от такого показателя, как толщина оксидной пленки, а также длина волны. Самый насыщенный цвет побежалости металла можно заметить на меди. Кроме того, оттенок определяется исходя из состава материала. Например, когда есть большое количество разных ионов металлов, происходит окрашивание синим цветом побежалости. Если при нагревании изделие становится красным, то это свидетельствует о наличии в материале хромофоров.

Не всегда цвета побежалости образуются при влиянии человеческого фактора. Данное явление встречается и в естественной среде. Чаще всего окрашивание разным цветом происходит на стеклах или старинных монетах. Это объясняется продолжительным соприкосновением с землей. Например, радужный эффект может получиться при наличии жирового слоя. Благодаря цветам побежалости скрывается истинный оттенок металлов. Для определения, в каком цвете пребывал материал до окрашивания, необходимо осмотреть свежий излом.

Искусственное создание эффекта

Добиться цветовых оттенков можно при влиянии высокой температуры (во время сварочных работ или закалки). Во время нагревания недопустимо присутствие молекул воды и прочих жидкостей. Образованная в процессе нагрева пленка достаточно тонкая (всего несколько молекул). При повышении температуры слой уменьшается. Это объясняется протеканием диффузии, когда мелкие частицы элементов сплавов и кислорода взаимозамещаются. На углеродистых сталях слой из оксидов получается раньше, чем на легированных, и все это при одновременном повышении температур.

При обработке металлов часто задействуют воронение. Это технология, при которой поверхность покрывается пленкой окиси. Вороненые стали характеризуются стойкостью перед ржавчиной, изумительной прочностью к ударам или падению и обладают красивым окрасом.

Для выполнения воронения нужно:

погрузить заготовку в минеральное масло или просто нанести вещество на поверхность;
нагреть детали на листе из металла до определенных температур для получения цвета каления;
сделать закаливание в области охлажденного участка, чтобы исключить вероятность отпуска металлов.

Как следствие, образуется устойчивое к контакту с водой нержавеющее изделие, обладающее высокой прочностью и стойкостью к воздействию внешних факторов.

Почему образуется пленка окисления

Такое образование возникает как с маленькой, так и большой скоростью. На новообразованный тонкий слой побежалости цвета оказывают воздействие такие факторы:

степень закаливания изделия (это влияет на цвет побежалостей);
наличие загрязнений металлов (лишние частички могут обугливаться, из-за чего возникает неравномерная пленка оксида);
присутствие шероховатости на нержавеющей стали (элемент с выемкой может иметь более плотный оксидный слой);
метод нагрева материала (часто используется разное по мощности оборудование, способное поддерживать оптимальную температуру и совершать ее контроль).

Минимальные по плотности оксидные слои поглощают солнечные лучи с маленькой длиной волны, однако при этом происходит сильное отражение. Цвет металла во время нагрева меняется, на что влияет температура. Чем выше показатель, тем светлее получается поверхность стали. Такие цвета побежалостей, как синий и фиолетовый, появляются при отображении из общего спектра только длинных волн. При коротком волновом диапазоне возникает желтый оттенок, что говорит о высоком нагреве. В результате опытный мастер может легко определить температуру металла, такие знания часто востребованы в работе токаря.

Какие улучшаются параметры во время закалки

При помощи цветов побежалости можно изготавливать различные инструменты, создавать маркировку, а также упростить обработку продукции из металла. Если нужно создать лезвия для бритв, хирургической атрибутики, грабштихелей, используется побежалость ярких цветов. Поэтапное изменение температуры приведет к получению пурпурных и зеленоватых оттенков, что свойственно для инструментов, используемых в деревообрабатывающей промышленности. При нагревании, когда сталь покрывается синим или пепельным цветом, удается добиться высокой упругости. Эту особенность используют при производстве различных пил, лезвий, пружин и пр.

Закалка способствует улучшению нескольких параметров нержавеющей стали:

Твердость. Такой показатель считается номинальным. Данные можно сравнить со шкалой Роквелла. Измерение выполняется в HRC. От твердости зависит уровень сопротивляемости металлической основы к механическим воздействиям. На мягких изделиях при продолжительном влиянии могут оставаться следы. Это ухудшает режущие характеристики материала.
Упругость. Этот параметр говорит о степени деформации изделия во время изгибов или ударов. Когда стальная основа закалена, при сгибании на 10–30° и последующего отпускания происходит возврат в начальное положение. При слишком высокой температуре накаливания металлическая деталь становится ломкой.
Износостойкость. Подобный критерий демонстрирует сопротивление материала абразивному износу, а также стойкость к высоким нагрузкам. В зависимости от температуры побежалости и каления, можно получить продукцию, обладающую длительным сроком эксплуатации.

Чтобы восстановить прочностные показатели выполняется процедура отпуска – повторная термическая обработка элемента. При этом температура металлической заготовки немного повышается, после чего происходит процесс охлаждения. Промежуточным этапом является погружение детали в солевой или маслянистый раствор.

Какие бывают погрешности

Ожидание точности цветов побежалости не всегда оправдывается. Существуют факторы, которые мешают точно определить температуру металлической заготовки. Повлиять на итоговое заключение могут:

временной диапазон нагрева (когда элемент подвергался подогреву, а поверхность пестрила разными цветами);
разнообразные виды примесей, которые влияют на переливающийся слой;
уникальная особенность светового потока в здании, где выполняется сварка с последующей закалкой деталей;
скоростные характеристики прогрева, при котором поверхность пестрит разными цветами побежалости (учитывается, как меняется температура за единицу времени).

Существуют пирометры, способные контролировать степень нагрева. Они функционируют на лучевом анализе лазера. В электрических приборах расположены датчики для отражения лучей, подходящие определенному цвету побежалости.

Как убрать оттенок с металла

Нержавейка меняется исходя из толщины пленки. При нагреве удается добиться разных цветов побежалостей. Это может быть лазурный оттенок, бардовый или золотой. Если поверхность окрашена тем или иным цветом и от него нужно избавиться, сделать это можно несколькими методами:

Химическим. В данном случае используется любая кислота (например, уксус). Очистку можно сделать и в домашних условиях. В профессиональных сферах задействуется азотная концентрированная кислота, которая не только убирает лишние оттенки, но и пассивирует поверхность. Металл сперва обезжиривается, после чего проводится процедура травления. В конце обработки совершается пассивация.
Механическим. Используется войлочный круг и специальные пасты. Применяя болгарку, сразу установите регулятор оборотов.
Электрохимическим. Задействуется электрод, а также трансформатор (30 В). Разбавьте лимонную кислоту в пропорции (2:1). Один контакт размещается на запчасти, второй на электроде. Войлок смачивается в растворе лимонной кислоты. Электромеханический способ позволяет добиться красивой зеркальной поверхности.

Распрощаться с оттеночным цветом побежалостей можно любым способом. Придерживайтесь техники безопасности и не прикасайтесь оголенными руками к химическим растворам или проводам.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Читайте также: