Способы воронения стали

Чем отличается холодное чернение

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

ВОРОНЕНИЕ СТАЛИ Простой способ

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

Процесс воронения

В процессе воронения на детали образуется пленка окиси железа. Ее толщина зависит от применяемой технологии и может быть в пределах от 1 до 10 микрометров.

Есть несколько способов обработки металла:

Щелочной.
Кислотный.
Термический.

Далее мы рассмотрим каждый из них.

Щелочной способ

В щелочных растворах воронение выполняется с окислителями при температуре 130‒150°C. Основой щелочного оксидирования является процесс окисления железа.

Для приготовления раствора лучше всего использовать емкость из нержавеющей стали.
В эту емкость нужно влить 100 мл. воды и в ней растворить 120 гр. каустической соды и 30 гр. азотнокислого натрия. Размешивание выполняется до тех пор, пока не исчезнет твердый осадок.
Получившуюся смесь нужно разогреть до 130‒150°C.
Деталь погружается в кипящий раствор, но она не должна касаться стенок емкости.
Минут через 20 металл почернеет, после чего нашу деталь нужно вынуть и промыть дистиллированной водой.
После высыхания детали, ее нужно смазать машинным маслом, а затем насухо вытереть.
Поверхность получается гладкой, износостойкой и не нуждается в дополнительной полировке.

Кислотный способ

Кислотное воронение выполняется в кислых растворах химическим или электрохимическим способами.

Если деталь ржавая, то наждачной шкуркой необходимо ее очистить. Ускорить процесс очистки можно при использовании болгарки с металлической щеткой.
Теперь потребуется очищающий раствор. Это может быть этиловый спирт с керосином либо керосин. Также можно использовать трифосфат натрия.
Деталь опускается в раствор на 15 минут, после чего обмывается проточной водой и сушится (или протирается).

Пока деталь сохнет, приготовим раствор для кислотного воронения. Потребуются такие компоненты:

вода – 1 л.
дубильная кислота – 2 гр.
виннокаменная кислота – 2 гр.

Теперь начнем воронение металлической детали.

Компоненты смешиваются и разогреваются до 150°C.
В емкость опускается деталь и оставляется на 15 минут, после чего ее нужно промыть проточной водой.
Окончательно избавиться от раствора на детали можно окунув ее в кипящую воду.
Завершающим этапом воронения будет погружение детали на 1 час в машинное масло, после чего ее нужно протереть и можно использовать по назначению.

Термический способ

Технология термического воронения является самой старой, и, наверное, самой простой. Суть способа заключается в нагреве металлического изделия на открытом воздухе до тех пор, пока кислород, содержащийся в воздухе, не вступит в химическую реакцию с верхним слоем детали. Чем сильнее разогрев, тем темнее становится деталь, потому что процесс окисления проходит на большей глубине.

С применением масла

Рассматриваемый способ несложен для его применения в домашних условиях. Нам понадобятся такие ингредиенты:

Машинное масло – 500 мл.
Металлическая емкость для масла.
Инструмент для удерживания детали (пассатижи, плоскогубцы, клещи и т.п.).
Газовая горелка. Если ее нет, то можно воспользоваться газовой плитой или строительным феном.
Бумажные салфетки или ветошь.

Далее рассмотрим порядок действий с использованием строительного фена.

Детали нужно уложить на негорючую поверхность (кирпич, к примеру).
Фен должен работать в режиме сильного разогрева.
Деталь нужно максимально нагреть, насколько это возможно.
Разогретый металл, удерживая клещами, нужно опустить в ванночку, чтобы она полностью оказалась в масле.
После извлечения детали из масла она кладется на бумажную салфетку, чтобы впиталось масло.
Деталь вновь нужно разогреть и опустить в масло – процесс повторяется 3–4 раза.

Каждый цикл воронения делает деталь темнее.

Кока-кола

Еще один способ чернения ножа в домашних условиях проводится при помощи кока-колы. Кстати говоря, этот напиток очень универсален и чаще всего применяется не по его прямому назначению, а именно для всевозможных опытов, в том числе и с металлами. Итак, для воронения ножа в кока коле потребуются:

стеклянная или металлическая емкость из нержавеющего металла;
кока-кола;
нож.

Процесс воронения схож с предыдущим, но не требует нагревания. Для воронения этим способом, необходимо поместить нож в напиток на сутки–двое, периодически переворачивая его и выпуская пузырьки. По истечении этого времени необходимо заменить напиток на новый и повторно поместить туда нож. Такую процедуру необходимо выполнять до того момента, пока нож не приобретет красивый черный цвет, обычно в течение недели, каждые два дня меняя напиток. Следите за тем, чтобы кока-кола полностью покрывала нож сантиметров на 5 и не забывайте периодически переворачивать его, так как скапливающиеся на поверхности ножа пузырьки будут мешать процессу его чернения.

После этого необходимо хорошо промыть нож в чистой воде, можно с добавлением мыла, и смазать его машинным или ружейным маслом. Без смазки на металле очень быстро появляется ржавчина, она становится видна уже в процессе сушки.

Такой способ воронения лучше всего подходит для узких ровных поверхностей, например, воронение штык-ножа таким способом позволит добиться более ровного покрытия, чем на какой-либо сложной поверхности с множеством выпуклостей и изгибов. Кроме кока-колы можно также использовать и пепси-колу. Чернение происходит за счет фосфорной кислоты, входящей в состав этих напитков.

Такой способ воронения ножа достаточно прочный. По отзывам даже при появлении в процессе эксплуатации небольших царапин, покрытие не сходит. Кроме того, изделие получается абсолютно гладким, как будто и не подвергалось никаким воздействиям. Единственным минусом такого воронения можно назвать то, что оно занимает довольно длительное время и требует постоянного контакта с изделием (необходимо переворачивать нож до 4 – 6 раз в сутки), так как в противном случает от пузырьков получаются пегие вкрапления на поверхности ножа.

Холодное воронение: особенности, преимущества, недостатки

Довольно часто на вопрос как заворонить сталь в домашних условиях, дается какой-либо вариант именно из холодного способа воронения. Как правило этот метод используется в тех случаях, когда деталь не испытывает на себе сильных механических воздействий. Из названия понятно, что такой процесс воронения стволов в домашних условиях происходит без термического воздействия. На практике применяются различные растворы.

При помощи раствора и кисточки

Существует несколько промышленных вариантов готовых смесей для нанесения их на поверхность металла кисточкой. Это средство для воронения «Ворон 3» отечественного производства, а также широко известное средство для воронения импортная смесь «парижский оксид».

Преимущества видны невооруженным глазом. Это простота процесса, а также то, что жидкость для воронения стали не надо готовить самостоятельно, да и требования по безопасности и условиям проведения процесса минимальны.

Но у этого способа есть и минусы. Весьма сложно проникнуть кисточкой во все «щели» детали при ее сложной конфигурации. Для «гладкости» изделия нужна будет дополнительная полировка. Ну и самое плохое в таком воронении стволов, то, что даже небольшое механическое повреждение будет оставлять след и обработку придется повторять.

Метод погружения

Второй вариант предусматривает погружение для воронения металла детали в раствор. Главным плюсом такого способа является то, что жидкость проникает во «все щели» детали и покрывает ее равномерным защитным слоем. Во-вторых, жидкость не разбрызгивается, как в первом случае при нанесении кисточкой.

Рецепты для холодного нанесения защитной пленки можно взять такие:

Хлорид железа (FeCl₃) – 75 грамм; етанол (этиловый спирт, медицинский спирт C₂H₅OH) – 30 грамм; сульфат меди (медный купорос, CuSO₄ (безводный белого цвета) или же CuSO₄*5H₂O(синий)), азотная кислота (HNO₃) – по 20 грамм.
Хлорид железа (FeCl₃) – 170 грамм; азотная кислота(HNO₃) – 13,5 грамм; соляная кислота (HCl) и сульфат меди медный купорос, CuSO₄ (безводный белого цвета) или же CuSO₄*5H₂O(синий)) – по 4 грамма.

Такой метод не подходит для тех, кто пытается узнать, как заворонить нож, поскольку такое покрытие не устойчиво к механическому воздействию и быстро сотрется. Довольно часто проблему как воронить ружье рекомендуют решать при помощи воронения ржавым лаком, как одним из наиболее эффективных и минимальных по затратам способом. Суть метода заключается в обработке детали очень активной коррозионной средой – «ржавым лаком». Эту смесь стоит сначала приготовить.

Рекомендуется делать все под вытяжкой или же на улице с подветренной стороны, чтобы не надышаться очень вредными газами, образующимися в ходе цепи реакций

Вначале в стеклянную (обязательно) посуду помещают 12 грамм соляной кислоты (HCl), а также азотную кислоту (HNO3) в количестве 20 грамм (внимание, смотрим не по объему, а по весу, у кислот различная плотность). В эту емкость со смесью кислот добавляют 30 грамм железной окалины (ржавчины) и 5 грамм железных опилок. Раствор надо оставить на 12 часов и после этого надо отделить получившийся раствор от окалины и солей выпавших в осадок

Теперь для воронения в домашних условиях этим методом следует поместить деталь в раствор и выждать до того момента пока деталь не станет черной. После этого деталь надо промыть водой и щеткой снять красные следы от воздействия раствора. В результате получаем очень неплохой результат химического воронения

Раствор надо оставить на 12 часов и после этого надо отделить получившийся раствор от окалины и солей выпавших в осадок. Теперь для воронения в домашних условиях этим методом следует поместить деталь в раствор и выждать до того момента пока деталь не станет черной. После этого деталь надо промыть водой и щеткой снять красные следы от воздействия раствора. В результате получаем очень неплохой результат химического воронения.

Как и в первом случае (щеточкой), так и во втором (применяя растворы), после проведения всех процедур вороненные детали надо хорошенько вымыть с использованием моющих средств. К сожалению, такой метод не подходит для тех, кто пытается узнать, как заворонить нож, поскольку такое покрытие не устойчиво и быстро сотрется.

Как сделать сталь синей

Технология синения металла более сложная и требует не только больших усилий, но и наличия некоторого оборудования. Нам понадобится горн. Очень хорошо, если в нем есть автоматический поддув. Понятно, что горн есть не у всех, поэтому при его отсутствии, можно воспользоваться обычной металлической бочкой, наполовину заполнив ее рубленым хворостом.

Итак, у нас имеется деталь, теперь под ее размер понадобится металлический ящик.

Его нужно наполнить мелким березовым углем и поместить в основательно разогретый горн (или в бочку).
Обрабатываемую деталь необходимо протереть уксусом и оставить высыхать.
Следует дождаться, пока уголь в емкости не начнет тлеть.
В тлеющие угли укладывается заготовка и оставляется там до появления легкой синевы.
Как только деталь начала синеть, ее нужно вытащить и очистить мягким углем.
Деталь вновь помещается на свое место в ящике и после изменения цвета синевы вновь вытаскивается и очищается.
Работа повторяется до тех пор, пока деталь не приобретет нужный цвет.

Основные правила обработки

химическая обработка

фарфоровой;
стеклянной;
фаянсовой.

Металлические емкости категорически запрещены.

Кроме того, обработка металлических поверхностей предусматривает механическую работу, поэтому нужно всегда использовать защитные средства для глаз и кожных покровов. Воронение должно выполняться в помещении, имеющего систему вентиляции или мощную вытяжку.

Перед тем как начать воронение, поверхность следует качественно и равномерно очистить, полностью убрав с нее следы от жира и грязи. Для этого можно использовать:

порошкообразную пемзу;
наждачную бумагу;
песок мелкозернистого типа.

Перед началом работ рекомендуется ознакомиться со свойствами применяемых реагентов. Жидкость для воронения может иметь в своем составе разнообразные химические элементы, которые способны нанести вред изделию, если их неправильно использовать.

Кроме этого, необходимо следить за тем, чтобы раствор не попал в глаза или кожные покровы, в результате чего можно получить ожог или серьезную травму.

Обработка с помощью химического оксидирования

способность металла окисляться

Предварительный этап заключается в том, что проводят механическую обработку поверхности заготовки и обезжиривают ее. Затем приступают к приготовлению раствора

Очень важно сделать это правильно. Для этого берется фарфоровая емкость определенных размеров

В нее наливают 100 мл обыкновенной воды и добавляют немного азотнокислого натрия и 100 г технической соды. Раствор тщательно перемешивают таким образом, чтобы все компоненты в нем растворились. Образовавшуюся смесь нагревают до температуры 140 градусов и погружают в нее заготовку на полчаса.

После этого деталь извлекают из раствора, хорошенько промывают дистиллированной водой, высушивают и обильно смазывают машинным маслом с помощью мягкой кисточки таким образом, чтобы слой получился однородным. Металлическая поверхность, обработанная таким образом, приобретает черный цвет с синим оттенком. Если оксидирование было выполнено правильно, с соблюдением всех правил, то металл в результате становится гладким и его не надо будет после этого еще раз полировать.

Применение ржавого лака

в коррозионно-активную химическую среду

Чтобы удалить рыжий налет, применяют щетку с жесткой металлической щетиной, черная окись при этом остается. Такой способ обработки является довольно длительным, но очень эффективным. Сначала выполняют механическую обработку металла, обезжиривают его и помещают в специальный раствор.

Жидкость, которая будет использоваться для воронения по способу ржавого лака, приготавливают в фарфоровых емкостях. Раствор готовится на основе соляной кислоты. Ее вливают в небольшом количестве в приготовленную емкость и смешивают с металлическими опилками, ржавчиной и азотной кислотой. Затем раствор хорошенько перемешивают, чтобы полностью прекратилась химическая реакция, сопровождающаяся выделением газа.

После этого в смесь добавляют воду и водку в равных количествах. Раствор должен некоторое время отстояться, затем его сливают, чтобы устранить окалины и выпавшие в осадок соли. Потом на некоторое время в смесь помещают обрабатываемый металл и ждут, пока он не станет черного цвета, а после этого тщательно промывают под водой.

Другие способы воронения

специальные защитные средства

Кроме того, оксидирование часто выполняется при помощи окрашивания поверхности металла раствором, носящего название «клевер». Такой способ довольно эффективен, если металлическая поверхность имеет незначительную коррозию. В этом случае выполняется окрашивание по максимуму, причем несколько раз.

Если металл испорчен очень сильно, то воронить лучше всего раствором селитры. Для его приготовления необходимо использовать нержавеющую посуду. Берется 1 л воды и небольшое количество натриевой селитры и едкого каустика. Полученная смесь обладает довольно едким резким запахом, поэтому для работы необходимо использовать респиратор. В результате такого воронения металлическая поверхность приобретает красноватый оттенок, имеющего синеватый отлив.

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.

Как получить побежалый цвет?

Металлический ящик под размер детали наполняем мелким березовым углем и помещаем в хорошо разогретый горн или в бочку с горящими щепками. Когда уголь нагреется и начнет тлеть, укладываем в него обтертую уксусом и высушенную стальную деталь, после чего следим за этапами ее каления. В самом начале появления синевы вытаскиваем заготовку и слегка остужаем на воздухе, одновременно очищая мягким углем.

Другой способ – с применением специального раствора и без термообработки. Для него вам нужно раздобыть всего 2 реактива: по 2,5 грамма гексацианоферрата калия, в народе именуемого красной кровяной солью и являющийся мощным окислителем, а также полуторахлорное железо. Оба ингредиента прекрасно растворяются, поэтому смело заливаем каждый в отдельной емкости 0,5 литра воды, после чего объединяем получившиеся жидкости в единую смесь.

Существуют и более сложные методы синения, но мы обратимся к тем, что попроще. Оксидирование можно осуществлять не только растворами, но и расплавами различных веществ. В частности темно-синий цвет стальному изделию можно придать, погрузив его в расплавленную серу, в которую предварительно, после перехода в жидкое состояние, замешивается небольшое количество сажи.

Сталь, которая приобретает различные оттенки серого в результате воронения, смотрится красиво, при этом получается достаточно прочная пленка окисленного металла, защищающая от возникновения ржавчины. Получить окрас в данном спектре можно простым способом, который, впрочем, доступен только для небольших изделий. Вам понадобится 70 грамм азотнокислой меди и 30 грамм денатурата, первый реактив относится к солям, второй является спиртом.

Компоненты нужны следующие: 24-процентная соляная кислота – 120 грамм, 90-процентный спирт и вода – по 100 грамм, сулемы – 40 грамм и в 2 раза меньше хлористого висмута с хлорной медью. Смешиваем кислоту и воду, добавляем спирт и делим получившуюся жидкость на 3 равные части. Последние 3 компонента, относящиеся к солям, высыпаем по отдельности в каждую часть раствора и потом смешиваем все в одной емкости. В получившуюся ванну погружают на полчаса стальное изделие, после чего извлекают и кипятят в чистой воде. При необходимости процесс повторить.

Чтобы добиться получения побежалого цвета на поверхности вашего изделия, нужно очень хорошо знать, при какой температуре он появляется и какая продолжительность нагрева необходима для его закрепления на металле. Главное условие: обжиг пламенем должен происходить строго определённое время. Поэтому, если вы хотите облагородить ваше изделие побежалым цветом, выберите предмет небольших размеров, потому что на газовой плите или паяльной лампе будет практически невозможно равномерно нагреть большую площадь металла.

Как только вы добились появления нужного цвета, немедленно снимайте изделие с огня и дайте ему остыть. Затем натрите его маслом для закрепления цвета.

Оксидирование по методу Бутурлина

Для приготовления раствора по методике Бутурлина понадобится приготовить насыщенный раствор медного купороса. На каждые 250 граммов купороса добавляем 5-6 капель серной кислоты. В посуду с раствором кладем металл и держим его там до того момента, пока он по цвету станет напоминать красную медь. После этого извлекаем оружие из раствора и обмываем его в чистой воде. По окончании ополаскивания жидкость сливаем, а емкость тщательно промываем.

Следующим шагом растворяем в горячей воде гипосульфит – сернистокислый натрий. Примерная пропорция: 200 граммов вещества на 250 граммов воды. Раствор фильтруем с помощью воронки, в которую вставляем фильтровальную бумагу или же гигроскопическую вату. Далее добавляем в раствор хлорводородную или соляную кислоту (2% от объема раствора). Результатом смешивания должно стать образование жидкости темновато-желтого цвета.

Разогреваем раствор до кипения и кладем в него металл. Время нахождения ствола в кипятке — 5-10 секунд. После этого извлекаем оружие и обдаем его холодной водой.

Проверяем ствол на предмет окрашивания и помещаем его в ванну не более чем на полминуты. Затем достаем металл, обмываем его в чистой холодной воде и вновь осматриваем поверхность на качество окрашивания. Когда ствол приобретет нужный цвет, то есть в достаточной степени потемнеет, его нужно очень аккуратно, не прикасаясь к нему руками, обмыть в холодной проточной воде.

Обратите внимание! Интенсивность окраски зависит от времени выдержки металла в растворе. При этом не рекомендуется держать ствол в металле чересчур долго, поскольку имеется риск схождения покрытия

В этом случае понадобится повторить процедуру заново.

Раствор гипосульфита можно перелить из ванночки в стеклянную посуду. Этот состав может еще пригодиться для повторного оксидирования, если добавить в него соляную кислоту. Ванну тщательно промываем от остатков раствора.

Делаем в чистой емкости раствор калийных квасцов. Для этого понадобится 120 граммов квасцового порошка на 1,25 литра воды. Размещаем оружие в растворе на 12 часов. Когда этот срок истечет, достаем металл и промываем его в холодной воде. Даем стволу просохнуть и слегка нагреваем его, а затем протираем поверхность мягкой холщовой тряпкой, обмоченной в машинном масле. Затем оставляем металл сохнуть в подвешенном виде на неделю. После высыхания ствола его покрытие приобретет сине-черный цвет.