В прошлой статье мы рассказывали, как воронить ствол оружия при помощи «ржавого лака» , и что нужно для приготовления состава для воронения. В данной статье мы познакомим читателя, как воронить сталь при помощи льняной олифы, машинного или конопляного масла. Разный оттенок черного появляется при воронении стволов и деталей оружия разными маслами, об этом ниже.
Воронение стали при помощи льняной олифы, машинного или конопляного масла
При воронении стальное изделие нагревается до высокой температуры и мажется специальной жидкостью. Последовательность может быть разной.
1. Нагреваем изделие, и окунаем его в жидкость.
2. Нагреваем изделие и мажем его тампоном смоченным в жидкость
3. Сначала смазываем изделие жидкостью, а потом кладём в печку и греем до 250-300 градусов. Для более плотного покрытия так можно делать несколько раз.
Сам лично воронил по 1 и 2 варианту, третий ни разу не пробовал.
Что используется в качестве жидкости для воронения. В классическом варианте это льняная олифа или льняное или конопляное масло. Принципиальной разницы нет. Льняную олифу получают длительным нагревом - варкой льняного масла. Это масло содержит много непредельных органических кислот, за счёт чего на воздухе окисляется и полимеризуется - "высыхает". Синтетическую олифу - оксоль брать для этих целей не стоит.
Другой вариант жидкости это машинное масло. Подходит любое минеральное масло: И20, моторное М8, и т.д. Можно брать станочную отработку И-20. С полусинтетическими и синтетическими маслами результат может получаться не тот, нужно проверять каждое конкретное масло.
Цвет, оттенок воронения принципиально не отличается при использовании олифы или минерального масла. Но свойства покрытия разные. Минеральное масло при нагревании пропитывает поверхность оксидного слоя железа обугливается, коксуется и всё. Олифа же, кроме обугливания на поверхности стали "засыхает" за счёт окисления воздухом и даёт более плотное покрытие, которое лучше держится и лучше защищает от коррозии.
Когда я воронил по 1-му способу то для получения чёрного цвета стальное изделие нагревал в муфеле до температуры, когда металл начинает в темноте едва заметно светится. Если поверхность матовая (например ободрана карщёткой или грубым наждаком) то можно греть и чуть выше. Если поверхность полированная, то при более высоком нагреве образуется более толстый слой окалины, который потом местами (пятнами) отвалится. Также если изделие полированное перед воронением его нужно тщательно протереть и не трогать голыми руками. Иначе на воронении будут отчётливо видны отпечатки ваших пальцев.
После окунания в жидкость ждём некоторое время, недолго (зависит от толщины металла) и вынимаем ещё горячий предмет. Если использовали минеральное масло то тщательно отираем остатки масла бумагой тряпками, горячее легче отереть. Если использовали олифу то тряпочкой снять капли и подтёки и оставить олифу засыхать. Горячая олифа быстрее высохнет.
Если нагревать ниже температуры начала свечения в темноте, то воронение будет иметь разные цвета (в зависимости от температуры). Но с этим я толком не экспериментировал.
Крупные изделия сложно нагреть целиком и окунуть в жидкость (особенно если это дорогая олифа). В этом случаем можно (по второму варианту) нагревать частями паяльной лампой, газом и мазать тампоном смоченным в олифу или масло. Мазать нужно без подтёков, т.к. капли будут вскипать и поверхность будет неровной. Правда эти капли можно счистить. При таком способе олифа даёт результат лучше чем минеральное масло.
На металлических поверхностях при контакте с воздухом формируется плоское окисное пленочное покрытие, выполняющее функцию предохранения от разрушения вследствие электрохимического взаимодействия металлов с окружающей средой. Но в большей степени такие пленки не могут защитить от агрессивного действия коррозии, поэтому в металлургии активно используется искусственное окисное покрытие. Чаще всего воронению подвергают стволы оружия и сельскохозяйственные орудия.
Воронение стали представляет собой процесс возникновения на поверхности стального или чугунного изделия плёнки из окислов железа величиной до 10 мкм. Размер слоя влияет на оттенок готового экземпляра — радужные цвета чередуют друг друга в соответствии с увеличением толщины покрытия. На сегодня такая обработка используется главным образом в виде декоративной отделки и с целью устранения отсвечивания стальных поверхностей, но первоначальной целью данного процесса было снижение коррозии металлической подложки.
Способы воронения стали
Традиционно используют три способа воронения стали:
Щелочное;
Кислотное;
Тепловое.
Щелочное воронение стали производится в растворах щелочи с катализаторами окисления при 130-150 °C, кислотное - в кислотных составах химико-физическим или электрохимическим методами. При тепловом типе окисление стали осуществляется под действием повышенных температур в одной из рабочих сред:
В атмосфере пароперегрева при 250-450 °C;
. в парообразном аммиачно-спиртовом растворе при 500-850 °C;
. в растопленных солях при 450-650 °C:
. в атмосфере при 300-450 °C с первоначальным нанесением на поверхность изделий небольшого слоя лака.
Структура полученной пленки имеет мелкокристаллическое, микропористое строение. Для наведения блеска и повышения защитных качеств окисного покрытия производят воронение стали в масле, насыщая ее техническими липофильными веществами.
При химическом воронении в отличие от механической покраски, заключающейся в механичном нанесении на изделие лакокрасочного средства с непосредственным красителем, красящими пигментами являются вещества, которые образуются в ходе химических реакций непосредственного процесса оксидирования. При таком виде обработки в качестве красителей выступают сами металлы либо их химические окислы.
Чаще всего технология химического воронения стали представляет собой "мокрую" операцию, то есть такую, в которой принимают участие жидкостные растворы солей металла. Вороненая пленка, полученная таким образом, характеризуется значительной стойкостью и надежным соединением со стальной подложкой, поскольку сам металл подвергается на поверхности химико-молекулярным изменениям, вследствие которых он преобразуется в красочное покрытие. При воронении нержавеющей стали достигается предельно тесное и целостное сращивание материала подложки с красочной пленкой, которое не получается в процессе механической покраски.
Состав для воронения стали может иметь разнообразные компоненты, текстуру и консистенцию. Наиболее популярные средства для этого - специальная вороненая жидкость, паста и карандаш. При работе с ними процесс оксидирования следует выполнять несколько раз, поскольку единоразовое воздействие придает изделию тускло-блеклый оттенок. С каждым повторным воронением цвет стали значительно темнеет и становится максимально приемлемым для разных типов продукции.
Особенности воронения стали
Главным условием успешного воронения является абсолютная чистота обрабатываемых поверхностей, причем очищение должно выполняться прямо перед самой химической обработкой, поскольку снаружи металл может снова измениться от контакта с воздухом. Равномерность данного процесса металлообработки достижима только в случае, когда сталь по всей поверхности полностью оголена и в каждой своей точке доступна действию соответствующих реактивов. Разнообразные технологии воронения стали основаны на двух видах формирования покрытия:
С использованием обрабатывающего материала;
С включением в процесс элементов поверхности изделий.
Живая цветовая палитра и эффектный внешний вид готового изделия образуется в результате особой конечной механической обработки. Микроскопические частицы металлической поверхности теряют из-за химического воздействия жидкости для воронения стали свою естественную структуру и особый порядок во взаиморасположении, в связи с чем они в комплексе перестают производить оптический эффект равномерной поверхности, придавая изделию матовость. Механическое натирание и крацевание вновь возвращает первоначальный порядок и взаимосвязь в размещении поверхностных элементов стали, повышая таким образом визуальный эффект от обработанной поверхности.
В производственной практике стальные предметы воронят, изготавливая на них значительный слой черновой окалины. Достигается это путем прогревания изделия до красного каления в топке, для этого систематически направляют в печь разные по составу топочные газы. Другая технология заключается в длительной 10-часовой обработке сильно перегретым паром. Операции по воронению стальных поверхностей выполняются в специальных цехах при наличии специализированного оборудования.
Процесс холодного воронения стали имеет преимущества сравнительно с горячим методом:
Процесс может применяться для обработки всех видов стальных, чугунных и порошково-металлических изделий.
Раствор для этой операции - универсальный, в одной ванне могут оксидироваться разные металлы.
Повышенные декоративные характеристики покрытия - продукция обретает интенсивный насыщенный черный оттенок.
Повышенная экономичность технологии обусловлена отсутствием расходов на прогревание и поддержание рабочей среды в оптимальном температурном режиме. Операция осуществляется при цеховой температуре.
Воронение стали можно считать процессом промышленных масштабов. Оно предполагает нанесение на изделие или поверхность защитного слоя - оксида железа, который обладает определенными характеристиками. Но воронение в домашних условиях тоже производится довольно часто. Его нельзя сравнить с процессом оксидирования в условиях завода, однако данная технология успешно используется на практике домашними мастерами. Существует несколько способов воронения, среди них можно выделить горячий, холодный методы и способ воздействия окислителями.
Холодный способ
Воронение в домашних условиях может производиться методом, который не предполагает горячей обработки. Он применим в том случае, если металлические детали нельзя подвергать значительным нагрузкам. Среди растворов, которые можно найти в арсенале домашнего мастера, есть такие, которые могут образовывать на поверхности металла специальное защитное покрытие. Одним из подобных является так называемый парижский оксид. Его нанесение следует осуществлять кисточкой, а после вымыть поверхность или изделие. Данный процесс нельзя назвать длительным или затратным.
Если есть необходимость добиться более длительного эффекта, то обработка может быть осуществлена методом полного погружения в раствор. После этого деталь или поверхность следует вымыть с помощью любого средства, вытереть ветошью, которую предварительно следует смочить в спирте. Если такое воронение в домашних условиях было выполнено самостоятельно, то проверить его эффективность можно с помощью обычной воды. На основание влага наносится кисточкой, после чего должна образоваться не капля, а равномерная пленка.
Горячий способ
Если металл можно подвергнуть высоким температурам, то он сначала просмаливается, а после обжигается посредством паяльной лампы. Для процесса нужно подготовить оружейное или оливковое масло. Данная технология является результативной, безвредной и малозатратной. Стоит отметить, что эффект сохраняется гораздо дольше, чем при обработке вышеописанным способом. В ходе проведения работ разогрев следует осуществлять медленно, все начинается с 200 градусов, а заканчивается на отметке в 400 градусов. Если такое воронение в домашних условиях производится вами самостоятельно, то на поверхности образуется коричневый, а после и черный слой. Важно исключить употребление излишнего количества масла, так как в противном случае на поверхности могут образоваться пятна.
Если будет производиться воронение металла в домашних условиях, то в качестве наилучшего метода для горячей обработки выступает состав, который готовится из 20 частей консистентной смазки и одной части серы. Полученная смесь должна быть нанесена на поверхность максимально тонким слоем, а после мастер подвергает изделие беспламенному обжигу. Образованная пленка станет идеально равномерной.
Воронение с помощью окислителей
Данный метод предполагает использование расплавленных окислителей, это могут быть нитриты или нитраты. Металлическую деталь следует опустить в расплав солей, подержав ее там до того момента, пока поверхность не станет обладать черной окраской. Взамен названных веществ, которые являются довольно опасными, можно применить щелочные или горячие солевые растворы.
Что еще необходимо знать мастеру
Воронение металла в домашних условиях может быть выполнено довольно просто, подтверждением этому выступают вышеописанные рекомендации. Технология с помощью окислителя является методом, который достаточно широко используется для чернения медных, чугунных и стальных изделий. Первые обретают после завершения процесса насыщенный красный цвет. Но если перед вами стоит задача чернения закаленных и термочувствительных изделий, то обрабатывать их с помощью данного способа не рекомендуется.
Не следует забывать о том, что после того как воронение ружья в домашних условиях было завершено, его необходимо вымыть с помощью специальных средств, высушить, а после смазать маслом.
Особенности воронения
В промышленных условиях воронение верхнего слоя металла производят методом изменения структурного состава. Помимо прочего, особым способом происходит нанесение защитного покрытия, которое способствует защите от коррозии. Применять в домашних условиях технологии, которые используются на промышленных предприятиях, не только экономически невыгодно, но и невозможно. Бороться со ржавым металлом можно самостоятельно методом нанесения составов, которые в широком ассортименте продаются в магазинах соответствующих товаров. Достаточно качественного результата можно добиться методом применения селитры. Помимо прочего, эффективно снять чернение можно с помощью специального карандаша. В ряде случаев воронение стали в домашних условиях производится лимонной или ортофосфорной кислотой.
Секреты проведения работ
Первоначально нужно произвести тщательную шлифовку и зачистку поверхности. Затем осуществляется обезжиривание, для чего следует подготовить специальный раствор. Выбранное средство наносится на следующем этапе. После того как проведение обезжиривания будет завершено, к изделию нельзя прикасаться, в противном случае все работы необходимо выполнять в резиновых перчатках.
Заключение
Воронение стволов в домашних условиях, как правило, предполагает нанесение веществ, которые относятся к категории опасных. Именно поэтому мастер должен соблюдать правила и обеспечить специальные условия, которые гарантируют безопасность и исключат получение травм. Ввиду того, что раствор, применяемый для воронения, обладает в составе химически активными компонентами и кислотой, необходимо использовать исключительно специальные емкости. Это поволит исключить повреждение материалов в изделиях и не доставит вам лишних хлопот, что очень важно для успешного завершения работ.
Воронение стали - химический процесс, применяемый для получения на поверхности стальной детали тонкой окислов железа Fe3O4. Название получил из-за характерного цвета детали после обработки (иссиня-черный, воронова крыла), также имеет названия "чернение" или "синение" в общем случае, независимо от цвета - "оксидирование". Получаемая в результате пленка пассивирует поверхность и защищает деталь от атмосферной коррозии и воздействия других агрессивных сред.
Перед тем как произвести воронение стали, деталь предварительно подготавливают, очищают от ржавчины механическим способом, полируют, обезжиривают и протравливают в кислотном растворе. Обезжиривать можно растворителем или спиртом. Протравка нужна, чтобы убрать с поверхности все лишние окислы, оставить голый металл.
Самый простой способ - воронение стали маслом. Есть разные методики, но смысл простой: на деталь наносится тонкий слой масла, после чего её необходимо нагреть до 300-350°С. Масло, обгорая, оставляет на поверхности оксидную пленку. С первого раза равномерного покрытия не получается, поэтому процесс повторяют до достижения желаемого результата. Важно добиться равномерного нагрева, иначе пленка пойдет пятнами, и не перегревать деталь, так как её может деформировать или отпустить. Многие совершают ошибку и опускают разогретую деталь в масло, это неправильно. Нужно именно наоборот: сначала мазать, потом греть. Масло используют любое, от подсолнечного до трансмиссионного или машинного. Такое воронение стали имеет низкую прочность покрытия. Оно годится только в декоративно-защитных целях.
Воронение стали с использованием хлористого и азотной кислоты
Для этого на литр воды нужно растворить 15 г железа, 30 г купороса и 10 г кислоты. На опущенном в раствор изделии будет образовываться ржавый налет, его необходимо периодически снимать щеткой и продолжать макать до получения необходимого цвета оксидной пленки. Сейчас практически в любом городе есть магазин, продающий химические реактивы, поэтому достать их относительно несложно.
Воронение стали с использованием хромпика (двухромовокислого калия). Для этого на литр воды разводят 200 грамм хромпика и погружают в раствор деталь на 20-30 минут. После извлечения из раствора ее необходимо высушить при высокой температуре (в духовке или над углями). Процесс повторять до получения равномерного иссиня-черного цвета. После чего деталь протереть промасленной ветошью. Хромпик - реактив весьма распространенный, он применяется в кожевенной промышленности.
Для воронения оружейных стволов смешивают при нагреве 1 весовую часть треххлористой сурьмы с 3 частями оливкового масла. Затем смесь наносят на деталь и оставляют на сутки. Процесс повторяют 10-12 раз, после чего ствол промывают, сушат и полируют. Цвет получается зеленовато-коричневый.
Как видно из вышеописанного, воронение стали в домашних условиях - вполне осуществимый и несложный процесс. Применять его можно для любых изделий из стали в случаях, когда другие способы например, окраска, неприменимы.
Для того, чтобы защитить железо от коррозии, сегодня активно используют воронение, как заводское, так и кустарное, которое делится на разные виды, в том числе чернение углеродистой и низколегированной стали в домашних условиях.
1 Что вам дает воронение металла?
Большинству марок стали свойственно ржаветь, очаги коррозии возникают при малейшем контакте с водой, если поверхность после этого не вытирается промасленной ветошью. Даже при повышенной влажности воздуха сталь может очень быстро покрыться ржавчиной. По большей части металл покрывают , путем напыления или нанося кистью. Но это не подходит для резьбовых соединений, а также для подвижных деталей. Поэтому нередко для защиты от коррозии применяют воронение, которое также называют чернением либо синением стали и, если обратиться к техническим терминам, оксидированием.
Иными словами, создаются условия для того, чтобы на поверхности металла образовалась пленка окиси железа, толщина которой может варьироваться от 1 до 10 микрометров, в зависимости от способа обработки. Воронение по типу воздействия на металл делится на термическое, кислотное и щелочное, то есть в последних двух вариантах металл погружается в соответствующий раствор . При нагреве на поверхности стали сменяются так называемые цвета побежалости, приблизительно то же происходит и при гальванической обработке в кислотной либо щелочной ванне. Нужно просто выбрать нужный цвет окисления и на нем остановить воздействие на поверхность стали.
Смена цветов побежалости связана с увеличением толщины слоя окислившегося металла. Самая тонкая пленка образуется на стадии возникновения желтого цвета, по мере того, как толщина ее будет расти, друг друга сменят бурый, вишневый, фиолетовый, а затем синий и серый цвета. Но последний вовсе не означает, что вы приблизились к тому, что называют чернением. Ведь воронение охватывает практически все цвета побежалости, начиная с бурого.
2 Синение стали – рецепты разной степени сложности
При длительном нагреве, после того, как накал металла минует белую стадию, а затем желтую, бурую и фиолетовую, поверхность стали окрасится в красивый светло-синий цвет, постепенно сменяющийся темным. Именно на термообработке основан самый простой метод синения, и именно с него мы начнем перечень существующих способов оксидирования. Для получения качественного воронения в домашних условиях вам понадобится горн, желательно с автоматическим поддувом, в крайнем случае можно использовать обычную металлическую бочку, заполненную наполовину рубленым хворостом.
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. Затем снова помещаем в ящик. Повторив эти манипуляции несколько раз, и в конце доведя каление до явственной синевы, вы получите прочную окисную пленку.
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. Именно в нее и помещаем стальную деталь, которой нужно придать антикоррозийную устойчивость. Когда поверхность металла достигнет нужного окраса – извлекаем деталь из ванны и обсушиваем.
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. Второй вариант – расплав селитры, получаемый при ее нагреве до температуры свыше 320 градусов. Если выдержать в такой ванне стальное изделие, оно покроется равномерной темно-синей пленкой.
3 Воронение стали в буром спектре
В некоторых случаях вполне достаточно добиться образования на поверхности стальной детали окисной пленки коричневого цвета, оттенки которого могут быть различными, в зависимости от примененных веществ. Самый простой рецепт основан на все том же ингредиенте, который рассматривался нами ранее, а именно – нам нужно полуторахлорное железо в количестве 100 грамм, а также килограмм оливкового масла. Смешиваем данные компоненты и получаем пасту, которой следует равномерно покрыть стальное изделие. Затем, через несколько часов, поверхность шлифуется металлической щеткой-крацовкой. Цикл повторяется несколько раз.
Еще один вариант отчасти похож на предыдущий. Но для процесса оксидирования в домашних условиях, помимо оливкового масла в количестве 0,5 килограмма, вам понадобится столько же треххлористой сурьмы. Второй ингредиент, по сути, тоже относится к маслам, поэтому, смешав составляющие, вы получите своеобразную мазь. Покрываем ею стальное изделие и оставляем на сутки. По истечении указанного срока протираем поверхность металла шерстяным лоскутком и снова на сутки наносим мазь. Заключительным этапом снова станет протирка шерстью и полировка вощеной щеткой.
Можно еще больше упростить состав, с помощью которого на сталь наносится бурая антикоррозийная пленка. Для этого достаточно сделать раствор для погружения в него металлического изделия на определенное время. Вам необходимо запастись только полуторахлорным железом, которое добавляется в количестве 150 граммов в литр воды или же отмеряется 0,2 килограмма и смешивается с литром 90-процентного спирта. В такую ванну стальное изделие достаточно обмакнуть несколько раз, при погружении следя за изменением цвета поверхности.
4 Рецепты оксидирования стали в благородные серый и черный цвета
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.
Раствор лучше делать с подогревом соли до ее расплавления с добавлением денатурата после снятия с огня емкости (желательно, чтобы это была химическая фарфоровая чашечка). Составом обмазываем стальное изделие и нагреваем над огнем, положив на лист жести. Следующий сложный рецепт подходит для оксидирования металла в серый цвет. Данный процесс, при значительной продолжительности, может перейти в холодное чернение обычной и , которое проще всего осуществлять в домашних условиях.
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.
Внимание, для собственной безопасности вливайте кислоту в воду, но никак не наоборот, во избежание возникновения бурной реакции, сопровождающейся выплескиванием реагента.
И, наконец, рецепт непосредственно для чернения. По сути, отличного результата можно добиться, лишь обмазав стальное изделие льняным маслом, воском либо животным жиром и хорошо прокалив в огне. В результате обжига на поверхности металла образуется устойчивая черная пленка. Однако, гораздо эффективнее использовать предварительное погружение стали в ванну со следующим раствором: на литр воды кладется 100 грамм медного купороса и добавляется 10 грамм нашатыря. Обмазав очищенный и обезжиренный металл данным составом, и прокалив в огне, вы получите сначала черно-бурую пленку, а после повторного окунания и каления – черную.
