Воронения стали в домашних условиях - простая инструкция, а также обзор популярных методов

Преимущества воронения стали

Конечной целью процедуры служит формирование на металле тоненького окисного слоя. Толщина сформированной пленки определяется выбранной методикой воронения и варьируется от 1 и до 10 микрометров.

Применение данной технологии позволяет:

придать изделию интересный и эстетичный вид;
создать защитный слой от ржавчины.

Домашнее воронение стали позволяет изготовить более долговечные и красивые предметы из недорогого материала.

Технологии и требования безопасности при домашнем воронении

К несложным и популярным методам декорирования стальных поверхностей относят:

щелочное воздействие;
кислотную обработку;
термическое воронение.

Независимо от варианта воздействия необходимо соблюдать технику безопасности и обзавестись средствами защиты: маской (очками), фартуком и перчатками. Особенно важно это при химической обработке.

Кроме того, важно оснастить место работы качественной вентиляцией или мощной вытяжкой, приобрести тару из материала, устойчивого к воздействию сильных реактивов. Это могут быть сосуды из фарфора, керамики, фаянса, стекла. Для продолжительного кипячения удобно применить емкости из нержавейки.

Подбирать тару следует так, чтобы ее объема хватило для полного покрытия изделия рабочим раствором.

Какие существуют средства и способы для самостоятельного воронения металла?

Чтобы изделие без окрашивания могло служить в течение длительного времени, для защиты от коррозии используют воронение металла в домашних условиях.
Подобный способ обработки создает на поверхности деталей тонкую оксидную пленку.

Она не пропускает влагу (Н₂О) и газы (СО и О₂) к открытому металлу (в реальных условиях происходит химическая реакция по снижению содержания углерода с понижением твердости).

Оксидирование идет так, что железо проявляет двухвалентные свойства. На поверхности образуются окислы или формируется слой из нерастворимых солей. Только при наличии сильных кислот образовавшаяся пленка может быть растворена.

Причины коррозии металла на открытом воздухе

Совместное действие воды и кислорода происходит по схеме, где оба агрессивных вещества действуют на чистое железо: 4Fe + 6H₂O + 4O₂ = 4Fe(OH)₃.

В результате образуется гидроксид железа Fe(OH)₃, он имеет рыжий (оранжевый) цвет и обладает рыхлой структурой.

Углеродистая сталь при периодическом нагревании в окружающей среде теряет углерод, имеющееся в ней железо больше подвержено коррозии. Обезуглероживание стальных изделий идет по следующим химическим реакциям:

Fe₃C + CO₂ = 3Fe + 2CO;
Fe₃C + H₂O = 3Fe + H₂ + CO;
Fe₃C + 2H₂ = 3Fe + CH₄,

где Fe₃C – цементит, одна из важных составляющих стали. Именно это соединение определяет прочность и твердость стальных изделий.

В поверхностном слое содержится больше чистого железа. Оно подвержено действию воды и окружающих газов. Процесс идет по нарастающей. Рыхлая ржавчина быстро распространяется внутри деталей.

Для предотвращения коррозии и обезуглероживания изделия покрывают красками или грунтовками. Химическое воздействие сокращается в сотни раз. Но не всегда можно использовать жидкие или порошковые краски. Целая группа стальных деталей эксплуатируется без окрашивания:

Холодное и огнестрельное оружие.
Изделия, полученные в результате холодной ковки.
Претензионные пары, работающие с газами и жидкостями.

Для них нужно использовать иной способ защиты.

Что дает воронение стали?

Некоторые неискушенные мастера часто не знают, что такое воронение металла. Подобным способом обработки пользуются довольно редко, полагая, что – это довольно сложная процедура. На самом деле любой изготовитель может добиться положительных результатов своими руками при минимальных затратах материалов и труда.

При химическом или термическом воронении на поверхности стали образуется окисная пленка толщиной от 1…3 до 10…15 мк. Толщина образовавшегося слоя во многом зависит от применяемой технологии. При выполнении данной операции достигаются основные цели:

у стального изделия возрастает коррозионная стойкость;
детали, прошедшие обработку, способны сохранять стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды.

Если имеется действие щелочей, кислот и специальной термической обработки, то поверхность покрывается окисью,

2Fe + O₂ = 2FeO.

Окисление, когда железо проявляет двухатомные свойства, образует черные пленки. В зависимости от их толщины меняется и окрас изделия. Если имеется достаточно толстая пленка (до 12…15 мк), то поверхность имеет черный цвет. Чтобы повредить подобное покрытие, нужно приложить довольно значительное усилие.

Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?

На практике воронение выполняется по различным схемам:

Термическая обработка деталей с последующим покрытием маслом.
Нагревание до температур кипения в химических растворах.
Окрашивание специальными составами, проникающими в поверхностный слой. Происходит диффузия покровного слоя с основой.

В домашних условиях можно реализовать любой из способов, только следует ознакомиться с особенностями технологии, а также подготовить нужное оборудование.

Выбор технологии для воронения деталей

Чтобы подобрать нужный способ воронения, желательно определиться по ряду определенных параметров и рекомендаций:

В случае восстановления поврежденного покрытия следует определить величину имеющихся повреждений. Если нужно реанимировать ограниченные участки, где имеются царапины или небольшие потертости, выбор останавливают на щелочном способе получения оксидной пленки на поверхности металла.
При значительном повреждении поверхности детали и наличии на ней коррозии придется полностью снимать имеющееся покрытие.
У каждого изделия имеется определенная ценность. Исходя из этого, стоит прикинуть, как долго предполагается последующая эксплуатация. Если предмет будет большую часть времени проводить на стене в качестве экспоната, возможны простейшие химические способы обработки.
Для изделий эксплуатируемых активно в походах, на открытом воздухе (ножи, предметы утвари или огнестрельное оружие) применяют термические способы с использованием масла.
При выполнении работы под заказ многое зависит от цены, которую может оплатить заказчик. Дешевые заказы выполняются простыми способами, дорогие предусматривают использование более дорогих приемов воронения. При выполнении работы для сторонних заказчиков вопрос: «Сколько стоит?» – будет весьма актуальным.
На стадии обучения придется за все платить самому. Любое профессиональное обучение затратно, но у самостоятельного познания основ профессии есть преимущество: знания приобретаются без дополнительной оплаты наставнику.

Остается только изучить основные способы нанесения оксидной пленки, а потом на реальном опыте отработать приемы, получить нужные навыки.

При проведении работ по воронению с использованием химических препаратов придется использовать инструменты для очистки поверхности от загрязнений и разных видов жира.

Можно производить работы вручную или использовать электроинструмент. Работу нужно выполнять на рабочем столе (верстаке или покрывать стол в квартире съемной столешницей).

В самом помещении нужно иметь оснащение и определенные предметы защиты:

Нужна рабочая емкость для воронения. Она должна обеспечивать полное погружение детали в раствор.
Создать хорошую вытяжную вентиляцию и приток свежего воздуха. Над местом, где выполняются процессы желательно устанавливать зонд, тогда вредные пары не окажут влияния на человека.
При работе нужна емкость из материала, который нейтрален к щелочам и кислотам. В ней должна находиться вода или раствор, способный быстро нейтрализовать применяемые препараты. Емкость изготавливается из пластика, стекла, фарфора или фаянса.
Работу нужно выполнять в перчатках. Здесь понадобятся резиновые и другие типы перчаток, предотвращающие попадание растворов на руки. Они должны защитить и от возможного термического воздействия.
Защита органов дыхания достигается использованием респираторов. При использовании крепких кислот понадобятся фильтры из активированного угля.
Защита зрения достигается использованием защитных очков. Имеются специальные очки для работы с химическими реактивами, их продают в магазинах рабочей одежды.
Фартуки и куртки из брезента защитят тело от попадания капель растворов.

Щелочное воронение стали

Самым простым способом нанесения оксидной пленки на изделия является щелочное воронение. Принцип действия основан на использовании каустической соды и натриевой селитры (используется в качестве удобрения). Оба компонента имеют выраженную щелочную реакцию.

Для обработки детали массой около 900…1000 г нужно иметь:

100 г каустической соды (NaOH);
30 г натриевой селитры (азотнокислый натрий NaNO₃).

Процесс:

Растворяют компоненты в 100 мл воды. Если этого количества рабочего раствора недостаточно, то увеличивают количество жидкости, а также пропорционально – каустика и селитры.
Раствор нагревают до 135…145 ⁰С (растворы солей кипят при температуре выше, чем кипит чистая вода).
Деталь отмывают с мылом или слабой щелочью от возможных жирных пятен.
Помещают на 30…35 минут в рабочий раствор, поддерживают высокую температуру. В горячем состоянии скорость образования пленки на поверхности стального предмета будет высокой.
После завершения процедуры необходимо смыть остатки рабочего раствора.
Протереть изделие растительным или техническим маслом.
Потом тщательно протереть предмет ветошью, останется только тонкий слой масляной пленки, которая будет дополнительно защищать готовое изделие.

В результате поверхность металла получит черное с синеватым оттенком покрытие. Оно достаточно прочное, выдерживает небольшие механические воздействия.

Иная щелочная обработка возможна в растворах NaOH и КОН. Готовят раствор, в котором растворяется по 300…400 г каждого компонента. Минимальная концентрация щелочей 700 г на 1 л раствора.

Процедура обработку происходит по технологии, описанной выше. В этом случае получается пленка, у которой синевы несколько больше.

Внимание! Во время щелочной обработки следует поддерживать уровень жидкости таким, чтобы деталь всегда находилась полностью в растворе. Тогда все покрытие получится равномерным.

Перед началом кислотного покрытия очищают и отмывают заготовку. Можно обойтись чистым спиртом или раствором крепостью 40 % (обычной водкой). Некоторые используют уайт-спирит. Тампоном очищают поверхность от жирных пятен.

Рецепт № 1

Рабочий раствор для воронения:

2 г лимонной кислоты;
2 г щавелевой кислоты;
1 л воды.

Процесс:

Раствор нагревают до температуры 120…125 ⁰С.
Помещают в него изделие на 20 минут.
После завершения деталь вынимают и промывают слабощелочным раствором. Можно использовать губку, смоченную в шампуни.
Завершается обработка протиркой машинным маслом.

Изделие приобретает черный цвет с некоторым оттенком коричневого оттенка.

Рецепт № 2

Используются растительные дубильные вещества (танины). Их получают из ветвей дуба или ивы.

Приготовление концентрата:

ветви ивы или дуба (примерно 3 кг) варят в емкости объемом 10 л;
через 3 часа после варки образуется раствор черного цвета;
ветви вынимают из раствора;
выпаривают раствор до 3 л. Получается концентрированная дубильная кислота. Для воронения применяется только часть раствора. Остатки концентрата заливаются в стеклянную емкость и закрывают плотной крышкой (может храниться до 3…4 лет).

Воронение деталей:

Используется 20…30 г дубильного концентрата на 1 л рабочего раствора.
Для активации процесса проводят воронение лимонной кислотой, ее добавляют в состав рабочего раствора (2…3 г на 1 л воды).
В готовый раствор кладут деталь, которую требуется воронить.
Длительность процесса составляет 24..30 часов.
Деталь после обработки вынимается и промывается.
Машинным маслом протирается готовая деталь.
С детали убираются остатки масла с помощью ветоши.

Использование «Ржавого лака»

В продаже реализуется «Ржавый лак». Его используют для поверхностного покрытия деталей:

деталь протирается от остатков жира;
покрывается лаком;
растворителем на основе ацетона, например, № 646 смываются излишки лака с поверхности;
это один из самых быстрых способов воронения с использованием готовых растворов.

: воронение в домашних условиях.

Термическое воронение деталей

В промышленных условиях предпочитают выполнять воронение термическим способом. Обычно эту операцию совмещают с низким отпуском, который снимает внутренние напряжения внутри стальных изделий:

Деталь в муфельной печи в течение 20…30 минут нагревают до температуры 180…220 ⁰С.
Вынутую деталь протирают машинным маслом с помощью тампона. Желательно провести обработку всех поверхностей.
При необходимости обработки повторяют.
Обычно достаточно двукратной термической обработки для получения качественной вороненой поверхности.

Информация: на оружейных заводах, производящих огнестрельное и холодное оружие, используют термическое воронение. Покрытие на многих изделиях сохраняется более 100 лет. Пример, винтовки Мосина 1891 г. выпуска и револьверы Наган, выпущенные в конце 1888 г.

Подготовка изделий к обработке

Независимо от того, какой способ будет использован для декоративной обработки стальных поверхностей, ответственный подход к выполнению работы требует произвести качественную предварительную подготовку.

От нее напрямую зависит итог воронения стали. Для получения ровного покрытия поверхность изделия необходимо предварительно очистить от имеющихся загрязнений, ржавчины или старого слоя окиси.

Обратите внимание!

ЛДСП: что это такое? Виды, особенности применения, фото, размеры, толщина, расшифровка, производители
Читайте также: Инверторный генератор можно ли подключить сварочный аппарат
Дома из морских контейнеров своими руками поэтапно: инструкция, схемы, плюсы и минусы, фото, дизайн
Рабочее давление в системе отопления в частном доме: какое должно быть, как создать, инструкция по регулировке своими руками

Справиться с этой задачей поможет ошкуривание изделия, а также обезжиривание деталей при помощи обычного растворителя, бензина или ацетона.

Обработка персональной информации при помощи файлов Cookie и счетчиков

5.1. Файлы cookie, передаваемые сайтом spectrum-laser.ru оборудованию Пользователя и оборудованием Пользователя сайту spectrum-laser.ru, могут использоваться сайтом spectrum-laser.ru для предоставления Пользователю персонализированных сервисов, для таргетирования рекламы, которая показывается Пользователю, в статистических и исследовательских целях, а также для улучшения сайта spectrum-laser.ru.

5.2. Пользователь осознает, что оборудование и программное обеспечение, используемые им для посещения сайтов в сети интернет, могут обладать функцией запрещения операций с файлами cookie (для любых сайтов или для определенных сайтов), а также удаления ранее полученных файлов cookie.

5.3. Сайт spectrum-laser.ru вправе установить, что предоставление определенных функций возможно лишь при условии, что прием и получение файлов cookie разрешены Пользователем.

5.4. Структура файла cookie, его содержание и технические параметры определяются сайтом spectrum-laser.ru и могут изменяться без предварительного уведомления Пользователя.

5.5. Счетчики, размещенные на сайте сайте spectrum-laser.ru, могут использоваться для анализа файлов cookie Пользователя, для сбора и обработки статистической информации об использовании сайта spectrum-laser.ru, а также для обеспечения работоспособности сайта spectrum-laser.ru в целом или их отдельных функций в частности. Технические параметры работы счетчиков определяются сайтом spectrum-laser.ru и могут изменяться без предварительного уведомления Пользователя.

Кислотная обработка

Воронение стали кислотой предполагает качественную предварительную подготовку материала. Поверхность изделия как следует обрабатывают шкуркой, после чего держат минут 15 в керосине.

Порядок выполнения действий

Деталь после подготовки необходимо хорошенько просушить.

Понадобится изготовить раствор для обработки.

В тару наливают литр воды, затем добавляют 2 грамма дубильной и столько же виннокаменной кислоты.
Компоненты как следует перемешивают.
Смесь разогревают до 140-150 градусов.

Изделие погружают в горячий состав на 15-17 минут, извлекают и ополаскивают водой. Самым эффективным способом промывания послужит ополаскивание кипятком. Затем деталь погружают на час в машинное масло. По истечении часа вынимают и аккуратно протирают. В итоге изделие готово к использованию.

Персональная информация Пользователей, которую обрабатывает сайт spectrum-laser.ru:

1.1. В рамках настоящей Политики под «персональной информацией Пользователя» понимаются:

1.1.1. Персональная информация, которую Пользователь предоставляет о себе в процессе использования сайта spectrum-laser.ru, включая персональные данные Пользователя.

1.1.2. Данные, которые автоматически передаются сайту spectrum-laser.ru в процессе их использования с помощью установленного на устройстве Пользователя программного обеспечения, в том числе IP-адрес, данные файлов cookie, информация о браузере Пользователя (или иной программе, с помощью которой осуществляется доступ к сайту spectrum-laser.ru), технические характеристики оборудования и программного обеспечения, используемых Пользователем, дата и время доступа к сайту spectrum-laser.ru, адреса запрашиваемых страниц и иная подобная информация.

1.1.3. Иная информация о Пользователе, обработка которой предусмотрена условиями использования сайта spectrum-laser.ru.

1.2. Настоящая Политика применима только к информации, обрабатываемой в ходе использования сайта spectrum-laser.ru. Сайт spectrum-laser.ru не контролирует и не несет ответственность за обработку информации сайтами третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на сайте spectrum-laser.ru, в том числе в разделе с рекомендациями партнёрских сервисов.

1.3. Сайт spectrum-laser.ru не проверяет достоверность персональной информации, предоставляемой Пользователем, и не имеет возможности оценивать его дееспособность. Однако сайт spectrum-laser.ru исходит из того, что пользователь предоставляет достоверную и достаточную персональную информацию и поддерживает эту информацию в актуальном состоянии.

Термическая обработка

Методика разработана давно, и потому проста в применении. В основе лежит нагрев изделия для получения реакции стали с кислородом. В зависимости от температуры в итоге можно получить разные оттенки покрытия.

Нагрев до 220 градусов дает желтоватый тон.
Достижение температуры в диапазоне 230-250- градусов придаст красновато-желтый оттенок.
256-280 градусов окрасят сталь в пурпурный цвет.
280-295 градусов дадут голубоватый отлив.
Добиться темно-синего цвета можно при нагреве до 300-320 градусов.

Обратите внимание!

Трехходовой клапан в системе отопления: инструкция, как выбрать и правильно установить в частном доме
Чем замазать печь чтобы она не трескалась от жара, каким раствором: обзор самых эффективных методов + инструкция
Почему низ батареи холодный, а верх горячий — разбираем причины. Обзор рекомендаций, что делать и как исправить

Порядок выполнения действий

Происходит воронение стали в масле. Для этой технологии понадобится:

0,5 литра машинного масла;
посуда для работы;
плоскогубцы;
газовый фен;
ветошь или салфетки.

В целях безопасности все манипуляции необходимо проводить на огнеупорной поверхности. Удерживать деталь удобно плоскогубцами.

Изделие разогревают феном.
Опускают в машинное масло.
Вынимают и потирают ветошью либо салфетками.

Манипуляцию повторяют не менее трех раз. Следует знать, что воронение стали в черный цвет таким образом достигнуто не будет. Но обработка защищает изделие от коррозии. Поэтому способ весьма востребован для личных целей.

Существуют и другие методы для оксидирования поверхности стальных изделий.

Обработка окислителем: особенности, преимущества, недостатки

Для химика вопрос как заворонить сталь не стоит, буквально первое, что он предложит это действие окислителем. Единственным минусом этого метода является то, что смеси нужно нагревать до температуры плавления, а это в домашних условиях не всегда возможно. Чаще всего такую обработку проводят с применением нитратов, откуда и название – воронение в селитре. Хотя на самом деле выбор окислителей достаточно большой и воронение в селитре в домашних условиях не единственный эффективный метод с использованием окислителей.

Состав рабочих растворов

Из рецептов следует выделить:

Натр едкий (NaOH) – 2,8 грамм; динатрия гидрофосфат (Na2HPO4) – 100 грамм; натрий азотнокислый (NaNO3)– 50 грамм (Расчет приведен на 1 литр воды);
Едкий натр(NaOH) – 400; нитрат калия (KNO3) и натрий азотнокислый (NaNO3) – по 10 грамм каждого (Расчет приведен на 0,63 литра воды).

Время погружения в растворы не менее 30 минут. Данная методика подойдет для воронения ножа в домашних условиях, поскольку позволит получить прочное покрытие и при этом не нарушить твердость металла.

При всех своих плюсах метод оксидирования металлов с использованием окислителей является довольно дорогостоящим и непростым для новичков, поскольку требует хороших знаний химии и определенной сноровки. Следует также отметить, что воронение нержавеющей стали осуществляется другими методами, не взаимосвязанными с данными методиками.

Чернение с лимонной кислотой

Старая технология хороша для высокоуглеродистой стали для предотвращения реакции с воздухом предметов, которые востребованы в обиходе. Если, к примеру, таким образом обработать лезвие ножа, то при заточке покрытие будет стерто.

Надо приготовить:

пакет лимонной кислоты;
машинное масло;
воду температурой 95 градусов.

Порядок выполнения действий

В стеклянную посуду залить стакан горячей воды и 20 граммов лимонной кислоты.
После растворения порошка поместить туда деталь и оставить на 50 минут. При этом периодически необходимо перемещать изделие в растворе, чтобы исчезали пузырьки на его поверхности.
Изделие достать, протереть тряпкой, аккуратно смазать машинным маслом.

Методика проста, безопасна, а потому легко выполняется в квартире или доме.

Другие методы воронения

Добиться благородного синего отлива несложно при помощи продолжительного нагрева детали. В процессе обработки стальная поверхность белеет, затем желтеет, приобретает фиолетовый оттенок. Но в конце процедуры образуется покрытие синего цвета.

Метод 1

Для работы необходим горн и металлический ящик.

В ящик помещают березовые угли, оставляя место для изделия. Сам ящик устанавливают в горн и нагревают до тех пор, пока угли не начнут тлеть.
Деталь смазывают обычным уксусом, помещают в ящик.
Когда стальная поверхность посинеет, изделие извлекают, охлаждают и снова помещают в ящик.

Процедуру повторяют 3-4 раза для достижения желаемого оттенка.

Метод 2

При необходимости можно обойтись и без термообработки.

В 0,5 литра воды добавляют полуторахлорное железо и 3 гамма «красной соли» (гексацианоферрата), используя отдельные емкости.
Затем соединяют и размешивают.
В рабочий раствор погружают деталь и держат до получения нужного оттенка поверхностной пленки.

Применение селитры

Отличного результата можно добиться, применив селитру. Для этого изделие варят в натриевой селитре при 130-150 градусах.

Потребуется:

литр воды (дистиллированной);
500 граммов едкого каустика;
500 граммов натриевой селитры.

Примечательно, что несложно найти готовые препараты с селитрой специализированного назначения.

Холодное воронение в домашних условиях

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

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

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