Можно ли анодировать сталь

Особенности анодного оксидирования металла

Анодное окисление металлических изделий в домашних условиях выполняют с использованием электролитных составов под действием постоянного тока.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Дробеструйная обработка металла

При этом посудина, в которой будет проводиться анодное оксидирование, не должна быть токопроводящей.

В роли электролита может выступать, разбавленная водой, серная кислота (H2SO4), из расчета 20% на 800 мл воды.

При этом не водой разбавляют кислоту, а кислотой воду. Заменить H2SO4 можно пищевой содой и солью.

Используя алюминиевую подвеску, к аноду прикрепляют подлежащее обработке изделие, к катоду крепят свинцовую пластину.

Расстояние между пластинами и изделием не должно быть больше 90 мм. Температура обработки должна составлять 200, при плотности тока 2-3 Ампер на квадратный дм.

Напряжение, при котором будет осуществляться анодирование, равняется 12-15В, в течение 60 минут.

Одной из технологий анодирования считается микродуговое окисление, техническим результатом его применения является получение покрытия с выраженными декоративными характеристиками и более высокой защитной способностью.

Видео:

Микродуговое оксидирование наделяет поверхность цветного металла равномерностью, антикоррозийной стойкостью и микротвердостью.

Компонентами состава служат:

• вода;
• H3BO3 (20-30 г/л);
• калиевая щелочь (4-6 г/л);
• крахмал (6-12 г/л).

По указанному списку можно сделать электролит в домашних условиях путем обычного смешивания.

Далее микродуговое оксидирование сплавов алюминия выполняют в режиме анод-катод при температуре 25-300.

При плотности тока 15-20 Ампер на квадратный дм, при продолжительности 90-120 минут.

В чем заключается метод оксидации

Большинство металлических веществ вступает в активную фазу с различными химикатами. В ряде случаев она происходит с выделением стороннего вещества, которое может стать защитой для основного изделия. В рассматриваемом способе возникает оксидная пленка после нанесения на поверхность специального раствора.

Жидкость под влиянием окислительно-восстановительной реакции приводит к созданию верхнего слоя, который увеличивает коррозийную стойкость, а также декорирует плоскость.

Следует отметить, что разновидностей процесса несколько, они выбираются в зависимости от того, какого эффекта нужно добиться, а также – какой материал подвергается обработке. Посмотрим более внимательно за видами.

В чем заключается метод оксидации

Большинство металлических веществ вступает в активную фазу с различными химикатами. В ряде случаев она происходит с выделением стороннего вещества, которое может стать защитой для основного изделия. В рассматриваемом способе возникает оксидная пленка после нанесения на поверхность специального раствора.

Жидкость под влиянием окислительно-восстановительной реакции приводит к созданию верхнего слоя, который увеличивает коррозийную стойкость, а также декорирует плоскость.

Следует отметить, что разновидностей процесса несколько, они выбираются в зависимости от того, какого эффекта нужно добиться, а также – какой материал подвергается обработке. Посмотрим более внимательно за видами.

Классификация

Химико-термическая обработка стали подразделяется на основе фазового состояния среды насыщения на жидкую, твердую, газовую.

В первом случае диффузия происходит на фрагментах контакта поверхности предмета со средой. Ввиду низкой эффективности данный способ мало распространен. Твердую фазу обычно используют с целью создания жидких или газовых сред.

Химико-термическая операция в жидкости предполагает помещение предмета в расплав соли либо металла.

При газовом методе элемент насыщения формируют реакции диссоциации, диспропорционирования, обмена, восстановления. Наиболее часто в промышленности для создания газовой и активной газовой сред используют нагрев твердых. Удобнее всего проводить работы в чисто газовой среде ввиду быстрого прогрева, легкого регулирования состава, отсутствия необходимости повторного нагрева, возможности автоматизации и механизации.

Как видно, классификация по фазе среды не всегда отражает сущность процесса, поэтому была создана классификация на основе фазы источника насыщения. В соответствии с ней химико-термическая обработка стали подразделена на насыщение из твердой, паровой, жидкой, газовой сред.

По температурному режиму ее классифицируют на высоко- и низкотемпературную. Во втором случае производят нагрев до аустенитного состояния, а в первом — выше и оканчивают отпуском.

Наконец, химико-термическая обработка деталей включает следующие методы, выделяемые на основе технологии выполнения: цементацию, азотирование, металлизацию, нитроцементацию.

Диффузионная металлизация

Это поверхностное насыщение стали металлами.

Возможно проведение в жидкой, твердой, газовой средах. Твердый метод предполагает использование порошков из ферросплавов. Жидкой средой служит расплав металла (алюминий, цинк и т. д.). Газовый метод предполагает использование хлористых металлических соединений.

Металлизация

Металлизация дает тонкий слой. Это объясняется малой интенсивностью диффузии металлов в сравнении с азотом и углеродом, так как вместо растворов внедрения они формируют растворы замещения.

Такая химико-термическая операция производится при 900 — 1200°С. Это дорогостоящий и длительный процесс.

Основное положительное качество — жаростойкость продуктов. Ввиду этого металлизацию применяют для производства предметов для эксплуатационных температур 1000 — 1200°С из углеродистых сталей.

Первая химико-термическая технология придает материалу стойкость к окалине коррозии, однако на поверхности после нее остается алюминий. Алитирование возможно в порошковых смесях либо в расплаве при меньшей температуре. Второй способ быстрее, дешевле и проще.

Хромирование тоже увеличивает стойкость к коррозии и окалине, а также к воздействию кислот и т. д. У высоко- и среднеуглеродистых сталей оно также улучшает износостойкость и твердость. Данная химико-термическая операция в основном производится в порошковых смесях, иногда в вакууме.

Основное назначение борирования состоит в улучшении стойкости к абразивному износу. Распространена электролизная технология с применением расплавов боросодержащих солей. Существует и безэлектролизный метод, предполагающий использование хлористых солей с ферробором или карбидом бора.

Сицилирование увеличивает стойкость к коррозии в соленой воде и кислотах, к износу и окалине некоторых металлов.

Термическое оксидирование

Представим таблицу с некоторыми сплавами, которые наиболее часто подвергают оксидации:

Название	Температура, °с	Особенности, назначение, использование
Низколегированные стали или железо	300-350	Второе название – воронение. Очень распространенный способ, основная его задача – декоративная металлообработка, так как деталь приобретает черный (вороной) цвет. Пример применения – создание стрелкового оружия. Еще одно преимущество – исходные размеры сохраняются, потому что оксидная пленка образуется очень тонкая, не более одного-полутора микрона.
Легированные стальные элементы	до 700	Нанесение состава занимает продолжительный период – не менее 1 часа.
Железоникелевые магнитные сплавы	400 – 800	Процесс длится на протяжении 0,5 – 1,5 часов. Возникает слой, который считается диэлектриком, поэтому от просто необходим при создании электрических полупроводников.
Кремний	800 – 1200	Процедура имеет название термокомпрессионной. Она проходит под большим давлением до 107 па. Подвергаемые ей изделия необходимы в электронике.

Импульсное лазерное излучение

Когда нагрев происходит не в печи, как при термическом методе, а с помощью лазера, то результат получается хороший, хоть и процесс – более трудный. До настоящего момента проводятся исследования, какие материалы как следует подвергать воздействию луча, но одним из вариантов является импульсы – то есть короткая подача потока на участок с постепенным смещением головки установки.

Непрерывное излучение

В таком случае обрабатываются только прочные стали, которые не боятся перегрева под постоянным воздействием. На зону направляется луч, который непрерывно перемещается по всей области оксидирования. Соответственно, нагрев получается очень значительный.

Самостоятельное оксидирование

Описываемый здесь способ создания защитного покрытия на изделиях из стали доступен каждому. Сначала деталь зачищается и полируется. Далее с поверхности нужно убрать окислы (сделать декапирование). Деталь Декапируют в течение минуты с помощью 5%-ного раствора серной кислоты. После погружения, деталь нужно промыть в теплой воде и перейти к пассивирование (5-минутное кипячение в растворе литра обычной воды с разведенными в ней 50 г хозяйственного мыла). Таким образом, поверхность подготовлена к процедуре оксидирования.

Последовательность дальнейших действий:

1. 1. Берем емкость с эмалевым покрытием. Она не должна быть поцарапана, на ней не должно быть сколов.
   2. Наливаем в емкость литр воды и добавляем в нее 50 граммов едкого натра.

1. Ставим емкость на огонь и нагреваем раствор примерно до 150 градусов.

Через 1,5 часа деталь можно извлекать — оксидирование закончено.

Хим оксидирование стали: преимущества

Теперь перечислим особенности, которых можно добиться, если использовать технологию создания оксидной пленки с помощью химикатов.

Надежное покрытие антикор

Стальная деталь фактически становится нержавейкой.

То есть ржавление хоть и не полностью исключено, но очень значительно заторможено.

Хорошие электрические изоляторы

После химической обработки можно ожидать, что поверхность совсем или частично перестает проводить ток. Все будет зависеть от того, какой раствор был взят, в какой концентрации и пр.

Тонкий, но стойкий поверхностный слой

Интересно, что может быть достигнута пленочка, толщиной всего в 200 мкм. Но это не делает ее более восприимчивой к механическим или иным вредителям.

Оригинальная цветовая гамма

Это больше признак анодирования.

Но мы отметим, что после процедуры можно получить не только черный цвет, но и переливчатые волны от желтого к темно-синему, как на фото.

Электрохимическое оксидирование

Электрохимическое оксидирование нержавеющих сталей способ, который нашел широкое распространение в промышленности. Заключается он в том, что детали подвешиваются на специальные держатели. На этом приспособлении они опускаются в раствор с щелочью, после чего ванна, в котором он находится, присоединяется к отрицательному катоду. Детали подсоединяются к положительному аноду. При пропускании постоянного тока, согласно курсу физики, происходят процессы электролиза, сопровождающиеся повышением температуры. Скорость нанесения и толщина появляющейся пленки зависит от множества факторов. Основные влияющие факторы:

1. Плотность протекающего тока.
2. Электропроводность раствора, в который помещены детали
3. Температура электролита
4. Геометрия и конфигурация детали

Сложная геометрия, острые углы, изогнутые формы в контурах детали приводят к различию потенциалов, возникающих на поверхности нержавеющей стали и соответственно приводят к разности толщин пленки. Для таких деталей целесообразно использование предыдущего метода оксидирования.

Термины, определения, виды оксидирования нержавеющей стали

По определению под этим термином понимают создание пленки из оксидов на поверхности нержавеющей стали вследствие реакций окислительно-восстановительного характера. Помимо защитной функции, декоративной отделки, применение этого процесса задействовано при необходимости создания диэлектрических слоев и изменения поверхностных физических процессов происходящих в среде высоких магнитных и электрических полей. В зависимости от того каким способом было получено оксидирование различают:

• Термический процесс
• Химическое воздействие
• Электрохимический процесс
• Плазменное оксидирование

Рассмотрим эти процессы более подробно.

Видовое разнообразие

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

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

Как выполняется химическое оксидирование промасливанием?

Как и другие методы обработки, этот процесс предполагает намеренное окисление поверхностного слоя изделий в специальных растворах. Оксидирование проходит в несколько этапов, первым из которых является очистка и обезжиривание деталей. Она включает в себя химическую обработку, горячую и холодную промывку, травление.

Следующий этап — это собственно оксидирование. На данном этапе обработанные и отсортированные детали погружаются в специальную ванну, наполненную раствором, состоящим из концентрированного щелочного раствора, железа и воды. На всем протяжении этого этапа поддерживается определенная температура. После этого происходит повторная промывка и просушка.

Завершающий этап — это пропитка сухих деталей промышленным маслом. Этот процесс является решающим, так как без него поверхность будет обладать высокой пористостью и не сможет обеспечить необходимого уровня защиты.

Гальваническое покрытие хим.окс.прм может применяться практически для всех видов металлических изделий. Наиболее часто обработке подвергаются:

• метизы;
• крепежные элементы;
• такелаж;
• скобяные изделия;
• сборочные единицы;
• пруточные детали и так далее.

Зачастую воронение применяют для улучшения внешнего вида декоративных элементов. В результате нанесения дополнительного защитного покрытия поверхность детали приобретает глубокий темный цвет, который не бликует.

В чем заключается метод оксидации

Большинство металлических веществ вступает в активную фазу с различными химикатами. В ряде случаев она происходит с выделением стороннего вещества, которое может стать защитой для основного изделия. В рассматриваемом способе возникает оксидная пленка после нанесения на поверхность специального раствора.

Жидкость под влиянием окислительно-восстановительной реакции приводит к созданию верхнего слоя, который увеличивает коррозийную стойкость, а также декорирует плоскость. Следует отметить, что разновидностей процесса несколько, они выбираются в зависимости от того, какого эффекта нужно добиться, а также – какой материал подвергается обработке. Посмотрим более внимательно за видами.

Хим оксидирование стали: преимущества

Теперь перечислим особенности, которых можно добиться, если использовать технологию создания оксидной пленки с помощью химикатов.

Надежное покрытие антикор

Стальная деталь фактически становится нержавейкой.

То есть ржавление хоть и не полностью исключено, но очень значительно заторможено.

Хорошие электрические изоляторы

После химической обработки можно ожидать, что поверхность совсем или частично перестает проводить ток. Все будет зависеть от того, какой раствор был взят, в какой концентрации и пр.

Тонкий, но стойкий поверхностный слой

Интересно, что может быть достигнута пленочка, толщиной всего в 200 мкм. Но это не делает ее более восприимчивой к механическим или иным вредителям.

Оригинальная цветовая гамма

Это больше признак анодирования.

Но мы отметим, что после процедуры можно получить не только черный цвет, но и переливчатые волны от желтого к темно-синему, как на фото.

Защита поверхностей из серебра

Оксидирование серебра — это способ обработки серебряных изделий, в ходе которого происходит химическая обработка поверхности сернистым серебром. Толщина слоя приблизительно 1 мкм. Процедура осуществляется в растворах сернистых составов. Самым распространенным раствором считается серная печень.

В результате обработки серебро получает состаренный вид. Его цвет — от светло-серого до черного или коричневого. При этом на интенсивность цвета влияет толщина нанесенного слоя. Отрегулировать цвет можно в ходе полирования металла — выпуклости становятся светлыми, а впадины — остаются более темными. Контрастность позволяет подчеркнуть рельеф изделия. Оксидированное серебро иногда путают с черненным, хотя методика обработки поверхности в этих случаях отличается.

Технология оксидирования

Технология заключается в том, чтобы создать такие условия, чтобы на металлической поверхности образовалась оксидная пленка, предотвращающая проникновение кислорода и воды. Для этого используются специализированные растворы и подводится электрический ток при необходимости. Процесс может проводиться и холодным методом и горячим. Выбор метода зависит от вида металла.

Перед началом процедуры все металлы проходят подготовку. Это является первым этапом. На нем с поверхности удаляются все загрязнения. Также она обезжиривается.

Читать также: Как сделать простую коптилку

Затем металл опускают в ту или иную среду и под действием внешних агрессивных условий определенного вида на них образуется плотная оксидная пленка.

Сложности работы по чернению, связанные с нержавеющей сталью

Все описанные выше способы идеально подходят для черных сплавов и мало легированных сталей. Требуется особый подход, комплекс мероприятий для чернения нержавеющей стали, как условно инертного сплава. Разрозненные данные в литературе о прямом чернении нержавеющей стали противоречивы и на практике не всегда срабатывают. В производственных масштабах принято решать этот вопрос двухэтапным подходом. Первый этап анодирование нержавеющей стали другим, более склонным к оксидированию металлом. В основном это никель, реже медь. Второй этап оксидирование полученной поверхности. Химиками многих стран ведется разработка специальных пассивирующих паст, составов для чернения нержавеющих сталей, способных склонять их к оксидированию.

Для нанесения декоративной пленки, неработающей при перепаде температур, на поверхности, не испытывающей больших механических нагрузок, можно применить следующий способ оксидирования:

1. Травление в 10% растворе щавелевой кислоты
2. Промывка и обработка в 1% растворе сульфида натрия до необходимой степени чернения
3. Промасливание образца из нержавеющей стали.

Исходя из представленной информации, можно сделать вывод, что использование чернения для нержавеющей стали носит характер коммерческого декоративного покрытия. Использование оксидирования для достижения более высоких характеристик металла неоправданно и не может быть гарантированно. Для получения пленок защитного характера, расширяющих область применения нержавеющих сталей, стоит рассматривать другие способы и методы.

Оксидирование своими руками

Делать защитное покрытие в домашних условиях проще всего по старинному рецепту. Для этого стальной предмет следует очистить от всех видов загрязнений, протравить в слабом растворе кислоты. Любое оставшееся пятно будет препятствовать процессу оксидирования стали.

1. Нагреть конструкционную сталь до 300 ⁰C. Легированные и углеродистые стали требуют более высоких температур. Чем больше легирующих элементов, тем сильнее следует греть.
2. Опустить горячую заготовку в льняное масло на 8–18 минут.
3. Для получения плотного слоя, надежно защищающего сталь от ржавчины, и создания изоляционного слоя, процедуру следует повторить 4–6 раз.

Каленые стали при нагреве до температуры выше 300 ⁰C могут отпуститься – стать мягче. Поэтому металл после закалки греют индуктором токами ТВЧ до 250–280 ⁰C. Если нет возможности нагреть только поверхность заготовки, температуру снижают до 220–250 °C, увеличив количество нагревов и погружений.

Оксидирование стали – интересный процесс. С его помощью можно самостоятельно защитить от коррозии небольшие изделия, крепеж в автомобиле и других устройствах.

Какой метод больше всего понравился нашим читателям и что они готовы применить на практике? Нам интересно ваше мнение.

Что дает процесс

Производители деталей из металла знают, что основная проблема, почему их продукция быстро выходит из строя, – это образование коррозии. Дело в том, что фактически любое вещество, обладающее металлическими свойствами, достаточно сильно подвергается влиянию внешней среды. Это влажность, температурные перепады, солнечное излучение, реакции с кислородом, а также загрязнения и естественный износ. Посмотрим, что дает оксидирование для производителей.

Антикоррозийные свойства

Даже при постоянном нахождении на улице под дождем и при контакте с воздухом не происходит ржавления. Это очень актуально для элементов корпуса автомобилей и других предметов, которые преимущественно эксплуатируются вне помещения.

Ограничение воздействия внешней среды

Есть некоторые средства, которые являются агрессорами по отношению к металлу. Проще говоря, они разрушают его поверхность и даже проникают более глубоко в структуру, нарушая целостность. Это пары химикатов или жидкости, а также самый обыкновенный ультрафиолет.

Электроизоляционные характеристики

Ряд деталей должен стать диэлектриком, то есть не пропускать электричество. С такой задачей отлично справляется создаваемый диэлектрический слой.

Придание оригинального декоративного вида

Это может быть черный глянцевый блеск или более экзотический перелив различных цветов. Смотрится очень красиво, причем практичность остается такой же высокой.

Хим оксидирование стали: преимущества

Теперь перечислим особенности, которых можно добиться, если использовать технологию создания оксидной пленки с помощью химикатов.

Надежное покрытие антикор

Стальная деталь фактически становится нержавейкой.

То есть ржавление хоть и не полностью исключено, но очень значительно заторможено.

Хорошие электрические изоляторы

После химической обработки можно ожидать, что поверхность совсем или частично перестает проводить ток. Все будет зависеть от того, какой раствор был взят, в какой концентрации и пр.

Тонкий, но стойкий поверхностный слой

Интересно, что может быть достигнута пленочка, толщиной всего в 200 мкм. Но это не делает ее более восприимчивой к механическим или иным вредителям.

Оригинальная цветовая гамма

Это больше признак анодирования.

Но мы отметим, что после процедуры можно получить не только черный цвет, но и переливчатые волны от желтого к темно-синему, как на фото.

Оксидирование металла

Процесс оксидирования применяют для создания декоративных и защитных покрытий на поверхности металла. Суть этого процесса заключается в образовании защитной пленки в результате окислительно-восстановительных химических реакций. Качество оксидирования металла можно грубо проверить «на глазок» и на ощупь. Если после оксидирования на изделии видны светлые пятна, или же при попытке протереть поверхность металла салфеткой или рукой пленка стирается, то налицо явное нарушение технологии оксидирования.

Существуют следующие разновидности оксидирования: • Термическое; • Химическое; • Электрохимическое, которое еще называют анодным оксидированием; • Плазменное.

При термическом оксидировании изделия подвергают нагреванию в присутствии кислорода или водяного пара. Одним из наиболее распространенных способов термического оксидирования является воронение низколегированных сталей и железа. Воронение производят при температуре до 350 °С. В настоящее время этот способ используют главным образом в качестве декоративной отделки. Легированные стали подвергают более сильному нагреванию (от 400 до 700 °С) на протяжении часа, а железоникелевые магнитные сплавы нагревают от 400 до 800 °С от получаса до полутора часов. Термическое оксидирование – неотъемлемый этап создания полупроводников, которые таким образом получают защиту (в виде диэлектрической пленки) от неблагоприятных внешних воздействий. Уже на протяжении трех десятков лет существует такая разновидность термического оксидирования, как термокомпрессионное. Оно применяется для кремниевых структур и осуществляется при повышенном давлении (до 107 Па) и температурах от 700 до 1200 °С.

Химическое оксидирование подразумевает использование растворов или расплавов различных окислителей (хроматов, нитратов, фторидов). В качестве примера можно привести химическое оксидирование алюминия. Трудоемкость этого метода значительно ниже, чем при анодировании, но и защитные свойства оксидной пленки тоже меньше. Процесс подготовки к химическому оксидированию состоит из следующих этапов: расконсервации; монтажа деталей на подвесках; химического обезжиривания; промывки в теплой и холодной проточной воде; травления в растворе едкого натра; отмывание в теплой и холодной водах; осветления в азотной кислоте; удаления азотной кислоты и ее солей промыванием в воде. Оксидирование алюминия химическим способом требует тщательного соблюдения технологических процессов, отклонение от которых (будь то даже незначительное изменение состава окислителей, или жесткая вода для промывки) приведет к созданию дефектов оксидной пленки. Химическое оксидирование черных металлов проводят при температуре от 30 до 100 °С с применением смесей из ортофосфорной (или азотной), соляной кислот с добавками Ca(NO3)2, Mn, а также в расплавах, состоящих из нитрата и нитрита натрия с добавлением оксида марганца (MnO2) при температурах от 250 до 300 °С. При использовании фосфорной кислоты цвет пленки получается темно-зеленый, а при использовании фторсиликатного раствора – золотистый (от желтоватого до коричневого).

Анодное оксидирование (электрохимическое оксидирование) требует применения жидких или твердых электролитов. Поверхность окисляемого металла имеет положительный заряд, то есть представляет собой анод, откуда и пошло название метода. Толстые оксидные слои получаются при использовании CrO3 и растворы серной кислоты. Для получения тонких пленок при электрохимическом оксидировании предпочтительно использование растворов Н3ВО3 и Н3РО4. Одним из наиболее перспективных видов электрохимического оксидирования является микродуговое оксидирование. При этом виде оксидирования применяется импульсный ток, в отличие от постоянного при анодном оксидировании. Напряжение доходит до 1000 В, что на порядок выше и используются не кислотные электролиты, а слабощелочные. Преимущества микродугового оксидирования перед анодным заключаются в большей экологичности электролитов, отсутствии необходимости предварительной подготовки поверхности изделия, в простоте технологии и компактности оборудования для оксидирования.