Воронение металла в домашних условиях. обработка

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:

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.

Читать также: Схемы регулировки оборотов двигателя переменного тока

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.

Традиционное чернение (чернь)

Вкратце, суть традиционного чернения (англ. blackening, blackened silver, исторически — ниелло, итал. niello, от лат. nigellus, уменьшит. от niger — чёрный) такова: «чёрный» сплав серебра, меди, свинца и серы вплавляют в основной металл. Сплав для чернения вплавляют в углубления (примерно 0,3 мм), сформированные одним из приемов на выбор — гравировкой, чеканкой, травлением изделия или выдалбливанием. Под нагревом происходит химическая реакция между серебром и вплавляемой смесью. В результате кроме новых декоративных свойств, черненое изделие получает и практические: оно не тускнеет и не требует особого ухода. Палитра черни широка — от серебристо-серых до чёрно-бархатных тонов.

Чернь очень красива и на высокопробном золоте, и на серебре (вот, например, черненые работы в технике ниелло итальянского ювелира Гиги Мариани). На меди, низкопробном серебре, латуни чернь крошится и отпадает. Однако вывести качественный, «не слетающий» состав черни для золота крайне сложно, поэтому чернь на этом благородном металле редка. В обычной практике с древних времен чаще всего используется чернение серебра – изысканно и долговечно. Ну а если всё-таки вам хочется золота? Защитив специальным лаком участки с уже готовой чернью, можно вызолотить серебро — чем не выход!

Техники традиционного чернения серебра

Пожалуй, приём чернения металлов схож с техникой выемчатой эмали. Но, в отличие от покупных эмалевых составов, черневой нужно готовить самостоятельно (и сразу же наносить и обжигать).

Фабричная гальванизация — будни современной технологии, но не так уж и давно способы чернения серебра были иные. Упомянем три:

так называемый германский
дореволюционно-российский и
современный московский

В «германском» рецепте в медно-серебряный сплав медленно вливают свинец, хорошо перемешивая. Тройной сплав при постоянном помешивании выливают в нагретый серный порошок, размешивая для хорошего взаимодействия частей. Затем смесь выливают в воду. Застывшие куски черни тонко растирают в фарфоровой ступке в нужной дозе, — только свежую влажную черневую массу можно наносить на изделие.

Согласно «русскому» рецепту, тройной сплав не выливают в серный порошок, а порциями добавляют серу в сплав, выливая после готовую чернь не в воду, а на чугунную сковороду. Этот твёрдый «блин» дробят на куски и вновь переплавляют с добавлением серы и флюса. И так до трех раз, если нужна чернь экстра-класса. Готовую чернь толкут в ступках и просеивают через мелкое сито.

Третий — авторский рецепт профессора А. Г. Спасского (Московский институт цветных металлов); готовят отдельно сернистое серебро, сернистую медь и сернистый свинец и сплавляют их вместе в нужных пропорциях. За тем строго определённым образом плавят и остужают.

Способы нанесения черни

Учебники для ювелиров (например, «Технология ювелирного производства, В.П.Луговой, 2013) повествуют , что есть два способа нанесения черни — сухой и мокрый. При сухом — поверхность смачивают необходимым раствором и наносят порошок черни тончайшего помола

Осторожно просушивают, обжигают в муфеле (300—400° С). При мокром способе состав накладывают в виде сметанообразной кашицы, разведенной водой

Смесь кисточкой или шпателем густо и плотно наносят в углубления. Ждут испарения воды. После, при накаливании в муфеле, чернь размягчается, расплавляется, затекает в рисунок и покрывает предмет. Это знак вынимать предмет из печки. Небольшие украшения можно расплавлять паяльным пистолетом. Приток тепла концентрируют на основном металле, и нагревать его лучше с обратной стороны. Когда масса расплавляется, нагрев завершают.

Теперь изделие «подчищают» шабровкой или опиливанием напильником («выснимка») до появления рисунка. Главное — не захватить и не спилить сам орнамент. Затем изделие шлифуют и полируют, проявляя весь рисунок. Часто фон предмета дополнительно гравируют или канфарят (канфарение — нанесение точек, штрихов или насечек на поверхность металла).

Обработка при помощи химического оксидирования

Наиболее часто обработку поверхности металла проводят при помощи химического оксидирования.

Данный способ достаточно эффективен и, при соблюдении технологии, позволяет добиться высокого качества конечного результата.

В основе данного способа воронения металла лежит способность металла к окислению.

Видео:

На предварительном этапе необходимо выполнить механическую обработку поверхности заготовки, а также полностью ее обезжирить.

После этого следует правильно приготовить соответствующий раствор.

Для этих целей следует взять определенных размеров емкость, которая обязательно должна быть изготовлена из фарфора.

Далее в нее наливается сто миллилитров обыкновенной водопроводной воды, после чего добавляется небольшое количество азотнокислого натрия и около ста граммов технической соды.

После этого раствор следует тщательно перемешать и проследить, чтобы в нем растворились все компоненты.

Полученную смесь следует нагреть до температуры порядка ста сорока градусов по Цельсию, и погрузить в нее заготовку примерно на тридцать минут.

После того как заданное время истечет, деталь извлекается из раствора и тщательно промывается дистиллированной водой.

Далее следует ее тщательно высушить и при помощи мягкой кисточки обильно смазать машинным маслом, добившись однородности слоя.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Советы по никелированию в домашних условиях

Обработанная таким образом поверхность металла приобретет ярко выраженный черный отлив с синим оттенком.

Если воронение было выполнено правильно и в соответствии с технологией, то металл станет гладким и не требующим последующей полировки.

На видео, которое размещено в разделе, можно увидеть, как в домашних условиях выполняется обработка металлической поверхности с использованием химического раствора.

Чего можно достичь воронением?

В результате проведенной работы на поверхности появится пленка из окиси железа. Размеры ее толщины полностью зависят от используемой технологии. Она может составлять 1-10 микрометров. Используя метод воронения металла, вы можете решить следующие задачи:

защитить покрытие от коррозии, т. к. на воронёных поверхностях не появляется ржавчина;
придать изделию более презентабельный вид.

Можно получить требуемое покрытие множеством способов. Но самыми популярными из них являются щелочное, термическое или кислотное воронение. Для самостоятельной работы идеально подходит щелочная обработка. Для этого понадобится вода, цифровые весы, нитрат натрия и гидроксид натрия. Также потребуется защитная маска и перчатки для личной безопасности.

Для работы используйте только нержавеющую посуду. Воронение стали проводится при соблюдении определенного температурного режима. Раствор поддерживают в кипящем состоянии, из-за чего с ним нужно работать предельно аккуратно.

Для создания прочного покрытия стали в домашних условиях процесс длится не менее 1,5 часов. Перед тем как приступить к чернению, поверхность необходимо обезжирить растворителем. Цвет защитной пленки определяется временем прогрева, в результате чего он будет постоянно меняться. Чтобы избежать сильного перепада оттенков, поверхность полностью погружают в раствор.

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.

Применение ржавого лака

Данное средство для воронения часто используется для получения гладкой и ровной поверхности. В него входит стальная стружка, но ее можно заменить на стружку чугуна. При этом финансовые вложения будут минимальными. В данном случае обрабатываемую деталь необходимо поместить в химическое средство. В результате проявляется рыжая или черная окись железа. Эта инструкция, как средство для холодного воронения, дает долгоиграющий и эффективный результат.

Для начала металл подвергают механической обработке и обезжиривают. Затем изделие укладывают в специальный состав. Средство для воронения готовят в фарфоровой емкости

При этом важно работать в перчатках, чтобы защитить кожу. Состав делается с использованием соляной кислоты

Ее в небольшом количестве вливают в емкость. Она смешивается с металлическими опилками, азотной кислотой и железной ржавчиной.

Смесь хорошо размешивают, пока не прекратится химическая реакция, которая сопровождается выделением газа. В смесь в равных пропорциях добавляют воду и обычную водку. В завершении ее оставляют на определенное время, пока она не отстоится. Затем ее сливают, чтобы убрать окалины и соли, выпавшие в осадок.

Когда смесь будет готова, в нее укладывают обрабатываемое металлическое изделие. Его держат до того момента, пока не приобретет черный цвет. После этого его промывают под сильным напором проточной воды.

На видео: воронение ржавым лаком.

Особенности воронения металлов

В промышленных условиях чернение верхнего слоя металла снимают, путем изменения его структурного состава.

Кроме этого, особым способом накладывается защитное покрытие, обеспечивающее качественную защиту от коррозии.

Использовать в домашних условиях промышленные методы борьбы с ржавым металлом не только невозможно, но и экономически невыгодно.

Видео:

Самостоятельно горячее или холодное покрытие выполняется путем нанесения на поверхность металла некоторых специальных составов, которые не только снимают его чернение, но и образуют тонкую защитную пленку.

Средство для воронения можно приобрести в любом специализированном магазине, причем, в достаточно широком ассортименте.

Так, достаточно качественного результата позволяет добиться воронение в селитре, кроме этого, эффективно снять чернение с металла позволяет специальный карандаш для воронения.

В некоторых случаях можно воспользоваться ортофосфорной или лимонной кислотой, а также приготовить раствор для обработки нержавеющей стали на масле.

В первую очередь, выполняется тщательная шлифовка и зачистка металлической поверхности. После этого проводится обезжиривание, для чего используется специальный раствор.

Далее следует аккуратно нанести выбранное средство для воронения. На завершающем этапе выполняется финишная обработка металлической поверхности.

Следует отметить, в зависимости от детали, ее технических характеристик, а также выбранного способа для воронения, могут возникать определенные нюансы и тонкости, однако общий алгоритм действий всегда остается неизменным.

Также следует запомнить, что после проведения обезжиривания обрабатываемой поверхности, к ней нельзя прикасаться, а это значит, что всю работу лучше всего выполнять в резиновых перчатках.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Разновидности станков для гибки проволоки

Воронение нержавеющей стали

Защитный слой, который появляется после воронения, способен сделать поверхность прочной и стойкой к любым механическим и химическим воздействиям, что особенно полезно для постоянно эксплуатируемого оборудования или машины. Химическое оксидирование стали в домашних условиях проводится без помощи специалистов, если следовать всем правилам пошаговой инструкции.

В помещении, где будет проходить окрашивание обязательно должна быть предусмотрена искусственная вентиляция, ведь через открытые окна или двери может залететь мелкий мусор, который осядет на поверхность металла как раз в процессе чернения

О попадании пыли на изделие важно помнить, если проводится полировка или шлифовка в непосредственной близости от высыхающей детали. Температура в помещении должна быть комнатной и постоянной независимо от времени года на улице

Специалисты в сфере окрашивания уже давно изучили, как заворонить металл в домашних условиях, поэтому следует придерживаться установленной процедуры и изменять её только при несовместимости с материалом. Свои правила вводят в практику только после долгого изучения и многократного применения новой методики воронения.

Качество чернения стальной поверхности зависит от нескольких условий:

Участок окрашивания должен быть в нормальном состоянии. Невозможно получить идеальный эффект воронения, если металл ржавый, имеет явные деформации, дыры, переломы и т. д.
Любое химическое соединение вступает в контакт с очищенной поверхностью и поэтому любые частицы грязи обязательно необходимо удалить.
Качество зависит и от структуры металла.
При выполнении всех требований по механической и термической обработке.

Это основные условия, которые оказывают прямое влияние на соединение химической смеси со стальной или алюминиевой поверхностью.

Сложность окрашивания различных деталей в основном зависит от их размера и формы. Небольшие изделия, элементы оружия и части машины легко покрыть в домашних условиях вороным цветом, используя простую фаянсовую, стеклянную или фарфоровую ёмкость. Большие предметы окрасить будет проблематично без использования специального оборудования. Как минимум, может потребоваться небольшой кран или подвесная машина, равномерно опускающая металл в кипящую воду или раствор, через который пропускают ток.

Воронение металла это отличный способ защитить его от внешних повреждений и одновременно придать пикантный и уникальный вид. Особенно такой способ подходит для окрашивания деталей машины, оружия или публичных предметов

Сделать всё можно и своими руками, но важно не забывать о правилах процесса воронения и соблюдения безопасности

Обработка окислителем

Метод окисления чаще проводится специалистами в лабораториях, где можно найти необходимые реагенты: азотнокислый калий и гидроксид натрия. Изделие предварительно подготавливается. С помощью стальной ваты обрабатываются поверхности, которые будут ворониться. Далее происходит сам процесс окрашивания:

на 10-15 минут оружие помещается в очистительный состав для удаления смазочных материалов, грязи, масла. В качестве очищающего средства для воронения можно использовать трифосфат натрия, денатурированный спирт или керосин;
смойте очиститель под проточной холодной водой, но держите изделие дольше 2 минут. Кухонное моющее средство смывается горячей водой;
с помощью стальной проволоки оружие и его отдельные детали погружаются в приготовленный раствор. Мелкие элементы можно погрузить с помощью сита. Раствор для горячего воронения нагревается до температуры 135 градусов. Ствол оружия погружается под наклоном. Так можно избежать образование воздуха во внутрь;
сито с мелким деталями время от времени нужно двигать, чтобы они равномерно окрасились;
время выдержки в растворе для воронения составляет от 15 до 30 минут. Ориентироваться нужно по цвету. Когда изделие приобретет желаемый оттенок, его вынимают и промывают в холодной воде;
промытые детали и основное изделие помещают в емкость с кипящей водой для удаления остатков химических реактивов. Держат в кипятке оружие до 15 минут. Детали с фигурной резьбой до получаса;
в завершении вороненные детали помещаются в резервуар с водоотталкивающим маслом. В процессе эксплуатации оно будет защищать изделия от коррозии и различных загрязнений.

В качестве очищающего средства для воронения используют керосин

Плюс воронения путем окисления в том, что результат достаточно долговечный. Ножи, обработанные таким способом становятся защищенными без разрушения твердости металла. Недостаток заключается в том, что метод достаточно дорогостоящий и не подходит для тех, кто не владеет хотя бы поверхностными знаниями химии.