2.1 Оксидирование металлов

Оксидирование стали (вороне́ние) — процесс получения на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя окислов железа толщиной 1-10 мкм. От толщины этого слоя зависит его цвет — т. н. цвета побежалости, сменяющие друг друга по мере роста плёнки

Существуют следующие виды воронения:

щелочное — воронение в щелочных растворах с окислителями при температуре 135—150 °C;

кислотное — воронение в кислых растворах химическим или электрохимическим способами;

Структура покрытия мелкокристаллическая, микропористая. Для придания блеска, а также улучшения защитных свойств окисной плёнки её также пропитывают маслом (минеральным или растительным).

Табл. 1.

Легированную и высоколегированную сталь выдерживают в растворе дольше в полтора раза, чем указано в таблице. В третьем растворе нитрит натрия можно не прибавлять, а взять 25 г нитрата натрия. Раствор № 7 готовят без воды, а нагревают смесь скипидара с серой на водяной бане. Чтобы оксидная пленка на детали сложной формы была одинаковой толщины, ее через каждые 25-30 мин вынимают, всполаскивают водой и погружают снова другим боком.

После оксидирования деталь промывают в горячей воде и погружают на 1-2 мин в раствор хромпика (100—120 г/л), нагретый до температуры 60-70 °С. Можно также промыть деталь в проточной воде, а потом прокипятить на протяжении 3—5 мин в растворе хозяйственного мыла (20-30 г/л). После этого деталь высушивают, смазывают машинным маслом и вытирают. Сталь оксидируют в различные цвета в растворах, состав которых приведено в таблице 2.

Табл. 2

Раствор № 4 сначала готовят из двух частей – в половине воды растворяют гипосульфит, а во второй – уксуснокислый свинец. Растворы смешивают, нагревают до кипению, опускают подготовленные к покрытию детали и снова кипятят до появлению синего или темно-синего цвета.

В раствор № 5 деталь не погружают, а мягкой кистью смачивают всю ее поверхность и дают высохнуть. Так повторяют несколько раз, пока поверхность не приобретет желаемый красный цвет. Если при этом появятся ржавые пятна, их осторожно снимают влажной кисточкой и снова наносят раствор.
Раствор № 6 – это электролит, т.е. оксидирование в нем проводят под действием электрического тока плотностью 1-1,5 А/дм2, напряжением б—8 В. Как анод используют свинцовую пластину, площадь которой в 1,5 раза больше площади детали. Закончив оксидирование любым раствором, кроме № 6; детали обрабатывают, как и после оксидирования, в черный цвет, а после электролитического оксидирования (№ 6) их просушивают при температуре 100— 110 ° С.

Оксидирование меди и медных сплавов
Оксидные покрытия на меди используются для чернения и соответственно увеличения светопоглощения деталей оптических приборов, для декоративной отделки деталей, повышения прочности при склеивании. Для оксидирования применяют химический и электрохимический способы.

Электрохимическое оксидирование меди и медных сплавов производят в растворе

Состава, г/л:

Едкого натрий 125...200 г/л

при /= 80...90° С и анодной плотности тока 1,5...2,5 А/дм2.

Длительность процесса 10...20 мин.

Детали сначала выдерживают в электролите без тока в течение 1...2 мин, затем включают ток и 3...5 мин ведут электролиз при плотности тока 0,1...0,5 А/дм2, после чего повышают ее до номинального значения. Катоды — нержавеющая сталь.

Для химического оксидирования применяют раствор состава г/л:

надсернокислый калий -15...30 г/л

едкий натрий 50... 100 г/л.

Медные детали погружают в раствор, нагретый до 55...65° С, на 5... 10 мин. Латунные и бронзовые детали перед оксидированием покрывают слоем меди 3...4 мкм. Применение растворов, содержащих надсернокислый натрий, нежелательно для тонкостенных деталей, работающих под нагрузкой.
Для оксидирования латуни применяют раствор следующего состава г/л:

углекислая основная медь CuC03 • Си(ОН)2 — 50 г/л,

аммиак (25%-ный) — 200 мл/л.

Температура раствора 18...25° С,

продолжительность оксидирования 20...30 мин.

Оксидирование цинка, его сплавов и оцинкованных изделий можно выполнять термически-химическим и химическим способами. При первом способе очищенную и обезжиренную поверхность смачивают раствором, приготовленным из равных частей за массой 25% уксуснокислой меди и 30% уксусной кислоты, и нагревают на протяжении 1-2 мин до температуры 300 °С. Обработку поверхности повторяют дважды.
Для оксидирования химическим способом приготавливают такой раствор, г/л:

Фосфорная кислота………………..2-10
Азотнокислый натрий…………70-100

Обработка детали длится 30—40 мин при температуре 80—100 °С.

Потом изделие промывают, сушат и смазывают.
Алюминий и его сплавы оксидируют химическим и электрохимическим способами в окислительных растворах (табл.3). При оксидировании на поверхности изделия образовывается антикоррозийная пленка из окиси алюминия, которая может иметь разные цвета, а также, может служить основой, которая хорошо поглощает красители.

Табл.3

К раствору № 1 можно прибавить 0,25 части за массой едкого натра, чтобы он глубже проник в металл. После оксидирования деталь погружают на 10-15 мин в 2 %-ной раствор хромового ангидрида температурой 18-20 °С или же промывают ее в воде и кипятят 15-20 мин, чтобы удалить остатки реактивов. Потом деталь сушат. Очень хорошо, если оксидированную поверхность защитить лаком. Оксидируют алюминий до образования пленки с перламутровым блеском так: поверхность изделия очищают от грязи, обезжиривают органическим растворителем и проволочной щеткой (наждачной кожицей № 60 или 80) обрабатывают ее в разных направлениях. Потом деталь нагревают до температуры 80-100 °С, покрывают, нагретым до 90—100 °С 10%-им раствором едкого натрия и сушат на воздухе.

Покрытая прозрачным лаком поверхность не теряет цвета на протяжении трех лет.