Обзор методов оксидирования стали

Оксидирование в домашних условиях

Процедуру можно произвести и в домашних условиях, при этом качество покрытия ничем не будет уступать заводским или фабричным аналогам. Воронением может заняться любой человек, у которого есть в наличии щелочь и окислитель. С помощью таких компонентов производится самое элементарное химическое оксидирование.

Естественно, оксидированный в домашних условиях материал будет уступать своими защитными характеристиками, но значительно повысится его устойчивость в сравнении с первоначальными условиями. Кроме основных особенностей и эстетическая составляющая может значительно пострадать.

Алгоритм домашней обработки:

  1. Сначала поверхность изделия полируется. Нужно убрать все инородные проявления и налет. Очистка должна быть тщательной и равномерной.
  2. Производится декопирование с помощью раствора серной кислоты. Лучше использовать 5%-й состав. Изделие помещается в раствор на одну минуту.
  3. Необходимо вытащить деталь из кислоты и промыть ее в кипяченой, слегка теплой воде. Процедуру при необходимости проделать несколько раз.
  4. После производится пассирование. Деталь помещается в воду с небольшим количеством хозяйственного мыла. Прокипятить изделие в течение нескольких минут.
  5. В эмалированную посуду, которая не имеет никаких нарушений поверхности, заливается вода. Сюда добавляется примерно 50 грамм едкого натра.
  6. Аккуратно уложить изделие в емкость так, чтобы она была полностью покрыта раствором. Нагреть содержимое до 150 градусов. Кипячение производится около двух часов. Может потребоваться и больше времени. Все зависит от температуры нагрева. Только потом завершается процесс обработки.
  7. Далее нужно выложить изделие на ровную поверхность и дать ему остыть. Желательно ограничить площадь соприкосновения элемента с поверхностью. Если изделие поменяло цвет, то металл поддался воронению.

Оксидированные детали существенно изменяют внешний вид и характеристики. Такое воронение соответствует химическому типу покрытия, которое наносится в заводских условиях.


Покрытие оксидной пленкой применяют для различных материалов. В ювелирной промышленности и при создании бижутерии используют оксидирование многих металлов:

Термическое оксидирование

Согласно термину оксидирование происходит при относительно высоких температурах. Величина этого показателя зависит от марки стали. Например, процесс термического оксидирование обычной стали происходит в специальных печах. Внутри создаётся температура, близкая к 350 °С. Класс легированных сталей подвергаются термическому оксидированию при более высоких температурах. Необходимо разогреть заготовку до 700 °С. Обработка продолжается в течение одного часа. Этот процесс получил название воронение стали.


На втором этапе производят оксидирование непосредственно самой нержавеющей стали. Для упрощения процесса оксидирования сегодня ведутся разработки специальных добавок, так называемых пассивирующих паст. Эти составы ускоряют процесс реакции нержавеющей стали.

Анодное оксидирование

Электрохимическое оксидирование (анодная методика) проводится в жидкой или твердой электролитной среде. Такой подход позволяет получить пленки высокой прочности таких видов:

  • покрытия с тонким слоем (толщина — 0,1-0,4 мкм),
  • устойчивые к износу электроизоляторы (толщина — 2-3 мкм),
  • защитные покрытия (толщина 0,3-15 мкм),
  • особые эмалевидные слои (эматаль-покрытия).

Схема анодирования алюминия

Анодирование поверхности окисляемой детали проводится на фоне положительного потенциала. Подобную обработку следует осуществлять, чтобы защитить части микросхем, а также создать на полупроводниках, стали, металлических сплавах диэлектрический слой.

Обратите внимание! В случае надобности, анодирование можно провести самостоятельно, однако необходимо четко придерживаться правил техники безопасности, поскольку в работе применяются агрессивные элементы.

Частный случай электрохимического оксидирования — микродуговое оксидирование. Методика дает возможность добиться уникальных декоративных свойств. Металл обретает дополнительную устойчивость к теплу и стойкость к коррозийным процессам.

Схема микродугового оксидирования от источника питания

Микродуговой метод отличается применением импульсного или переменного тока в слабощелочной электролитной среде. Таким образом, удается получить толщину покрытий в районе 200-250 мкм. Готовое изделие после обработки становится схожим по внешнему виду с керамикой.

Микродуговое оксидирование можно осуществить и самостоятельно, однако понадобится соответствующее оборудование. Особенность процесса состоит в его безопасности для здоровья человека. Именно этот факт обуславливает все большую популярность методики среди домашних умельцев.

Микродуговое оксидирование можно осуществить и самостоятельно, однако понадобится соответствующее оборудование. Особенность процесса состоит в его безопасности для здоровья человека. Именно этот факт обуславливает все большую популярность методики среди домашних умельцев.

Лазерное

Недостаток лазерного оксидирования сталей – в покрытии заготовок только снаружи. В отверстия малого диаметра головка лазерной установки не войдет.


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

Подготовительные действия

Перед проведением процедуры необходимо подготовить рабочее место, требуемые препараты и инструменты. Для создания безопасных условий проводятся следующие мероприятия.

  1. Обеспечивается хорошая приточно-вытяжная вентиляция. Над местом проведения работ рекомендуется установить зонд.
  2. Подготавливается рабочая емкость для полного погружения детали.
  3. Изготавливается емкость из стекла, пластика или фаянса. Она необходима для приготовления растворов, нейтрализующих кислоту и щелочь.
  4. Приобретаются защитные средства: резиновые перчатки, респиратор, очки для работы с химреактивами, брезентовые фартук.

Соблюдение правил техники безопасности поможет провести оксидирование без травм, ожогов и убережет от вредного действия паров кислот и щелочей. Приобрести предметы индивидуальной защиты можно в магазинах рабочей одежды.


Для выполнения оксидирования можно использовать растворы едкого калия или натрия. Содержание реагента в 1 литре воды должно быть не меньше 700 граммов. Процедура проводится по аналогии.

Преимущества оксидирования

Металл считается наиболее популярным строительным материалом, который обладает массой преимуществ: дешевизна, прочность, долговечность и доступность. Но есть и недостатки: часто происходят окисления, коррозия, появляется ржавчина, и внешний вид металла портится в худшую сторону.

Окисление при оксидировании полностью исключается, так как на поверхности формируется стойкая защитная пленка. Именно защита металла от разрушения является основной функцией этой пленки. Оксидировать можно, в принципе, любой метал: сталь, алюминий, драгоценные сплавы. Часто к такой процедуре прибегают в ювелирном деле, но и производственное предприятие требует такой оксидной обработки.

В результате оксидирования или воронения проявляются такие особенности:

  • оксидное покрытие однозначно меняет первоначальный цвет изделия;
  • при обработке алюминиевых деталей увеличивается их прочность;
  • в процессе обработки нержавейки тоже происходит изменение цвета;
  • исключается проявление коррозий и ржавчины.

Для покрытий используются только специфические химические составы и особые термические условия. Если периодически обрабатывать такие детали специальными химическими веществами, то их эксплуатация существенно продлится.


В результате оксидирования или воронения проявляются такие особенности:

Особенности оксидирования

Существует несколько способов оксидирования:

  • химический;
  • плазменный;
  • термический;
  • электрохимический.

Щелочное оксидирование осуществляется при температурах 30-180 градусов. Основной компонент составов — луга, а окислителей добавляется совсем немного. После процедуры детали промывают и высушивают. Иногда после оксидирования проводится промасливание.

Холодное оксидирование

Эта процедура применяется только по отношению к стальным материалам разного типа. Ее еще называют чернением.


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.

Читайте также:  Выбираем пистолет для пескоструйной обработки

1 Особенности химического оксидирования

Интересующий нас процесс можно выполнить по нескольким технологиям. Оксидирование принято делить на:

  • химическое;
  • электрохимическое;
  • термическое;
  • плазменное.

При химическом оксидировании поверхность изделий обрабатывают расплавами либо растворами хроматов, нитратов и других окислителей, что увеличивает антикоррозионную защиту металла. Подобная процедура может выполняться посредством применения щелочных или кислотных композиций.

Химическое оксидирование щелочного типа выполняется при температурах от 30 до 180 градусов. Для него используют щелочи и небольшое количество окислителей. После обработки деталей щелочными соединениями их обязательно промывают (весьма тщательно), а затем просушивают. В некоторых случаях заготовки, прошедшие процедуру оксидирования, дополнительно промасливают.

Для кислотной операции обычно применяют композиции, состоящие из 2–3 кислот – соляной, ортофосфорной, азотной, в которые добавляют в незначительных объемах соединения марганца и другие соединения. Температура такого способа оксидирования варьируется в пределах 30–100 градусов. Используется он чаще всего для декорирования и защиты от коррозии ржавления.

Химическое оксидирование любого из двух описанных типов позволяет получать в производственных и в домашних условиях пленки с достаточно высокими защитными характеристиками. При этом электрохимическая процедура предохранения стали от коррозионных явлений считается более эффективной. Именно поэтому химическое оксидирование для стальных изделий используется реже, нежели электрохимическое.



Химическое оксидирование любого из двух описанных типов позволяет получать в производственных и в домашних условиях пленки с достаточно высокими защитными характеристиками. При этом электрохимическая процедура предохранения стали от коррозионных явлений считается более эффективной. Именно поэтому химическое оксидирование для стальных изделий используется реже, нежели электрохимическое.

Химический способ

Химическое оксидирование означает обработку поверхностей специальными расплавами, нитратными, хроматовыми растворами, а также другими окислителями. В результате, удается повысить антикоррозийные качества металла. Такие мероприятия проводятся с использованием кислотных или щелочных составов.

Щелочное оксидирование осуществляется при температурах 30-180 градусов. Основной компонент составов — щелочи, а окислителей добавляется совсем немного. После процедуры детали промывают и высушивают. Иногда после оксидирования проводится промасливание.

Кислотное оксидирование проводится с применением нескольких кислот (ортофосфорная, соляная, азотная) и небольших количеств марганца. Температурный режим процесса — 30-100 градусов.

Химическое оксидирование перечисленных разновидностей дает возможность получить пленку неплохого качества. Хотя нужно заметить, что электрохимический способ позволяет получить изделия более высокого качества.

Холодное оксидирование (чернение) также относится к химической методике. Осуществляется окунанием детали в раствор с дальнейшей промывкой, сушкой и промасливанием. В результате, на поверхности образуется кристаллическая структура с наличием фосфатов и ионов. Особенностью технологии являются относительно низкая рабочая температура (15-25 градусов по Цельсию).

Достоинства чернения в сравнении с горячим оксидированием:

  • детали лишь незначительно меняют свои размеры;
  • более низкий уровень потребления энергии;
  • высокий уровень безопасности;
  • нет испарений;
  • изделия имеют более равномерный цвет;
  • методика позволяет оксидировать даже чугун.

Анодирование поверхности окисляемой детали проводится на фоне положительного потенциала. Подобную обработку следует осуществлять, чтобы защитить части микросхем, а также создать на полупроводниках, стали, металлических сплавах диэлектрический слой.

Самостоятельное оксидирование

Описываемый тут метод создания покрытия с защитным эффектом на изделиях из стали каждый может себе позволить. Вначале деталь зачищается и полируется. Дальше с поверхности необходимо удалить окислы (сделать декапирование). Декапируют деталь на протяжении минуты при помощи 5%-ного раствора серной кислоты. После окунания, деталь необходимо вымыть в тёплой воде и перейти к пассивированию (5-минутное кипячение в растворе литра обыкновенной воды с разведенными в ней 50 граммами простого мыла). Подобным образом, поверхность готова к процедуре оксидирования.

Очередность дальнейших действий:

  1. Берем емкость покрытые эмалью. Она не обязана быть поцарапана, на ней не должно быть сколов.
  2. Льем в емкость литр воды и добавляем в нее 50 граммов едкого натра.
  3. Ставим емкость на огонь и нагреваем раствор ориентировочно до 150 градусов.

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

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

Оксидирование

Оксидирование – процесс формирования оксидных пленок на поверхности металла. Оксидирование применяется для нанесения оксидных слоев, как в целях защиты, так и для придания металлическому изделию декоративных свойств.

Оксидирование металла можно проводить несколькими способами:

– анодное оксидирование (электрохимическое);

– пламенные методы (микродуговое оксидирование и др.).

– пламенные методы (микродуговое оксидирование и др.).

Химическое оксидирование

Этот процесс предполагает обработку металлов растворами, смесями, расплавами химических элементов (такие окислы как окислы хрома). Данное оксидирование позволяет провести так называемую пассивацию поверхности металла. Он предполагает создание в близком к поверхности слое металла неактивного (пассивного) образования. Создаётся тонкий поверхностный слой, защищающий основную часть конструкции.

Технологически этот процесс реализовывается посредством опускания подготовленной металлической детали в раствор щёлочи или кислоты, заданного процентного соотношения.

Выдерживают его там определённое время, которое позволяет полностью провести окислительно — восстановительную реакцию. Затем деталь тщательно промывают, подвергают естественной сушке, окончательной обработке.

Химическое оксидирование стали

Для создания кислотной ванны применяют три вида химически активных кислот: соляную, азотную, ортофосорную. Ускорение протекания химической реакции стимулируют добавлением в раствор кислоты соединений марганца, калия, хрома. Реакция окисления протекает при температуре раствора в интервале от 30 °С до 100 °С.

Применение растворов на основе щелочных соединений позволяет использовать добавки соединений нитрата натрия и диоксида марганца. В этом случае температура раствора необходимо повышать до 180 °С, а с добавками и до 300 °С.

После проведенной процедуры деталь промывают и просушивают. Иногда для закрепления процесса химической реакции применяют бихромат калия. Для увеличения срока сохранения образованной плёнки проводят химическое оксидирование с промасливанием. Иногда такой процесс называют химоксидирование. При окончательном покрытии маслом получается надёжное покрытие от коррозии, обладающее эффектным высоко декоративным чёрным цветом.

Для создания кислотной ванны применяют три вида химически активных кислот: соляную, азотную, ортофосорную. Ускорение протекания химической реакции стимулируют добавлением в раствор кислоты соединений марганца, калия, хрома. Реакция окисления протекает при температуре раствора в интервале от 30 °С до 100 °С.

Оксидирование черных металлов

Способы оксидирования и свойства оксидных покрытий

Оксидные покрытия на черных металлах могут быть получены термическим, термохимическим, химическим и электрохимическим способами. Каждый из них находит свою, наиболее целесообразную область применения. Термическую обработку можно проводить на воздухе, в среде водяного пара, минерального или растительного масла, расплавленных солей. Термовоздушное оксидирование используется для получения электроизоляционных пленок на пластинах или ленте электротехнической стали, применяемых для изготовления трансформаторов, дросселей. Обработку в масле или расплавленных солях используют для получения оксидных покрытий на инструменте. Толщина и цвет получаемых таким путем покрытий зависят в основном от состава стали и температурного режима ее обработки. Светло-желтая окраска поверхности получается прогреванием металла при температуре 225-235 °С, коричневая – 245-250 °С, красноватая – 270-280 °С, темно-синяя – 300-315 °С. Пленки черного цвета образуются при нагреве стали до 460-470 °С в льняном масле. В расплаве, содержащем 55 % нитрида натрия и 45 % нитрата натрия, на стали формируются пленки, имеющие синюю окраску, толщина которых достигает 5-10 мкм.

Читайте также:  Антикор Tectyl на защите машины от ржавчины

Для защитно-декоративного оксидирования наиболее широко используется химический способ, позволяющий получать покрытия толщиной до 3 мкм темно-синего или черного цвета. Пленки, сформированные в щелочных растворах, весьма пористы и поэтому пригодны в качестве защитных покрытий только в легких климатических условиях эксплуатации изделий. Их защитная способность может быть повышена пропиткой минеральными маслами, консистентными смазками или гидрофобизующими жидкостями. Однако такая дополнительная обработка для некоторых изделий неприемлема. Сравнительно лучшими антикоррозионными свойствами обладают пленки, полученные химическим оксидированием в бесщелочных растворах. Чаще всего для этого используют растворы, содержащие фосфорную кислоту и нитраты бария, кальция или некоторых других металлов. Формирующиеся пленки наряду с оксидами содержат фосфаты металлов, их толщина может достигать 5 мкм. Механическая прочность оксидно-фосфатных покрытий выше, чем оксидных, повышается также их термостойкость.

Продолжительность обработки изделий в бесщелочных растворах по сравнению с процессом щелочного оксидирования уменьшается в два-три раза, снижается температура рабочего раствора, что позволяет обрабатывать изделия, паянные мягкими припоями. Оксидно-фосфатный слой является хорошим грунтом под лакокрасочные покрытия.

Электрохимическое оксидирование проводится обработкой изделий на аноде в щелочном растворе, к которому в некоторых случаях добавляют окислители. Процесс идет при более низкой температуре и меньшей концентрации компонентов по сравнению с химическим оксидированием. Покрытия характеризуются лучшими защитными свойствами, чем полученные химическим способом. Однако электрохимический способ оксидирования не находит практического применения. Это связано с усложнением технологического процесса, требующего применения источников постоянного тока, специальных подвесных приспособлений, а также с низкой рассеивающей способностью электролитов, что затрудняет обработку профилированных деталей.

Основой процесса химического оксидирования стали является реакция взаимодействия металла со щелочью и окислителями. В горячем концентрированном растворе едкой щелочи железо переходит в раствор с образованием закисного соединения Fe + О + 2NaOH > Na2FeО2 + H2О. При повышении содержания в растворе окислителя образуется соединение трехвалентного железа Na2Fe2О4. Формирующаяся при этом на поверхности металла черная пленка состоит в основном из магнитной окиси железа, которая может образовываться по реакции Na2FeО2 + Na2Fe2О4 + 2Н2О > Fe3О4 + 4NaOH.

Формирование оксидной пленки начинается с возникновения на поверхности металла ее кристаллических зародышей. По мере того как оксид покрывает металл, изолируя его от воздействия раствора, уменьшается скорость растворения железа и образования пленки. Толщина пленки зависит от соотношения скоростей процессов возникновения центров кристаллизации и роста отдельных кристаллов. При большой скорости первого процесса быстро увеличивается количество кристаллических зародышей, и они смыкаются, образуя тонкую сплошную пленку. Если же скорость образования зародышей относительно невелика, создаются благоприятные условия для их роста и формирования оксидной пленки большей толщины.

Процесс оксидирования зависит от условий его проведения и состава обрабатываемой стали. При большой концентрации в растворе окислителя повышается скорость образования кристаллических зародышей оксида и, вследствие этого, формируются пленки небольшой толщины, а также уменьшается количество перешедшего в раствор металла. Понижение концентрации окислителя способствует росту толщины пленки, но при чрезмерно малом его содержании пленка получается механически непрочной и легко стирается. Увеличение концентрации окислителя приводит к повышению скорости формирования пленки в начальный период процесса. Повышение концентрации едкой щелочи способствует росту толщины пленки, но в сильно концентрированных растворах на поверхности металла могут выделяться рыхлые осадки гидрата оксида железа, что ухудшает внешний вид покрытия и снижает его защитную способность.

Перемешивание раствора способствует отводу продуктов растворения железа от поверхности металла, что приводит к уменьшению количества кристаллических зародышей оксида. При очень большой скорости перемешивания нарушаются условия получения компактной пленки, она получается рыхлой, иногда в виде порошка. Скорость формирования магнитной окиси железа падает с понижением температуры раствора, что приводит к уменьшению скорости возникновения центров кристаллизации и, следовательно, создает условия, благоприятствующие увеличению толщины оксидного покрытия.

На низкоуглеродистых сталях формируются пленки глубокого черного цвета, на высокоуглеродистых – черного, с серым оттенком. Высокоуглеродистые стали оксидируются быстрее, чем низкоуглеродистые. Поэтому при оксидировании малоуглеродистых сталей применяют растворы с повышенной концентрацией гидроксидов.

При электрохимическом оксидировании скорость растворения металла и образования оксидной пленки определяется не только составом и температурой электролита, но и режимом электролиза. Повышение анодной плотности тока ускоряет реакцию растворения железа и образование центров кристаллизации. Более толстые оксидные пленки формируются при сравнительно низких плотностях тока.

Процесс образования оксидно-фосфатных пленок имеет много общего с процессом фосфатирования. Его можно проводить в растворах, содержащих первичные фосфаты железа, марганца или цинка, с добавкой нитратов щелочноземельных металлов – кальция, стронция, бария. С увеличением концентрации в растворе нитратов уменьшаются размеры кристаллов фосфатного слоя, пленка становится гладкой, тонкой, приобретает темно-синюю окраску. На поверхности металла образуется тонкий оксидно-фосфатный слой. Аналогичные результаты достигаются при обработке стали в растворе, содержащем небольшое количество фосфорной кислоты и нитраты.

Образование оксидно-фосфатной пленки в указанных растворах определяется концентрацией их компонентов. При малом содержании нитратов и высокой концентрации кислоты происходит интенсивное травление металла и пленка не образуется. Оптимальное соотношение компонентов зависит от природы нитратов. Так, при концентрации 15-20 г/л Н3РО4 допускается содержание нитратов одновалентных металлов от 20 до 300 г/л, двухвалентных – от 20 до 100 г/л, трехвалентных – от 10 до 20 г/л. Оксидно-фосфатные пленки глубокого черного цвета образуются в растворах, содержащих нитраты щелочноземельных металлов. Окраска пленки зависит также от содержания в металле углерода и легирующих компонентов. На малолегированных сталях образуется пленка черного цвета, на стали ШХ-15 – серого цвета.

Защита стали от коррозии оксидными пленками помимо оксидных и оксидно-фосфатных покрытий может проводиться пассивированием ее в специальных растворах. При этом на поверхности металла образуется бесцветный или слегка окрашенный тонкий слой оксида, являющийся барьером против воздействия окружающей среды. Заметное повышение стойкости против коррозии в результате пассивирования наблюдается для легированных, в особенности хромоникелевых сталей. Для углеродистых сталей пассивирование является недостаточно надежным способом их защиты. Поэтому оно применяется лишь для предотвращения коррозии стальных деталей при межоперационном хранении, предохранения от появления на них следов захвата руками. Пассивирование деталей из хромоникелевых сталей используется для их защиты в условиях эксплуатации.

Щелочное оксидирование

Химическое оксидирование. Основным фактором, влияющим на процесс оксидирования стали, является концентрация в растворе гидроксидов, нитратов или нитритов калия или натрия. Обычно процесс идет при температуре кипения раствора или близкой к ней, которая определяется, в основном, содержанием щелочи. Так, температура кипения растворов, содержащих 800, 900, 1000 г/л NaOH, будет соответственно 142, 147, 152 °С.

Для получения более толстых оксидных пленок повышают концентрацию щелочи в растворе. Однако очень концентрированные растворы редко применяют, так как в них чаще может образоваться на поверхности деталей рыхлый налет гидрата окиси железа. В растворах щелочи с температурой кипения 150-155 °С формируются блестящие пленки глубокого черного цвета. При повышении температуры до 155-163 °С иногда образуются неравномерные пятнистые покрытия. В растворах, температура кипения которых достигает 163-165 “С, формируются серовато-черные матовые пленки. Присутствие в растворе нитритов способствует образованию блестящих покрытий с синеватым оттенком, присутствие нитратов – получению слегка матовых пленок черного цвета.

Читайте также:  Разновидности и назначение железного и свинцового сурика

Специалистами разработан ряд добавок в щелочно-нитратные ванны оксидирования – солей щелочных металлов, хроматов. Они способствуют изменению окраски пленки, но почти не влияют на ее толщину и защитную способность и поэтому не находят практического применения. Для предотвращения образования рыхлого слоя гидроокиси железа рекомендуется вводить в раствор небольшие количества хлористого натрия, железистосинеродистого калия или перманганата калия. Но эти добавки мало используются. Обычные щелочно-нитрат-ная или щелочно-нитритная ванны стабильны в работе, а присутствие добавок других соединений требует более частого контроля и корректирования растворов.

Предотвращение образования налета гидроксида железа может быть достигнуто предварительным пассивированием стали в растворе хромата или бихромата калия или прогреванием на воздухе при 220-250 °С. При этом на поверхности металла образуется тонкая оксидная пленка, влияющая на ход последующего процесса оксидирования. Чем больше толщина этой пленки, тем меньшей толщины оксидного покрытия удается достигнуть.

Для щелочного оксидирования черных металлов используют растворы и режимы работы, приведенные в табл. 1.

Растворы 1 и 2 наиболее универсальны – в них можно обрабатывать стали различных марок, изменяя лишь температуру раствора и продолжительность выдержки в них изделий. В растворе 2 обработку высокоуглеродистых сталей и чугуна ведут при 135-140 °С в течение 10-30 мин, среднеуглеродистых- 135-145 °С, 30-50 мин, низкоуглеродистых- 145-155 °С, 40-60 мин, низко- и среднелегированных – 145-155 “С, 60-90 мин.

Продолжительность оксидирования при определенном температурном режиме зависит от марки обрабатываемой стали. С понижением содержания углерода она увеличивается. Например, в растворе 1 оксидирование стали, содержащей свыше 0,7 % углерода, ведут в течение 15-20 мин, 0,7-0,4 % углерода – 20-40 мин, 0,4-0,1 % углерода – 40-60 мин. Хромоникелевые стали оксидируют в течение 60-120 мин, чугун и кремнистые стали – 30-60 мин. Температурный режим работы ванны также изменяют в зависимости от состава обрабатываемого металла. При 135-145 °С оксидируют стали, содержащие 0,4-0,7 % углерода, при 145-155 °С – менее 0,4 % углерода и среднелегированные стали.

В растворе 2 формируются более блестящие, а в растворе 3 – более матовые покрытия. Замена в растворе 1 до 30 % нитрита натрия нитратом способствует некоторому повышению блеска покрытий. Растворы 5 и 6 пригодны для оксидирования углеродистых, низко-и среднелегированных сталей, а также для двухстадийной обработки с целый) получения покрытий, характеризующихся улучшенными антикоррозионными свойствами. Раствор 6 целесообразно использовать для обработки чугуна, углеродистых, низко- и среднелегированных сталей.

Для предотвращения образования красно-бурого налета гидроокиси железа на поверхности изделий при оксидировании в раствор 1 добавляют 5-10 г/л железистосинеродистого калия или перманга-ната калия. Хорошие результаты дает также применение раствора, содержащего (г/л): гидроксида натрия 600-700, нитрата натрия 30-50, нитрита натрия 15-18, хлористого натрия 18-20, при температуре 135-140° С.

Как было указано ранее, повышение концентрации едкой щелочи в растворе способствует получению более толстых оксидных покрытий, но при этом возрастает опасность возникновения на поверхности металла рыхлого налета гидроксида железа. Оксидные пленки, свободные от такого налета, формируются в растворах с меньшей концентрацией едкой щелочи.

Одним из путей получения доброкачественных покрытий сравнительно большой толщины, характеризующихся улучшенными антикоррозионными свойствами, является двух- или трехстадийная обработка. При двухстадийной обработке изделия сначала обрабатывают в растворе 4 с относительно меньшей концентрацией щелочи, когда формируется тонкая, но плотная пленка, а затем – в более концентрированном растворе 5, где происходит увеличение толщины оксидной пленки. В первой ванне изделия выдерживают в течение 20-30 мин, во второй – 30-40 мин. Еще более мелкозернистые плотные оксидные покрытия сравнительно большой толщины формируются при трехстадийной обработке. Для нее предложено использовать растворы следующих составов (г/л): гидроксида натрия 400-600 при 150-175 ° С; гидроксида натрия 400-500 и нитрита натрия 70-80 при 133-137 °С; гидроксида натрия 450-550 и нитрата натрия 60-70 при 147-152 °С. Продолжительность обработки для растворов 1 и 2 – 10-15 мин, для раствора 3 – 120 мин. Получаемые покрытия имеют коричневатый оттенок. Двухстадийное оксидирование иногда используется при изготовлении фурнитуры, трехстадийное – для деталей оптических приборов.

Многостадийное оксидирование, конечно, более трудоемко, чем обычное одностадийное. Однако, если необходимо повысить качество оксидных покрытий, целесообразно прибегать к многостадийному процессу.

Улучшению качества оксидных покрытий способствует предварительная обработка стальных изделий в 10-15 %-ном растворе хромата или бихромата калия. Образующаяся при этом на поверхности металла тонкая оксидная пленка предотвращает выделение налета гидроксида железа в начальной стадии щелочного оксидирования.

Независимо от состава раствора оксидные покрытия глубокого черного цвета могут быть получены только после того, как в нем накопится небольшое количество солей железа. Для этого после приготовления раствор прорабатывают непродолжительное время, загрузив в ванну стальные полосы или случайные детали. Вместо проработки раствора в него можно ввести 3-5 г/л сернокислого железа (окисного). Интенсивность окраски оксидных пленок заметно возрастает после пропитки их минеральным маслом с последующей протиркой ветошью.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.11.08 Обновлено: 2020.03.04

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Улучшению качества оксидных покрытий способствует предварительная обработка стальных изделий в 10-15 %-ном растворе хромата или бихромата калия. Образующаяся при этом на поверхности металла тонкая оксидная пленка предотвращает выделение налета гидроксида железа в начальной стадии щелочного оксидирования.

Особенности химического процесса

Химическая обработка металлической поверхности предусматривает применение растворов и расплавов различных окислителей, например, солей хромовой или азотной кислоты.

Их использование позволяет обеспечить антикоррозийную защиту металлу. При этом обработка может выполняться с помощью как щелочных, так и кислотных составов.

Процесс химического оксидирования щелочным методом происходит при температуре 30-1800, которая определяется типом металла.

Например, химическое оксидирование алюминия и его сплавов выполняют при температуре 80-1000, время обработки составляет 10-20 минут.

Оттенок пленки, образующейся на поверхности цветного металла, зависит от толщины и структуры сплавов.

Если химическое оксидирование алюминия выполнить в щелочном растворе слабой концентрации и при низкой температуре, можно получить тонкую защитную пленку с цветом побежалости.

И наоборот, если сделать для алюминия и его сплавов слишком концентрированный раствор щелочи и использовать высокую температуру обработки, защитное покрытие будет рыхлым.

Большой промежуток оксидирования может обернуться травлением металла.

Обработка сложнолегированной нержавеющей стали (оксидирование стали) происходит за счет применения концентрированного раствора азотной кислоты.

При температуре 18-550 с продолжительностью 15-60 минут.


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

Ссылка на основную публикацию