Жидкость для воронения металла своими руками

Жидкость для воронения металла своими руками

Среди аирганеров наибольшее распространение получили 3 способа окрашивания железа и стали в черный цвет:

1. Холодная косметическая окраска готовыми составами типа «Клевер»;
2. Оксидирование в расплаве натриевой селитры и едкого каустика;
3. Воронение в ржавом лаке.

Каждый способ имеет свои недостатки и достоинства. Однако даже тщательное окрашивание «Клевером» и т. п. составами в несколько этапов, с применением правильного обезжиривания и горячей сушки, не идет ни в какое сравнение со вторыми двумя способами. Косметика — никуда от этого не уйти, все плюсы здесь заключаются только в простоте и быстроте процесса. «Горячее» воронение несравненно более стойко, равномерно и очень красиво.
Из двух способов, ржавый лак и селитра, второй отнимает меньше времени, но требует большей осторожности и использования только нержавеющей или специальной лабораторной посуды.
В результате оксидирования в натриевой селитре получается глубоко черное, блестящее покрытие с легким красноватым, коричневатым или синеватым отливом: оттенок зависит от свойств окрашиваемого металла.

Для начала несколько важных условий.

1. Прежде всего: если мы хотим получить достойный результат, необходимо использовать только химически чистые реактивы. Приобрести их можно в магазинах лабораторной техники, в Москве н-р. в «Лабтехе», ул. 3-я Парковая, м. Измайловская. Некоторые предлагают использовать вместо едкого каустика сухое средство «Крот», которое, казалось бы, есть тот же самый каустик. Я однажды попробовал. Делал все правильно, однако готовое покрытие легко слезло с металла под полировальной ветошью. Причин не знаю, не химик, однако с чистым натрий гидроксидом у меня такого не случалось. Возможно, причиной какие-то лишние «маркетинговые» наполнители (мел или т. п.)
2. Посуда для селитряной ванны годится не всякая, а только из нержавейки. Причем если вы приобретаете нержавеющую кастрюльку за 250 р., будьте готовы к тому, что хватит ее от силы на 1-2 раза: дешевая китайская нержавейка славна тем, что в случае подобного экстримального использования стремительно ржавеет до оттенка старой рельсы на заброшенном ж/д пути. Можно впрочем использовать емкости из обычного железа или чугуна: расплав их не проест, ведь сами оксидируемые детали он не разъедает. Но штука в том, что из подобного металла в расплав при кипении полезет всякая бяка, способная ухудшить его качество, что может непредсказуемо повлиять на результат.
3. Работать с натриевой селитрой и едким каустиком нужно очень аккуратно: кипящий расплав может вызвать серьезные ожоги. Кроме того, приготовляя раствор, ни в коем случае не лейте воду в реактивы — делать необходимо строго наоборот, т. е. постепенно, малыми порциями, добавлять реактивы в воду. В процессе оксидирования вода в емкости постепенно выкипает, и при необходимости приходится подливать свежей — также очень малыми порциями, иначе результатом будет бешеное бурление и целый фонтан брызг. Лучше обойтись без доливания, сразу отмерив нужный объем воды; расстояние между ее поверхностью и деталями должно быть не менее 3-4 см.

Собственно рецепт.
На 1 л. чистой (фильтрованной, кипяченой или дистиллированной) воды:
500 г. натриевой селитры (она же натрий азотнокислый, NaNO3)
500 г. едкого каустика (он же натрий гидроксид, NaOH)

Но это сухие цифры и формулы. Развернем вопрос шире.

Прежде всего: если мы хотим добиться качественного воронения с 1 раза — забудем об ацетоне, уайт-спирите, бензине «Калоша» и т. п. средствах в качестве составов для обезжиривания. Все они содержат вещества, которые по испарении растворителя оставляют на поверхностях малозаметный глазом налет: он-то в 99 из 100 и является причиной неудач. Лучший способ обезжиривания — горячий, и для этого надо приготовить специальный состав.

На 1 л. чистой (фильтрованной, кипяченой, дистиллированной) воды:
50 г. едкого каустика
50 г. кальцинированной соды (не путать с питьевой, ищут в хозмагах)
10 г. силикатного клея (обычный канцелярский клей — продается в любой палатке с канцтоварами).

1. Заливаем в чистую кастрюльку из нержавейки нужное количество воды.
2. Чистой ложкой всыпаем нужное кол-во едкого каустика.
3. Кальцинированной соды.
4. Добавляем силикатный клей.

П р и м е ч а н и е. Как выяснил на практике, для обезжиривания в этом растворе можно использовать обычную эмалированную посуду. Концентрация «злобного» натрий гидроксида здесь невелика, и ничего страшного с эмалью за 20-40 минут варки не происходит. Условие одно: на эмали не должно быть сколов — ведь эти емкости делаются из довольно тонкого черного металла.

Перемешиваем, ставим на плиту. Доводим до кипения, погружаем в раствор тщательно очищенные от старого покрытия детали (едва ли нужно упоминать, что к ним заблаговременно должны быть прикреплены проволочки), и кипятим от 20 до 40 минут. Затем вынимаем и промываем под струей воды. Если вода не собирается на железе каплями — значит, мы добились эффекта полного смачивания поверхности металла, т. е. он хорошо обезжирен. После этого, по рекомендациям, детали надо просушить, но я опускал их в расплав селитры почти сразу после промывки, выдержав не более полуминуты на сухой чистой тряпке, впитывавшей излишек воды, и ничего плохого с ними в процессе воронения не происходило. Едва ли, опять же, надо напоминать, что на всех этапах касаться руками обезжириваемых деталей нельзя.
Перед горячим обезжириванием детали можно предварительно промыть в ацетоне и т. п., это им не повредит. Особенно уместно это будет, если на них есть следы смазочного масла.
Учитывайте, что 20-40 минут кипения — это немало, и количество раствора в емкости за это время сильно уменьшается. Так что готовьте с запасом, чтобы детали оказались покрыты слоем воды не менее чем на 5 см.

1. Емкость, в которой будет производиться оксидирование, предварительно необходимо тщательно вымыть. Лучше всего со смесью жидкого геля и абразивного средства для мытья посуды. После этого не менее тщательно промываем ее проточной водой, удаляя остатки моющих средств, и вытираем чистой ветошью.
2. Наливаем в емкость подготовленную воду — сразу в нужном объеме.
3. Далее засыпаем натрий гидроксид. ВНИМАНИЕ! Ни в коем случае не бухайте в воду весь его отмерянный объем. Насыщаемый гидроксидом раствор очень сильно разогревается, буквально до кипения, поэтому добавляем медленно и медитативно, посредством ложки, и сразу размешиваем плавными движениями, чтобы на дне не образовалось плотной слоистой корки — это чревато внезапными адскими гейзерами при закипании.
4. Засыпаем натрий азотнокислый: так же медленно и медитативно. Круговыми движениями перемешиваем раствор, и ставим его на плиту.
5. Доводим раствор до кипения, время от времени помешивая ложкой. В процессе закипания на поверхность могут всплыть какие-то инородные частицы — несмотря на заявленную чистоту химикатов из «Лабтехов», такое случается нередко. Их нужно осторожно поддеть все той же ложкой и изъять, или аккуратно собрать салфеткой, положив ее на поверхность раствора.
6. Закипело — отлично. Осторожно, без бултыханий, погружаем в расплав обезжиренные по вышеописанному методу детали. В идеале, они не должны касаться дна, но городить хитрые городухи, чтобы непременно их подвесить, необязательно. Если речь идет, скажем, о рамке пневмопистолета — достаточно просто придать проволочке, которая к ней прикреплена, такую форму, чтобы рамка располагалась под углом ко дну емкости, опираясь на изгиб проволочки и касаясь дна одной-двумя точками.
7. Если все сделано правильно, уже спустя 10 секунд детали в расплаве начинают темнеть, принимая сперва желтый, потом темно-золотистый, потом черно-коричневый и наконец — замечательно глубокий черный цвет. Однако необходимо учитывать, что контролировать степень их почернения в кипящем полупрозрачном расплаве непросто: железо может казаться уже полностью почерневшим, а при извлечении выяснится, что оно всего лишь темно-коричневое, и сквозь оскидную пленку просвечивает металл. Поэтому спешить не надо: минимальное время, которое детали должны провести в расплаве — 10-15 минут. Я обычно выдерживаю 20-25, но тут все зависит от свойств конкретного металла. Например, я заметил, что сталь, из которой сделаны детали СО2-шарометов МР-656К, воронится менее охотно, и на ней чаще образуются всякие бяки, чем на стали МР-654К: в случае с этим последним особенно завораживает загадочный оттенок желтизны на боковинах затвора в задней его части, четко отграниченный от основного, более темного тона затвора, по вертикали в районе окна выбрасывателя — такое я наблюдал на ТРЕХ (!) вороненых мной 656-х. Считается, что примерно после 30-35 минут кипячения качество оксидной пленки может начать ухудшаться.
8. Выдержав положенное время, извлекаем детали из емкости, и тут же промываем их сперва горячей, потом — теплой и наконец холодной водой, после чего опускаем в ацетон или другой растворитель, чтобы выбить остатки воды.
9. Вынимаем, высушиваем и оцениваем качество покрытия.
10. Если оно нас удовлетворяет, протираем детали маслом, н-р оружейным, машинным или баллистолом. Мелкие детальки можно просто бросить в баночку с маслом, потом извлечь и вытереть ветошью. А если не удовлетворяет — сошлифовываем оксидный слой добела, вновь обезжириваем и заново вороним. По моим наблюдениям, на второй раз качество воронения всегда получается просто идеальным: возможно, причиной тому многократная очистка и обезжиривание.
Свежепромасленные детали неплохо также слегка прогреть ручной газовой горелкой, чтобы масло получше проникло в микропоры оксидной пленки. Именно слегка — раскалять докрасна, отжигая их, мягко говоря ни к чему.
Вот собственно и все. Собираем свой пневмопистолет, или что мы там воронили, и радуемся результату, не идущему ни в какое сравнение с «клеверным».

Немного полезных нюансов.

1. Раствор селитры и каустика вполне безвреден в остывшем виде, если, конечно, его не глотать. Однако у него есть одно неприятное свойство: будучи перелит в еще неостывшем виде в стеклянную посуду, он ее стремительно разрушает. Стекло делается хрупким — у 3-литровых банок например чаще всего просто отваливается дно. Остывший же расплав кристаллизуется и твердеет, и переложить его в другую емкость будет очень непросто. В чем хранить — я лично для себя пока не решил. Вероятно, лучше всего тут подойдет какая-то хорошо закрывающаяся емкость из полиэтилена.

2. Также стоит иметь в виду, что в процессе кипения мелкие капельки расплава постоянно вылетают из емкости, и неизбежно попадают на окружающую ее поверхность в радиусе примерно полуметра от «эпицентра». И поскольку к стеклу расплав относится крайне недружелюбно, лучше не пользоваться для его разогрева дорогими электроплитами с деками из жароупорного стекла — поверхностный слой пожрет непременно, останутся белесые точки (это проверено ). Если в доме нет газа, правильнее завести недорогую одноконфорочную плитку специально для этой цели.

3. Известно, что уже раз отработавший раствор селитры и каустика можно использовать не один раз, освежая его добавкой реактивов и чистой воды. Но лично мне этот подход не нравится — уже после 1 воронения раствор делается рыжеватым, т. к. вбирает в себя порядочно дряни от варившегося в нем железа, и это снижает качество оксидирования. Способы очистки существуют, но они чрезвычайно опасны и хлопотны, поэтому даже не стану о них упоминать — дешевле и спокойнее просто приготовить новый раствор.

4. Если заворонить детали в уже раз отработавшем, остывшем и вновь разогретом растворе без добавки реактивов и воды — результатом может оказаться не черное, а темно-коричневое покрытие, причем матовое, без малейшего блеска. В каких-то случаях оно может оказаться весьма уместным.

И еще один нюанс: как говорится, из другой оперы — но не менее важный. В соответствии с нашим миленьким законодательством, воронить самостоятельно такие девайсы, как МР-654К или 656К можно сколько угодно, поскольку они согласно сертификации являются не оружием, а лишь изделиями, конструктивно схожими с ним; а вот травматические и газовые пистолеты согласно тому же законодательству — уже гражданское оружие, и любые самостоятельные действия по их тюнингу рассматриваются законом как правонарушение. В т. ч. и воронение, которое также рассматривается как самостоятельная доработка. Имейте это в виду.

Адрес и контакты Лабтеха в Москве:

Телефоны отделения Лабтеха непосредственно на 3-й Парковой, здесь можно узнать, есть ли в наличии нужные реактивы:

499 367 03 64, 499 367 57 52

На фото ниже — завороненные по описанной методе МР-654К и труба Кросман-1377.

С уважением, kun

Д о п о л н е н и е.

Еще более правильным будет после оксидирования и промывки проварить детали сперва в мыльном растворе, а потом, вытерев и обсушив, выдержать в горячем машинном масле в течении прим. 5 минут. В любом случае, тем или иным путем надо тщательно удалить остатки оксидирующего расплава из всех стыков и поднутрений, иначе они будут постепенно кристаллизоваться и выпирать наружу. Причем как ни вытирай этот участок снаружи, толку не будет, процесс будет продолжаться. Винт или втулку, облепленные этой гадостью, будет очень непросто отвернуть, а выглядеть это будет вот так:

Источник

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.

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:

1. Холодное и огнестрельное оружие.
2. Изделия, полученные в результате холодной ковки.
3. 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,

Как проводить оксидирование металлов в домашних условиях?

На практике воронение выполняется по различным схемам:

1. Термическая обработка деталей с последующим покрытием маслом.
2. Нагревание до температур кипения в химических растворах.
3. 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.

Подготовка к воронению в домашних условиях

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:

1. Нужна рабочая емкость для воронения. Она должна обеспечивать полное погружение детали в раствор.
2. Создать хорошую вытяжную вентиляцию и приток свежего воздуха. Над местом, где выполняются процессы желательно устанавливать зонд, тогда вредные пары не окажут влияния на человека.
3. 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.
4. 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.
5. Защита органов дыхания достигается использованием респираторов. При использовании крепких кислот понадобятся фильтры из активированного угля.
6. Защита зрения достигается использованием защитных очков. Имеются специальные очки для работы с химическими реактивами, их продают в магазинах рабочей одежды.
7. 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).

1. Растворяют компоненты в 100 мл воды. Если этого количества рабочего раствора недостаточно, то увеличивают количество жидкости, а также пропорционально – каустика и селитры.
2. Раствор нагревают до 135…145 ⁰С (растворы солей кипят при температуре выше, чем кипит чистая вода).
3. Деталь отмывают с мылом или слабой щелочью от возможных жирных пятен.
4. Помещают на 30…35 минут в рабочий раствор, поддерживают высокую температуру. В горячем состоянии скорость образования пленки на поверхности стального предмета будет высокой.
5. После завершения процедуры необходимо смыть остатки рабочего раствора.
6. Протереть изделие растительным или техническим маслом.
7. 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.

Кислотное воронение стальных заготовок

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.

1. Раствор нагревают до температуры 120…125 ⁰С.
2. Помещают в него изделие на 20 минут.
3. После завершения деталь вынимают и промывают слабощелочным раствором. Можно использовать губку, смоченную в шампуни.
4. 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.

• 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).

1. Используется 20…30 г дубильного концентрата на 1 л рабочего раствора.
2. Для активации процесса проводят воронение лимонной кислотой, ее добавляют в состав рабочего раствора (2…3 г на 1 л воды).
3. В готовый раствор кладут деталь, которую требуется воронить.
4. Длительность процесса составляет 24..30 часов.
5. Деталь после обработки вынимается и промывается.
6. Машинным маслом протирается готовая деталь.
7. 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.

Видео: 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:

1. Деталь в муфельной печи в течение 20…30 минут нагревают до температуры 180…220 ⁰С.
2. Вынутую деталь протирают машинным маслом с помощью тампона. Желательно провести обработку всех поверхностей.
3. При необходимости обработки повторяют.
4. 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.

Источник