дата: 12.12.2016

Огляд методів оксидування сталі

Метод оксидування сталі являє собою дії, спрямовані на утворення на поверхні металу оксидної плівки. Завдання оксидування у створенні покриттів, які будуть нести декоративну і захисну функції. Крім того, за допомогою оксидування утворюються діелектричні покриття на конструкціях із сталі.

Метод оксидування сталі

Особливості оксидування

Існує кілька способів оксидування:

  • хімічний;
  • плазмовий;
  • термічний;
  • електрохімічний.

Хімічний спосіб

Хімічне оксидування означає обробку поверхонь спеціальними розплавами, нитратными, хроматовыми розчинами, а також іншими окислювачами. В результаті, вдається підвищити антикорозійні якості металу. Такі заходи проводяться з використанням кислотних або лужних складів.

Лужне оксидування здійснюється при температурах 30-180 градусів. Основний компонент складів — луги, а окислювачів додається зовсім небагато. Після процедури деталі промивають і висушують. Іноді після оксидування проводиться промаслювання.

Азотна кислота

Кислотне оксидування проводиться із застосуванням декількох кислот (ортофосфорна, соляна, азотна) і невеликих кількостей марганцю. Температурний режим процесу — 30-100 градусів.

Хімічне оксидування перерахованих різновидів дає можливість отримати плівку непоганої якості. Хоча потрібно зауважити, що електрохімічний спосіб дозволяє отримати вироби високої якості.

Холодне оксидування (чорніння) також відноситься до хімічної методикою. Здійснюється зануренням деталі в розчин з подальшим промиванням, сушінням і промасленням. В результаті, на поверхні утворюється кристалічна структура з наявністю фосфатів та іонів. Особливістю технології є відносно низька робоча температура (15-25 градусів за Цельсієм).

Схема холодного чорніння

Переваги чорніння в порівнянні з гарячим оксидуванням:

  • деталі лише незначно змінюють свої розміри;
  • більш низький рівень споживання енергії;
  • високий рівень безпеки;
  • немає випарів;
  • вироби мають більш рівномірний колір;
  • методика дозволяє оксидировать навіть чавун.

Анодне оксидування

Електрохімічне оксидування (анодна методика) проводиться в рідкій або твердій електролітної середовищі. Такий підхід дозволяє отримати плівки високої міцності таких видів:

  • покриття з тонким шаром (товщина — 0,1-0,4 мкм);
  • стійкі до зношування електроізолятори (товщина — 2-3 мкм);
  • захисні покриття (товщина 0,3-15 мкм);
  • особливі эмалевидные шари (эматаль-покриття).
Анодування алюмінію
Схема анодування алюмінію

Анодування поверхні окислювальної деталі проводиться на тлі позитивного потенціалу. Подібну обробку слід здійснювати, щоб захистити частини мікросхем, а також створити на напівпровідниках, сталі, металевих сплавах діелектричний шар.

Зверніть увагу! У разі потреби, анодування можна провести самостійно, однак необхідно чітко дотримуватися правил техніки безпеки, оскільки в роботі застосовуються агресивні елементи.

Приватний випадок електрохімічного оксидування — микродуговое оксидування. Методика дає можливість домогтися унікальних декоративних властивостей. Метал знаходить додаткову стійкість до тепла і стійкість до корозійних процесів.

Схема микродугового оксидування
Схема микродугового оксидування від джерела живлення

Микродуговой метод відрізняється застосуванням імпульсного або змінного струму в слабколужному електролітної середовищі. Таким чином, вдається отримати товщину покриттів в районі 200-250 мкм. Готовий виріб після обробки стає схожим за зовнішнім виглядом з керамікою.

Микродуговое оксидування можна здійснити і самостійно, проте знадобиться відповідне обладнання. Особливість процесу полягає в його » безпеки для здоров’я людини. Саме цей факт зумовлює все більшу популярність методики серед домашніх умільців.

Особливості плазмового і термічного процесів

Термічне оксидування означає виникнення оксидної плівки в середовищі водяної пари або іншої містить кислоту атмосфері. При цьому процес характеризується високою температурою.

Самостійно виконати таку операцію не представляється можливим, оскільки знадобиться спеціальна дорога піч, де метал розігрівається до 350 градусів. Проте в даному випадку мова йде про низьколегованих сталях. У разі ж середньолегованих і високолегованих сталей, температура повинна бути ще вище — в районі 700 градусів. Загальна тривалість оксидування з термічної методикою — близько однієї години.

Камерна піч

Також не вийде відтворити вдома і плазмовий процес. Таке оксидування здійснюється в низькотемпературній кислородосодержащей плазмі. Сама плазмова середовище виникає завдяки НВЧ і ВЧ розрядами. Іноді використовується постійний струм. Особливість технології — висока якість одержуваної продукції. Тому плазмове оксидування використовується для створення якісних покриттів на особливо відповідальних виробах, до числа яких відносяться:

  • поверхні кремнію;
  • напівпровідники;
  • фотокатоди.

Самостійне оксидування

Описуваний тут спосіб створення захисного покриття на виробах з сталі доступний кожному. Спочатку деталь зачищається і полірується. Далі з поверхні потрібно прибрати оксиди (зробити декапирование). Декапируют деталь протягом хвилини з допомогою 5%-ного розчину сірчаної кислоти. Після занурення, деталь потрібно промити в теплій воді і перейти до пасивування (5-хвилинне кип’ятіння в розчині літри звичайної води з розведеними в ній 50 г господарського мила). Таким чином, поверхня підготовлена до процедури оксидування.

Їдкий натр - гироксид натрію

Послідовність подальших дій:

  1. Беремо ємність з емалевим покриттям. Вона не повинна бути подряпана, на ній не повинно бути відколів.
  2. Наливаємо в ємність літр води і додаємо в неї 50 грамів їдкого натру.
  3. Ставимо ємність на вогонь і нагріваємо розчин приблизно до 150 градусів.

Через 1,5 години деталь можна витягати — оксидування закінчено.

Захист титану та його сплавів

Як відомо, титан відрізняється невисокою стійкістю до зносу. Оксидування титану і сплавів на його основі підвищує їх антифрикційні якості, покращує стійкість металу до корозії.

Титановий сплав здатний встояти навіть при 300 градусів за Цельсієм

У результаті нанесення захисного шару, на деревині утворюються товсті оксидні плівки (в діапазоні 20-40 мкм), що володіють підвищеними абсорбційними властивостями.
Конструкції зі сплавів титану обробляють при температурі 15-25 градусів в розчині, що включає 50 грамів сірчаної кислоти. Щільність струму складає 1-1,5 Ампер на квадратний дециметр. Тривалість процедури — 50-60 хвилин. Якщо щільність струму перевищує 2 Ампера на квадратний дециметр, тривалість процесу зменшується до 30-40 хвилин.

Під час нанесення захисного шару, перші 3-6 хвилин підтримується рекомендована щільність струму, а напруга в цей час збільшується до 90-110 Ст. За досягнення даного показника, щільність струму знижується до 0,2 Ампера на квадратний дециметр. Триває оксидування без регулювання струму. В ході процесу електроліт перемішується. Використовуються катоди з свинцю або сталі.

Захист поверхонь з срібла

Оксидування срібла — це спосіб обробки срібних виробів, в ході якого відбувається хімічна обробка поверхні сірчистим сріблом. Товщина шару приблизно 1 мкм. Процедура здійснюється в розчинах сірчистих сполук. Найпоширенішим розчином вважається сірчана печінка.

В результаті обробки срібло отримує зістарений вигляд. Його колір — від світло-сірого до чорного або коричневого. При цьому на інтенсивність кольору впливає товщина нанесеного шару. Відрегулювати колір можна в ході полірування металу — опуклості стають світлими, а западини — залишаються більш темними. Контрастність дозволяє підкреслити рельєф вироби. Оксидоване срібло іноді плутають з черненным, хоча методика обробки поверхні в цих випадках відрізняється.

Виріб із срібла

Захист поверхонь з латуні

Оксидування виробів з латуні і бронзи вказує на те, що параметри оксидних плівок і забарвлення поверхонь багато в чому залежать від складових цих сплавів. Наприклад, при рівних кількостях в бронзовому металі цинку та олова, оксидна плівка утворюється з працею, проте при додаванні свинцю якості оксидної плівки різко зростає. При обробці латуні сульфідом амонію сплави з великим рівнем цинку піддаються оксидированию важче, ніж латунь, що містить не більше 10% цинку.

Сульфід амонію має другу назву - сірчистий амоній

Використовувана здавна рецептура на основі так званої сірчаної печінки, нині видозмінена: тепер після розчинення кристалів в неї додають сульфід амонію. Виходячи з кількості розчину можна отримати різний колір оксидної плівки: від світло-коричневого до темного коричневого або навіть чорного. Причому плівка виходить відмінної якості і рівномірного забарвлення.

Також, для обробки сплавів може використовуватися 10% розчин тиокарбоната. Однак використовується розчин тільки для латуней і бронз з низьким вмістом цинку.

Ще один спосіб захисту поверхні бронзи і додання їй привабливого вигляду — обробка тиоантимонатом натрію. У результаті, виходить рівномірно покрита плівка з червонуватим відтінком.

Оксидування — процес, що вимагає глибокого знання хіміко-фізичних процесів і, як правило, дорогого обладнання. Однак найбільш проста технологія нанесення захисної плівки доступна кожному, достатньо виконати нескладну інструкцію, описану в цій статті.

НАШ ЕКСПЕРТ РАДИТЬ ПОЧИТАТИ ЦЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *