Оксидування металів у домашніх умовах

Ця стаття приділить свою увагу розбору явища оксидування металів. Тут ми розглянемо загальне уявлення про дане явище, ознайомимося з деякими різновидами і вивчимо їх на прикладі зі сталлю. Також читач дізнається, як здійснити подібний процес самостійно.

Визначення віксидії

Для початку ми зупинимося на понятті самого оксидування. Це процес, під час якого створюється оксидна плівка на поверхневій площі виробу, а також на заготівлі. Він стає можливим завдяки проведенню окислювально-відновлювальних реакцій. Найчастіше подібні заходи використовують при оксидуванні металів, елементів декору і з метою сформувати діелектричний шар. Серед головних різновидів виділяють такі: термічну, плазмову, хімічну та електрохімічну форму.

Видове розмаїття

Зупиняючись на описі вище перерахованих видів, про кожен з них можна сказати, що:

• Термічна форма оксидування може здійснюватися в ході нагрівання певного виробу або інструменту в атмосферах пари води або кисню. Якщо відбувається оксидування металів, наприклад, заліза і низьколегованої сталі, то процес називають воронінням.
• Хімічна форма оксидування характеризує себе, як процес обробки, за допомогою використання розплавів або розчинів окислювачів. Це можуть бути представники хроматів, нітратів і т. п. Найчастіше це робиться з метою надання виробу захисту від процесів корозії.
• Оксидування електрохімічного типу характеризується тим, що протікає всередині електролітів. Його також називають мікродуговим оксидуванням.
• Плазмову форму оксидування реально здійснювати тільки при наявності плазми з низькою температурою. Вона повинна містити O2. Другою умовою є наявність розряду постійного струму, а також ^ і/або СВЧ.

Загальне поняття окислення

Щоб краще зрозуміти, що це — оксидування металів, бажано буде також ознайомитися і з загальною, короткою характеристикою окислення.

Окислення — це процес хімічної природи, який супроводжується збільшенням показника ступеня атомного окислення речовини, яке піддається даному явищу. Це відбувається за допомогою пересилання негативно заряджених часточок — електронів, від атома, який є відновлювачем. Його також можуть називати донором. Передача електронів здійснюється по відношенню до окислювального атому, електронного акцептора.

Іноді під час окислення молекули вихідних сполук можуть ставати нестабільними і розпадатися на більш маленькі складові фрагменти. При цьому деяка частина атомів, що утворилися молекулярних частинок, буде володіти більшим ступенем окислення, ніж ті ж види атомів, але перебувають у вихідному, початковому стані.

На прикладі оксидування сталі

Що це таке — оксидування металів? Відповідь на це питання краще буде розглянути на прикладі, для якого ми будемо використовувати проведення даного процесу зі сталлю.

Під хімічним оксидуванням металу — сталі, розуміють процес виконання роботи, в ході якої металеву поверхню покриють оксидною плівкою. Цю операцію проводять, найчастіше, для утворення захисного покриття або надання нової межі елементу декору; ще це роблять з метою створити діелектричні шари на виробах зі сталі.

Говорячи про хімічне оксидування, важливо знати: спочатку виріб піддають обробці якимось сплавом або розчином хромата, нітрату або деякого ряду інших окислювачів. Це додасть металу захист проти впливу корозії. Процедуру можна також проводити з використанням композицій лужної або кислотної природи.

Хімічна форма оксидування, яка виконується за допомогою використання лужів, повинна виконуватися при температурі від 30 до 180 ° С. Для таких процедур необхідно використовувати лужі з домішкою невеликої кількості окислювачів. Після того, як деталь обробили лужною сполукою, її необхідно обов’язково дуже ретельно промити, а далі висушити. Іноді заготовку, яка вже пройшла через процедуру оксидування, можуть додатково промаслити.

Детальніше про кислотний метод

Для застосування методу кислотних операцій необхідно використовувати кілька кислот, частіше це дві-три. Основними речовинами такого типу є соляна, ортофосфорна та азотна кислоти. У них додаються незначна кількість сполук марганцю та ін. Варіювання температурних показників, в яких може відбуватися оксидування металу — сталі, за допомогою використання кислотного методу, лежить в межах від 30 до 100 ° С.

Хімічне оксидування, описане для двох методів, дає людині можливість отримати як у виробничій, так і в домашній обстановці, плівку, що обумовлює досить сильний захист виробу. Однак важливо буде знати, що запобігання сталі та інших металів буде більш надійним у разі застосування електрохімічної процедури. Саме через перевагу електрохім. методу над хімічним оксидуванням, останнє використовують рідше по відношенню до об’єктів зі сталі.

Анодна форма оксидування

Оксидування металів може проходити із застосуванням анодного процесу. Найчастіше електрохімічний процес оксидування називають саме анодним. Він здійснюється в товщі електролітів твердого або рідкого агрегатного стану. Також застосування такого методу дозволить нанести на об’єкт плівку високої якості:

• Товщина тонкошарового покриття лежить в межах від 0.1 до 0.4 мікрометрів.
• Забезпечення електроізоляційних і зносостійких властивостей можливе в тому випадку, якщо товщина буде коливатися від двох-трьох до трьохсот мкм.
• Захисне покриття = 0.3 — 15 мкм.
• Можуть наноситися шари з властивостями, подібними до емалі. Фахівці таку плівку найчастіше називають ематаль-покриттям.

Характеристикою виробу, який піддали анодуванню, є наявність позитивного потенціалу. Дана процедура рекомендується з метою надання захисту елементам мікросхем інтегрального типу, а також при створенні діелектричного покриття на поверхні напівпровідників, сплавів і сталей.

Процес оксидування металів анодованого типу може, при бажанні, виконати будь-яка людина в побутових умовах, вдома. Однак дуже важливо буде дотримуватися всіх умов техніки безпеки, і виконувати це необхідно беззастережно. Це обумовлюється використанням в даному методі дуже агресивних сполук.

Одним з приватних випадків анодування вважають спосіб мікродугового оксидування. Він дозволяє людині отримувати ряд унікальних покриттів з високими параметрами декоративного, теплостійкого, захисного, ізоляційного та почесрозійного типу. Мікродугова форма протікання процесу може здійснюватися тільки під впливом змінного або імпульсного струму в товщі електролітів, що мають слабощілковий характер. Розглянутий спосіб дозволяє отримувати товщину покриття від двохсот до двохсот п’ятдесяти мкм. Після виконання операції поверхня стане схожа на кераміку.

Процес воронення

Оксидування чорних металів у професійній термінології називають воронінням.

Якщо говорити про воронення сталі, наприклад, про оксидування, чорнення або синіння, можна сказати, що це процес, в ході якого на чавуні або низьколегованій сталі утворюють шар оксиду заліза. Як правило, товщина такої плівки лежить в межах від одного до десяти мкм. Товщина шару обумовлює і наявність певного кольору побіжності. Залежно від зростання товщини плівкового шару, кольори можуть бути: жовтим, бурим, вишневим, фіолетовим, синім і сірим.

В даний час існує кілька типів вороніння:

• Лужний тип характеризується використанням відповідних розчинів, з додаванням окислювачів, в умовах температури від 135 до 150 градусів за Цельсієм.
• Кислотний тип воронення використовує кислі розчини та хімічні або електрохімічні способи.
• Термічна форма обробки характеризується використанням досить високих температур (від 200 до 400 ° С). Процес проходить у товщі атмосфери перегрітої пари води. Якщо використовують аміачно-спиртову суміш, то вимоги до температури зростають до 880 ° С, а в розплавлених солях — від 400 до 600 ° С. Використання повітряної атмосфери вимагає попереднього покриття поверхні запчастини тоненьким шаром лаку, який повинен бути асфальтним або масляним.

Ознайомлення з термічним оксидуванням

Термічне оксидування металів — це методика, під час якої оксидну плівку наносять на сталь у просторі атмосфери водяної пари. Також можуть використовувати й інші кисневмісні середовища з досить високими температурами. Провести термічну обробку в домашніх умовах досить складно, а тому, як правило, її не виконують. Згадуючи про плазмовий тип оксидування, важливо знати, що виконати це вдома практично неможливо.

Самостійне виконання операції

Оксидування металу в домашніх умовах можна провести самостійно. Найпростіше піддавати подібній обробці вироби зі сталі. Для цього спершу необхідно відполірувати або зачистити деталь, над якою буде проведена робота оксидування. Далі слід видалити з поверхні окиси за допомогою використання розчинів п’ятивідсоткової H2SO4 (сірчаної кислоти). Виріб необхідно тримати протягом шістдесяти секунд в рідині.

Подальші дії

Після того, як етап приміщення деталі у ванну з кислотою пройде, слід її промити під теплою водою і провести роботу з пасивування або, іншими словами, прокип’ятити об’єкт протягом п’яти хвилин. Для цього використовують розчин води з водопроводу з п’ятдесятьма грамами простого господарського мила. Тут розрахунок йде на 1 літр рідини. Провівши всі ці дії, ми підійшли до завершення оксидування. Щоб реалізувати процедуру, необхідно:

• Використовувати ємності, схильні до емалювання і не мають сколів або подряпин на внутрішній поверхні.
• Наповнити ємність водою і розвести відповідною кількістю грамів їдкого натру (з розрахунком на 1 літр = 50 грам).
• Перенести посудину з водою на плиту і зверху розташувати виріб.
• Нагрівати суміш, приблизно до 135-150 ° С.

Через 90 хвилин деталь можна витягати і споглядати власну роботу.

Деякі дані

Читачеві знатиме, що у разі потреби проведення подібної операції, але за відсутності вміння або бажання, з таким проханням можна звернутися до різних фахівців. Оксидування металів в Москві, наприклад, може виконуватися як фахівцями в різних сферах послуг, так і вдома, людьми. Деякі види такого засобу надання захисту деталі, можуть бути досить дорогими. У столиці РФ анодований тип оксидування коштуватиме досить дорого, однак додасть високий показник надійності об’єкту. Щоб знайти фахівців у подібній справі, достатньо набрати в запиті пошуку гугла, наприклад: «виконання хімічного оксидування в… (певному місті або області) «, або щось подібне.