Технологии » 2011 » Декабрь » 17 » Оксидирование.Чернение стали и чугуна.Меднение.
02:35
Оксидирование.Чернение стали и чугуна.Меднение.
Технология химического оксидирования металла.

Декоративное химическое оксидирование гальванопластических изделий из меди, а также изделий из бронзы и латуни позволяет отделывать их разноцветными оксидными пленками. Результаты получаются различные в зависимости от применяемых растворов, их концентрации, температуры и прочих параметров обработки.

При химическом оксидировании изделий из бронзы и латуни играет важную роль состав этих материалов.

При химическом оксидировании изделия обрабатывают растворами или расплавами окислителей (нитратов, хроматов и др.).
Химическое оксидирование используют для пассивации металлических поверхностей с целью защиты их от коррозии, а также для нанесения декоративных покрытий на чёрные и цветные металлы и сплавы.
Химическое оксидирование чёрных металлов проводят в кислотных или щелочных составах при 30-100ºС.
Обычно используют смеси соляной, азотной или ортофосфорной кислот с добавками соединений Мn, Ca(NO3)2 и др.

Щелочное оксидирование проводят в растворе щелочи с добавками окислителей при 30-180ºС.
Оксидные плёнки на поверхности чёрных металлов получают также в расплавах, состоящих из щелочи, NaNO3 и NaNO2, MnO2 при 250-300ºС.
После оксидирования изделия промывают, сушат и иногда подвергают обработке в окислителях (K2Cr2O7) или промасливают.

Химическое оксидирование применяют для обработки некоторых цветных металлов.
Наиболее широко распространено химическое оксидирование изделий из магния и его сплавов в растворах на основе K2Cr2O7.
Медные или меднёные изделия окисляют в составах, содержащих NaOH и K2S2O8.
Иногда химическое оксидирование используют для оксидирования алюминия и сплавов на его основе (дуралюминов).
В состав раствора входят Н3РО4, СrО3 и фториды.

Однако по качеству оксидные плёнки, полученные химическим оксидированием, уступают плёнкам, нанесённым методом анодирования.
Различают помимо химического также и термические электрохимические (или анодные) и плазменные методы оксидирования.
 
Пассивация металлов.
Пассивация металлов – это технологический процесс антикоррозийной защиты металлов при помощи специальных растворов.
Как правило, пассивация производится при помощи солей или окислов (в том числе нитрата натрия).
Целью пассивации является сделать металлическую поверхность неактивной к атмосферному воздуху.

Пассивация может производиться двумя основными способами – химическим и электрохимическим.
При химической пассивации детали погружаются в раствор с нужным химическим веществом, в результате чего при определенной температуре образуется защитная пленка.
Электрохимическая пассивация производится следующим образом.
Вещества, которые необходимо нанести на поверхность, смешиваются с электролитом. Далее при пропускании электрического тока они оседают на поверхности изделия. Защитный слой, нанесенный электрохимическим путем, является более равномерным, но данный метод по материальным затратам значительно дороже химического.

Пассивация металлических деталей подразумевает образование фазовых слоев (пленок) при взаимодействии металлов с компонентами растворов в определенных условиях. Пленка представляет собой плотный водонепроницаемый барьер, который и препятствует появлению ржавчины.
Растворы, применяемые для пассивации, изготавливаются на основе окисляющих агентов, которые образуют труднорастворимые в воде соединения.
К ним относятся хроматы, молибдаты, нитраты в среде щелочи.
Как правило, пассивированная деталь или изделие подвергается дополнительной обработке.
На них могут быть нанесены ингибиторы (вещества, которые замедляют или останавливают течение нежелательных химических реакций и процессов), грунты, краски и/или лаки.

ООО НПФ „Крас-Прибор"
 
Меднение. Электрохимическое покрытие.
Медь - пластичный, легко полиру­ющийся металл.
Плотность меди 8930 кг/м3, температура плавления 1083°С, атомная масса 63,54 удель­ное электрическое сопротивление 0,017∙10-6Ом∙м, теплопроводность 319,50 Вт/(м∙К).
В химических соединениях медь может быть одно- и двухвалентна.
Электрохимически осажденная медь имеет розовый цвет.
Электрохимические покрытия медью не следует применять в качестве само­стоятельных защитно-декоративных без дополнительного нанесения других покрытий или специальных лаков, так как в атмосферных условиях они легко взаимодействуют с влагой и углекисло­той воздуха.
В атмосферных условиях и ряде агрессивных сред медь с же­лезом образует гальванопару (медь — катод).
В большинстве случаев медные покрытия применяют для улучшения пай­ки по стали (до 3 мкм), для деталей, подвергаемых глубокой вытяжке (до 9 мкм), для увеличения электропровод­ности (до 24 мкм), для защитно-деко­ративных целей при эксплуатации в по­мещениях, а также в качестве подслоя под никель, хром, серебро, золото и др.
Для нанесения медных покрытий су­ществует большое количество электро­литов, так, например, цианистые, цианидферратные, этилендиаминовые, пирофосфатные, сернокислые, полиэтиленполиаминовые, щелочные бесцианистые и т. д.
Но наибольшее применение в различных областях промышленности нашли цианистые, пирофосфатные и сернокислые.
Обладая высокой рассеивающей спо­собностью и хорошей электропровод­ностью они обеспечивают получение высококачественных мелкокристалли­ческих осадков, имеющих надежное сцепление с большинством металлов и сплавов.
Они обладают низкой кор­розионной стойкостью, поэтому в тех­нике разработаны и внедрены электро­литы, обеспечивающие получение спла­вов на основе меди.
Медь - цинк, медь - олово, медь - никель, медь - свинец, медь - сурьма, медь - висмут и другие сплавы обладают не только повышенными коррозионными свой­ствами, но и рядом специальных свойств, не присущих медным покрытиям.
Открыть | Закрыть
  • Электрохимическая металлизация. Золочение.
    Embed:
 
Холодное чернение стали, чугунов.
Техпроцесс "Инста-Блэк 333"
Разработка "EPI" - фирменное название "Insta-Blak 333"
 
Обработка с сохранением размеров
  • При цеховой тем­пературе, простым ополаскиванием в химически неаг­рессивном растворе, на деталях форми­руются покрытия, ко­торые по декоративности (глубоко­насыщенный чер­ный цвет) и коррози­онной стойкости не уступают по­крытиям, получаемым при горячем щелоч­ном оксидировании в нитратных растворах;
  • Про­цесс применим для чернения  различных ста­лей: угле­роди­стых и легированных, конструк­ционных и инструмен­таль­ных, холодно- и го­рячекатаных, после ковки или штамповки, а также чугунов и порошко­вых металлов; при этом отсутствует образование белого со­ляного на­лета, что присуще горячему оксидированию; не происхо­дит также и вы­щела­чивание по­рошковых металлов и чугунов;
  • Одна и та же ванна может использоваться для черне­ния при комнатной температуре деталей из сталей и чугунов, разных марок и видов;
  • Покрытия ха­рактери­зу­ются долговечностью, из­носо­стойкостью и отлич­ными противозадир­ными свойст­вами – приработка сопрягаю­щихся деталей об­легча­ется, свойства режущего инстру­мента улучша­ются;
  • Посадочные размеры деталей и твердость сохраняются;
  • Отсутствует  легко удаляемый темный налет, присущий другим процес­сам чернения при комнатной температуре;
  • Процесс рекомендуется производи­телям инструмента, подшипников, прецизи­онных деталей машин, станков, крепежных и других изделий.
На практике чернению подвергаются следующие изде­лия:
шпиндель­ные патроны,
планшайбы, шестерни,
вы­сокопроч­ные звездочки в цепных пе­редачах,
втулки, резцедержатели, цанги,
режу­щий инструмент для стан­ков – торцевые и концевые фрезы,
инструмент с твер­досплавными пла­сти­нами,
сверла, спиральные сверла,
кольцевые пилы,
ручной инстру­мент и пр..
В автомо­бильной про­мышленности чернят:
тяговые штанги;
детали подвески;
поршневые кольца;
свечи зажигания; крепеж;
шланговые хомуты; форсунки;
гид­равлические цилиндры и пр..
Производители подшипников, в том числе и подшипников для автопрома, об­рабатывают корпуса, наружные кольца, обоймы, крышки.
Чернение не приводит к измене­нию размеров, зато, когда начинается при­ра­ботка, наличие покры­тия обеспечи­вает трущимся поверхностям отличные про­тивозадирные свойства.
Процесс является незаменимым при обработке удлиненных деталей, например, валов электромо­торов, ко­торые нельзя подвергать горячему оксиди­рованию из-за опасности коробления.
 
Преимущества холодного чернения.
Антикоррозионная защита – на годы продлевается срок службы деталей, увеличи­вается срок их хранения на складе.
Совместно с уплотнением в фир­менных анти­коррах  «E-Teк» технология обеспечивает превос­ходную коррози­онную стойкость, до 150 часов в камере солевого тумана.
Долговечность, износостойкость – черное химическое конверсионное по­крытие не выкрашивается, не растрескивается, не отслаивается.
Противозадирные свойства – в случае приработки сопряженных дета­лей, при первоначальном контакте и во время последующего притирания про­исхо­дит выработка черного, обеспечивающего смазку трущихся поверхностей, слоя с одновременным фор­мированием нагартованных поверхностей.
Скольжение – пропитка в антикоррах «Е-Тек» не только увели­чивает коррозионную стойкость изделий, но и при необходимости делает их поверхность маслянистой, что обеспечивает плавную работу со­прягаемых де­талей.
Стабильность размеров – размеры при чернении существенно не меня­ются, они увеличиваются лишь на 0,12 – 0,25 мкм; это означает, что свойства поверхности детали после чернения сохраняются – полированные поверхности оста­ются блестящими, твердость по Роквеллу термообработанных деталей не из­меняется.
Размеры прецизионных деталей сохраняются, отсутствует коробле­ние, которое может иметь место при нагревании.
Декоративные свойства – деталь приобретает глубоконасыщенный черный цвет, что улучшает ее внешний вид и товарные качества.
Удобство – легко применять на месте, не передавая детали на обработку субподрядчикам; не надо ждать, когда нагреется раствор для чернения; не надо подстраиваться под график поставок извне; не нужно тратиться на выполнение чернения на стороне; сохраняется контроль производственного процесса и  ка­чества; можно использовать при любых объемах производства; особенно хо­рошо происходит чернение больших партий мелких деталей во вращающихся барабанах (скорость вращения 1-2 об./мин).
Более высокая производительность – детали могут оксидироваться за 2 – 4 минуты в отличие от  15 – 30 минут при горячем оксидировании.
Обычно в два раза больше деталей может оксидироваться за то же время, что и при го­рячем оксидировании, т.е. можно организовать работу в одну смену вместо двух.
Достаточно большие временные допуски на чернение – от 2 до 5 минут позво­ляют ав­томатизировать процесс (алогичные технологии других фирм допус­кают лишь короткое 90-секундное погружение).
Технологичность – процесс малочувствителен к вариациям концентрации основного препарата «Инста-Блэк 333 6Х» – одинаковые результаты можно получить при его содержании 15, 20 или 25 мл/л.
Широкие технологические допуски, простота контроля и корректировки рабочего раствора делают процесс легко управляемым, благодаря чему различные операторы могут обеспечить достижение надлежащего качества обработки.
Продолжительный срок службы ванны – раствор может восполняться непрерывно посредством периодического добавления свежего препарата; не­которые ванны работают уже по 10-15 лет.
Расширение ассортимента черненых деталей – процесс легко внедрить и применять; это позволяет придавать деталям, которые раньше никак не об­рабатывались, прекрасный декоративный товарный вид и заодно обеспечить им отличную антикоррозионную защиту.
Снижение энергетических затрат  – чернение осуществляется при ком­натной температуре по сравнению с горячим оксидированием при 145 °С.
Безопасность – для приготовления раствора оксидирования использу­ются неагрессивные водоразбавляемые химикаты без запаха, отсутствует не­обхо­димость в принудительной вентиляции, как в случае горячего, вредного для здоровья, оксидиро­вания; не применяются опасные едкие вещества с вредными испарениями; при доливании в раствор отсутствует опасность раз­брызгивания горячих, остав­ляющих ожоги на коже, химикатов.
Низкие капитальные затраты и более продолжительный срок службы оборудования – нет необходимости в установке дорого­стоящего оборудова­ния и аппа­ратуры; устанавливаются обыкновенные семь ванн без нагревательных устройств, кон­трольно-из­мери­тельных приборов и вытяжной вентиляции, подобных используемым в случае го­рячего ок­сидиро­вания.
Низкие затраты на выполнение обработки – обеспечиваются высокой технологичностью процесса – простота осуществления, возмож­ность в одной и той же ванне обрабатывать стали и чугуны раз­ных марок и видов; возможность обработки детали насыпью и т.д.
Низкие нормы расхода – на чернение до 180 м2 поверхности деталей за­трачива­ется примерно 1 л 6-кратного концентрата «Инста-Блэк 333 6Х».
 
Обработка осуществляется в семь стадий (ванны одного размера).
Если детали не подвергались термообработке, изготовлены из обык­новенных сталей или после струйно-аб­разивной обработки, то воз­можен и пя­тистадийный процесс (без акти­вации и после­дующей промывки).


1. Химическое обезжирива­ние – такие загрязнения, как смазочно-охлаж­дающие жидкости, эмульсии, смазки и ингибиторы коррозии должны быть удалены.
Загрязне­ния могут замедлять последующие про­цессы или препятствовать им, отри­цательно влиять на адгезию и внешний вид пленки.
Рекоменду­ется погружение деталей на 2–5 минут при 50 – 65 °С в 10 %-ный щелочной раствор препарата «Е-Клин 148  Е» (E-Kleen 148 E).
2. Промывка погружением в ванну с холодной проточной водопроводной водой на 30 – 60 с.
Неотмытая, прилипшая пленка щелочного раствора обезжи­ривания быстро загрязнит ванну на следующей операции активации или чернения, что приведет к плохой адгезии чёрной оксидной пленки и появлению пятен на поверхности.
3. Активация погружением на 0,5 – 5 мин в 20 %-ный водный раствор пре­парата «Е-Преп 258» (E-Prep 258) при 18 – 30°С.
4. Промывка погружением в ванну с холодной проточной водопроводной водой на 30 – 60 с для удаления остатков раствора активации.
5. Чернение – погружением на 2 – 4 мин при комнатной температуре в кис­лый раствор (рН 1,8), содержащий 17 – 20 мл/л препарата «ИнстаБлэк 333 6Х».
Процесс малочувствителен к ва­риациям концентрации – одинаковые ре­зультаты можно получить при 17, 25 и 40 мл/л.
Легко управляется разными операторами.
6. Промывка погружением в ванну с холодной проточной водопроводной водой на 30 – 60 с для удаления остатков раствора чернения.
7. Уплотнение погружением деталей на 1 мин в один из фирменных пленко­обра­зующих ингибированных гидрофобизирующих составов, име­нуемых антикоррами «Е-Тек».
При этом антикор быстро вытесняет влагу, остающуюся на поверхности де­тали после предшест­вующей про­мывки, и впитывается порами покрытия, что обеспечивает долговременную защиту де­тали от коррозии.



Дистрибьютор в РФ и СНГ – ООО «СОНИС», г. Москва

 
Методы химического окрашивания металлов.
Химическое оксидирование сталей.
Оксидированию подвергаются углеродистые и низколегированные стали.
Значительное содержание легирующих элементов может повлиять на цвет окрашенной детали, чаще всего он становится ближе к красному.
Неизвестны способы оксидирования нержавеющих сталей химическими методами.

Перед нанесением на металлические поверхности покрытий необходимо осуществить подготовительные операции, то есть удалить с этих поверхностей загрязнения различной природы.
От качества проведения подготовительных операций в сильной степени зависит конечный результат всех работ.
К подготовительным операциям относятся очистка поверхностей, обезжиривание и травление.
 
Обезжиривание
Процесс обезжиривания поверхности металлических деталей проводят, как правило, когда эти детали только что обработаны (отшлифованы или отполированы) и на их поверхности нет ржавчины, окалины и других посторонних продуктов.
Любые защитные покрытия, например цинковое, также нужно предварительно удалить.
С помощью обезжиривания с поверхности деталей удаляют масляные и жировые пленки.
Для этого применяют водные растворы некоторых химреактивов (силикат и гидроксид натрия; тринатрийфосфат для смачиваемости), хотя для этого можно использовать и органические растворители.
Последние имеют то преимущество, что они не оказывают последующего коррозионного воздействия на поверхность деталей, но при этом они токсичны и огнеопасны.
Обычно используют ацетон, он хорошо справляется с удалением как органических жиров, так и минеральных масел.
На результат работы также влияет чистота реактивов и качество воды.

Есть несколько типов составов для химического оксидирования - щелочные составы, составы на основе диоксида марганца, на основе тиосульфата натрия.
Действие щелочных составов основано на окислении железа до оксида в щелочной среде, как наиболее эффективные, но и самые агрессивные.
Оксидные пленки получаются «радикально черного» цвета, устойчивы к истиранию, матовые или глянцевые в зависимости от содержания реагентов.
 
Составы покрытий.
1. Едкий натр - 750, азотнокислый натрий - 175.
Температура раствора - 135°С, время обработки - 90 мин. Пленка плотная, блестящая.
2. Едкий натр - 500, азотнокислый натрий - 500.
Температура раствора - 140°С, время обработки - 9 мин. Пленка интенсивная.
3. Едкий натр - 1500, азотнокислый натрий - 30.
Температура раствора - 150°С, время обработки - 10 мин. Пленка матовая.
4. Едкий натр - 750, азотнокислый натрий - 225, нитрит натрия - 60.
Температура раствора - 140°С, время обработки 90 мин. Плёнка блестящая.

Приготовление и применение растворов этого типа выглядит так.
Навески реактивов растворяются в требуемом объеме воды при энергичном перемешивании.
При этом происходит сильное разогревание раствора.
Емкость должна быть стеклянной, керамической или из нержавейки.
Если вы используете стеклянную химическую емкость, посмотрите, чтобы на ней были буквы 'ТС', то есть термостойкая.
Ни в коем случае не используйте алюминиевые или эмалированные емкости.
Приготовленный раствор нагревается до кипения и туда помещается деталь.
Контролировать температуру совсем не обязательно, главное - состав должен кипеть.
Ждем положенное время, при необходимости подливая водички в раствор по мере выкипания (осторожно - состав при этом бурно вскипает!), вынимаем деталь, смотрим на ее цвет.
Если он равномерный, насыщенный и без пятен, тщательно промываем деталь водой, просушиваем и смазываем нейтральным маслом.
Лучше не стоит передерживать деталь в растворе, от этого портится качество оксидной пленки.
Гранулы твердой щелочи, попадая на деталь, могут привести к пятнистой окраске.

Следующий состав менее опасен в обращении.
5. Азотнокислый кальций - 30, ортофосфорная кислота - 1, диоксид марганца - 1.
Температура раствора - 100 °С, время обработки - 45 мин.

В процессе работы состав необходимо помешивать нерастворимый в воде диоксид марганца, дабы он не лежал на одном месте, а равномерно распределялся по поверхности детали.
Пленка получается рельефная, черного матового цвета, но не особо устойчивая к истиранию.
После оксидирования деталь промыть горячей водой, высушить и смазать.

В отличие от вышеприведенных составов с высокой рабочей температурой, следующий работает при комнатной.
6. Тиосульфат натрия - 80, хлористый аммоний - 60, ортофосфорная кислота - 7, азотная кислота - 3.
Температура раствора - 20 °С, время обработки - 60 мин.

Сначала в воде растворяются тиосульфат натрия и хлористый аммоний, затем вливаются кислоты и раствор перемешивается.
Раствор мутнеет вследствие выпадения элементарной серы.
Сразу же помещаем туда предварительно обезжиренную деталь.
После чернения деталь кипятим 15 мин. в растворе дихромата калия (120 г/л) чтобы удалить налипшую серу, промываем горячей водой, сушим и смазываем.
Пленка часто получается серого цвета, имеет тенденцию со временем рыжеть.

 
  Журнал "Сделай сам" №3-1992г .DjVu
< ...редакция 17декабря 2011г. Источник  http://talks.guns.ru/ >
Литература: Л.А.ЕРЛЫКИН - Информация к действию (технологические советы)
Категория: ХТО | Просмотров: 5703 | Добавил: semglass | Теги: Металлы и сплавы в химии и технике, технология, обработка поверхности
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: