Оксидирование преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоев. Различают термические, химические, электрохимические (или анодные) и плазменные методы оксидирования.

 *Термическое оксидирование обычно осуществляют при нагреве  изделий в атмосфере, содержащей О2 или водяной пар.

Например, термическое оксидирование железа и низколегированной сталей, называемое воронением, проводят в печах, нагретых до 300-350 °С, или при непосредственном нагревании изделий на воздухе, добиваясь необходимого цвета обрабатываемой поверхности.

Легированные стали термически оксидируют при более высокой температуре (400-700 °C в течение 50-60 мин.).

Магнитные железоникелевые сплавы (пермаллои) оксидируют при 400-800 °С в течение 30-90 мин.

Термическое оксидирование - одна из важнейших операций  технологии; создаваемые диэлектрические пленки защищают готовые полупроводниковые структуры от внеших  воздействий, изолируют активные области дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Наиболее часто термическое оксидирование применяют при изготовлении кремниевых структур.

При этом Si окисляется на глубину около 1мкм при 700-1200 °С.

С начала 80-х гг. в производстве кремниевых больших интегральных схем оксидирование проводят при повышенном (до 107 Па) давлении О2 или водяного пара (термокомпрессионное оксидирование).

*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 черные и цветные металлы и сплавы.

В производстве электровакуумных приборов его применяют для чернения масок цветных кинескопов и др. деталей с целью получения поверхности с низким коэффициентом  отражения света и высоким коэф. теплового излучения.

Химическое оксидирование черных металлов проводят в кислотных или щелочных составах при 30-100 °С.

Обычно используют смеси соляной, азотной или ортофосфорной кислот с добавками соед. Мn, Ca(NO3)2 и др.

Щелочное оксидирование проводят в растворе щелочи с добавками окислителей при 30-180 °С.

Оксидные пленки на поверхности черных металлов получают также в расплавах, состоящих из щелочи, NaNO3 и NaNO2, MnO2 при 250-300 °С.

После оксидирование изделия промывают, сушат и иногда подвергают обработке в окислителях (К2Сг2О7) 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 К2Сг2О7 .

Медные или медненные изделия окисляют в составах, содержащих NaOH и K2S2O8. Иногда химическое оксидирование используют для оксидирование алюминия и сплавов на его основе (дуралюминов). В состав раствора входят Н3РО4, СrО3 и фториды.

Однако по качеству оксидные пленки, полученные химическим оксидирование, уступают пленкам, нанесенным методом анодирования.

 *Электрохимическое оксидирование, или анодное оксидирование (анодирование), деталей проводят в жидких (жидкостное оксидирование), реже в твердых электролитах.

Поверхность окисляемого материала имеет положительный потенциал.

Жидкостное оксидирование в водных и неводных растворах электролита применяют для получения защитных, декоративных покрытий и диэлектрических слоев на поверхности металлов, сплавов и полупроводниковых материалов при изготовлении приборов со структурами металл-диэлектрик-полупроводник и СВЧ интегральных схем, оксидных конденсаторов, коммутационных плат на основе алюминия и др.

Наиболее широко анодное оксидирование используют для нанесения оксидных слоев на конструкции из Аl и его сплавов.

При этом получают защитные (толщиной 0,3-15 мкм), износостойкие и электроизоляционные (2-300 мкм), цветные и эматаль-покрытия (эмалеподобные), а также тонкослойные (0,1-0,4 мкм) оксидные пленки.

Для образования толстых оксидных слоев применяют в основном растворы H2SO4 и СгО3.

Тонкие оксидные пленки получают в растворах на основе Н3РО4 и Н3ВО3.

Цветное анодирование проводят в растворах, содержащих органические кислоты (щавелевую, малеиновую, сульфосалициловую и др.).

Эматаль-покрытия получают в электролитах, содержащих, как правило, СrO3. Анодирование магния и его сплавов осуществляют в растворах, содержащих NaOH, фториды металлов.

Анодное оксидирование стали проводят в растворах щелочи или СгО3.

Методы анодного оксидирование получают распространение в полупроводниковой технологии, особенно для получения оксидных слоев на полупроводниках.

 *Плазменное оксидирование проводят в кислородсодержащей низкотемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядов.

Таким способом получают оксидные слои на поверхности кремния, полупроводниковых соединений при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем, при создании туннельных переходов на основе пленок Nb и Pb в крио-электронных интегральных схемах, а также для повышения светочувствительности серебряно-цезиевых фотокатодов.

Разновидностью плазменного оксидирования является ионно-плазменное оксидирование, проводимое в высокотемпературной кислородсодержащей плазме СВЧ или дугового разряда в вакууме (ок. 1 Па) и температуре обрабатываемой поверхности не выше 430 °С.
При таком способе оксидирования ионы плазмы достигают поверхности изделия с энергиями, достаточными для их проникновения в поверхностный слой и частичного его распыления.

Качество оксидных пленок, полученных этим методом, сравнимо с качеством пленок, полученных при термическом оксидирование, а по некоторым параметрам превосходит их.

Химико-термическая обработка деталей штампов и пресс-форм заключается в изменении химического состава поверхностного слоя металла готовых деталей с целью повышения его твердости или придания антикоррозионной стойкости.
Различные методы химико-термической обработки позволяют насыщать поверхностный слой металла углеродом, азотом, хромом, алюминием и другими металлами.

Процесс химико-термической обработки заключается в нагреве стали, выдержке при этой температуре в насыщающей среде и медленном охлаждении.
В производстве деталей оснастки применяются следующие виды химико-термической обработки:

• цементация
• азотирование
• алитирование
• диффузионное хромирование.

 *Цементация  деталей оснастки возможна с помощью твердых, газообразных и жидких карбюризаторов, но наиболее распространенным способом является цементация твердыми карбюризаторами.

Детали помещают в ящик из жаростойкой стали и засыпают толченым древесным углем в смеси с добавками, ускоряющими процесс цементации (например, 75% угля, 15% углекислого бария, 5% углекислого кальция, 1% углекислого натрия и 4% мазута).

Карбюризатор утрамбовывают. Расстояние между деталями, уложенными в ящик, должно быть 25—40 мм. Цементационный ящик плотно закрывают, обмазывают щели глиной и по высыхании ее ставят в закалочную печь, нагретую до 700 °С. Затем температуру печи поднимают до 920— 940 °С, при этой температуре выдерживают из расчета 1 час на каждые 0,1 мм желаемой глубины науглероженного слоя.

Глубина цементации, выполняемой таким способом, достигает 3 мм.

Для проверки качества цементации в ящик вместе с цементуемыми деталями закладывают образцы («свидетели»), изготовленные из той же стали, которые затем подвергают испытаниям.

Как правило, после цементации детали подвергают закалке одним из следующих способов:

-закалка раскаленной детали, взятой непосредственно из цементационного ящика; охлаждение деталей в ящике, повторный нагрев их в печи до 760—780 °С и закалка в воде или масле;

-двойная закалка-нагрев охлажденных в ящике деталей до 600—650 °С, охлаждение их вместе с печью, повторный нагрев до 900 °С с закалкой в масле, снова нагрев до 780 °С и закалка в воде.

При изготовлении штампов цементации подвергают направляющие колонки, направляющие втулки, державии для быстросменных пуансонов и другие детали, изготовленные из сталей 15, 20 и 30.

 *Алитирование — насыщение поверхностного слоя стали алюминием. Применяется для повышения стойкости деталей оснастки, работающих при нагреве до значительных температур. В результате алитирования сталь приобретает жаропрочность. Этот метод используется при изготовлении форм для литья под давлением.

 *Диффузионное хромирование  представляет собой насыщение поверхностного слоя стали хромом. Применяется оно для повышения твердости, износостойкости и коррозийной стойкости особо ответственных деталей форм для литься под давлением.

 *Азотирование — насыщение поверхности слоя стали азотом при температуре 480—620° С в течение 10—60 ч. Азотированный слой достигает глубины 0,5— 0,8 мм и твердости до HRC 68—70. При этом приобретаемая твердость сохраняется даже при нагреве до 550 °С.

После азотирования детали не требуют последующей термической обработки, не деформируются и получают высокую коррозионную стойкость.
Азотированию подвергают в основном рабочие детали вытяжных, гибочных и формовочных штампов, изготовленные из легированных инструментальных сталей, содержащих хром, молибден, ванадий. Эти металлы легко образуют с азотом твердые химические соединения.

Детали загружают в плотно закрывающийся муфель, который помещают в электрическую печь. По трубке в муфель подают аммиак (NH3), предварительно пропущенный через поглотитель влаги. Температуру в печи поднимают до 500—600 °С. При этих температурах аммиак диссоциирует (разлагается) на азот и водород и образовавшийся атомарный азот поглощается поверхностными слоями металла деталей.

Насыщение стали азотом при обычных условиях азотирования протекает чрезвычайно медленно (во много раз медленнее диффузии углерода при цементации стали). Для образования азотированного слоя глубиной 0,1 мм требуется ориентировочно около 10 часов. Поэтому для ускорения процесса азотирования используют двухступенчатый нагрев: детали выдерживают сначала при температуре 510—520 °С, а затем нагревают до 550—600 °С и выдерживают при этой температуре от 8 до 20 ч, в зависимости от глубины слоя. При двухступенчатом нагреве общая продолжительность азотирования сокращается в 1,5—2 раза.
По окончании азотирования детали медленно (со скоростью 200—300  ºС в час) охлаждают до температуры 200—250 °С для того, чтобы в металле не осталось внутренних напряжений. Охлаждение, как и нагрев, производят в закрытой печи, в атмосфере аммиака во избежание окисления поверхности металла.

Если необходимо азотировать только часть поверхности детали, то места, не подлежащие азотированию, покрывают гальваническим способом слоем олова. Олово должно быть нанесено тонким слоем 10—15 мкм.

Азотированию подвергают не всякую сталь. Поскольку требуется высокая и устойчивая твердость поверхностного слоя стали, то азотирование к углеродистой инструментальной стали не применяется. Это объясняется тем, что железо с азотом дает очень непрочные, легко распадающиеся при нагреве нитриды.

Наиболее часто азотируют рабочие детали гибочных, вытяжных и формовочных штампов, изготовленные из легированных сталей марок Х12, Х12М, Х12Ф1, 7X3, 4ХВ2С.

Азотирование обычно выполняют на завершающей стадии обработки деталей. После него выполняются лишь чистовое шлифование и полирование рабочих поверхностей. Если к деталям оснастки применяется термообработка, то ее выполняют обязательно до азотирования, причем температура отпуска должна быть выше температуры азотирования, иначе при азотировании деталь может получить деформацию.

Для деталей, подвергающихся перед азотированием высокому отпуску, температура азотирования не должна превышать 650 °С.

При антикоррозионном азотировании форм для литья под давлением, осуществляемом обычно на небольшую глубину (до 0,04 мм), применяют ускоренные режимы. Они состоят в использовании более высоких температур нагрева (до 700—850 °С) и значительно меньшего времени выдержки.

Если кроме антикоррозионного азотирования необходима еще и закалка, то ее выполняют непосредственно вслед за азотированием: после выдержки при температуре азотирования деталь закаливают в воде или масле и затем отпускают.