Omówienie utleniania stali

Metoda utleniania stali polega na tworzeniu filmu tlenkowego na powierzchni metalu. Zadaniem utleniania jest tworzenie powłok, które będą pełniły funkcję dekoracyjną i ochronną. Ponadto na konstrukcjach stalowych powstają powłoki dielektryczne z wykorzystaniem utleniania.

Treść

• Funkcje utleniania
• Sposób chemiczny
• Utlenianie anodowe
• Cechy procesów plazmowych i termicznych
• Samoutlenianie
• Ochrona tytanu i jego stopów
• Srebrna ochrona powierzchni
• Mosiężna ochrona powierzchni

Funkcje utleniania

Istnieje kilka sposobów na utlenienie:

• chemiczny;
• Plazma
• termiczny;
• elektrochemiczny.

Sposób chemiczny

Utlenianie chemiczne oznacza obróbkę powierzchni specjalnymi stopami, roztworami azotanów, chromianów, a także innymi środkami utleniającymi. W rezultacie możliwe jest zwiększenie odporności metalu na korozję. Takie zdarzenia są przeprowadzane przy użyciu preparatów kwasowych lub alkalicznych.

Utlenianie alkaliczne prowadzi się w temperaturach 30-180 stopni. Głównym składnikiem kompozycji jest zasada i dodaje się bardzo mało utleniaczy. Po zabiegu części są myte i suszone. Czasami po utlenieniu przeprowadza się olejowanie.

Utlenianie kwasowe odbywa się za pomocą kilku kwasów (fosforowego, chlorowodorowego, azotowego) i niewielkich ilości manganu. Reżim temperaturowy procesu wynosi 30-100 stopni.

Utlenianie chemiczne tych odmian pozwala uzyskać folię dobrej jakości. Chociaż należy zauważyć, że metoda elektrochemiczna pozwala uzyskać produkty o wyższej jakości.

Utlenianie na zimno (czernienie) jest również techniką chemiczną. Odbywa się to przez zanurzenie części w roztworze z dalszym myciem, suszeniem i olejowaniem. W rezultacie na powierzchni powstaje krystaliczna struktura z obecnością fosforanów i jonów. Cechą tej technologii jest stosunkowo niska temperatura robocza (15–25 stopni Celsjusza).

Zalety czernienia w porównaniu z utlenianiem na gorąco:

• szczegóły tylko nieznacznie zmieniają swoje rozmiary;
• niższe zużycie energii;
• wysoki poziom bezpieczeństwa;
• bez oparów;
• produkty mają bardziej jednolity kolor;
• technika ta pozwala na utlenienie nawet żeliwa.

Utlenianie anodowe

Utlenianie elektrochemiczne (technika anodowa) odbywa się w ciekłym lub stałym ośrodku elektrolitycznym. Takie podejście pozwala uzyskać filmy o wysokiej wytrzymałości następujących typów:

• powłoki z cienką warstwą (grubość - 0,1-0,4 mikrona);
• odporne na zużycie izolatory elektryczne (grubość - 2-3 mikrony);
• powłoki ochronne (grubość 0,3-15 mikronów);
• specjalne warstwy szkliwa (powłoki emaliowane).

Anodowanie powierzchni części ulegającej utlenieniu odbywa się na tle potencjału dodatniego. Takie przetwarzanie powinno być przeprowadzone w celu ochrony części mikroukładów, a także w celu utworzenia warstwy dielektrycznej na półprzewodnikach, stali, stopach metali.

Uwaga! W razie potrzeby anodowanie można przeprowadzić niezależnie, jednak konieczne jest ścisłe przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa, ponieważ w pracy stosowane są agresywne elementy.

Szczególnym przypadkiem utleniania elektrochemicznego jest utlenianie mikronów.Technika ta pozwala osiągnąć unikalne właściwości dekoracyjne. Metal zyskuje dodatkową odporność na ciepło i odporność na procesy korozji.

Metoda mikroarca charakteryzuje się zastosowaniem prądu pulsującego lub przemiennego w lekko alkalicznym środowisku elektrolitycznym. Zatem możliwe jest uzyskanie grubości powłoki w zakresie 200-250 mikronów. Gotowy produkt po przetworzeniu staje się podobny do ceramiki.

Utlenianie mikrokapsułek można również przeprowadzić niezależnie, jednak wymagany jest odpowiedni sprzęt. Cechą tego procesu jest jego bezpieczeństwo dla zdrowia ludzkiego. To właśnie sprawia, że ​​technika ta staje się coraz bardziej popularna wśród rzemieślników domowych.

Cechy procesów plazmowych i termicznych

Utlenianie termiczne oznacza tworzenie filmu tlenkowego w parze wodnej lub innej atmosferze zawierającej kwas. W tym procesie charakteryzuje się wysoką temperaturą.

Nie można niezależnie przeprowadzić takiej operacji, ponieważ potrzebny jest specjalny drogi piec, w którym metal jest podgrzewany do 350 stopni. Jednak w tym przypadku mówimy o stalach niskostopowych. W przypadku stali średniostopowych i wysokostopowych temperatura powinna być jeszcze wyższa - w granicach 700 stopni. Całkowity czas utleniania metodami termicznymi wynosi około jednej godziny.

Ponadto nie będzie możliwe odtworzenie procesu plazmy w domu. Takie utlenianie przeprowadza się w niskotemperaturowej plazmie zawierającej tlen. Samo środowisko plazmowe powstaje w wyniku wyładowań mikrofalowych i RF. Czasami prąd stały jest aktywowany. Cechą tej technologii jest wysoka jakość uzyskiwanych produktów. Dlatego utlenianie plazmowe służy do tworzenia wysokiej jakości powłok na krytycznych produktach, które obejmują:

• powierzchnie silikonowe;
• półprzewodniki;
• fotokatody.

Samoutlenianie

Opisana tutaj metoda tworzenia powłoki ochronnej na produktach stalowych jest dostępna dla wszystkich. Najpierw część jest czyszczona i polerowana. Następnie tlenki należy usunąć z powierzchni (dekapitować). Dekapituj część przez minutę za pomocą 5% roztworu kwasu siarkowego. Po zanurzeniu część należy umyć w ciepłej wodzie i pasywować (5 minut wrzącej w roztworze litra zwykłej wody z rozcieńczonymi 50 gramami mydła do prania). Tak więc powierzchnia jest przygotowana do procedury utleniania.

Sekwencja dalszych działań:

1. Bierzemy pojemnik z emaliowaną powłoką. Nie należy go zarysować, nie należy go rozdrabniać.
2. Wlej litr wody do pojemnika i dodaj do niego 50 gramów sody kaustycznej.
3. Podpalamy pojemnik i podgrzewamy roztwór do około 150 stopni.

Po 1,5 godziny część można usunąć - utlenianie jest zakończone.

Ochrona tytanu i jego stopów

Jak wiadomo, tytan wyróżnia się niską odpornością na zużycie. Utlenianie tytanu i opartych na nim stopów zwiększa ich właściwości przeciwcierne, poprawia odporność metalu na korozję.

W wyniku nałożenia warstwy ochronnej na metalu powstają grube warstwy tlenku (w zakresie 20–40 μm), które mają lepsze właściwości absorpcyjne.
Struktury stopów tytanu poddaje się obróbce w temperaturze 15–25 stopni w roztworze zawierającym 50 gramów kwasu siarkowego. Gęstość prądu wynosi 1-1,5 ampera na decymetr kwadratowy. Czas trwania procedury wynosi 50-60 minut. Jeśli gęstość prądu przekracza 2 amper na decymetr kwadratowy, czas trwania procesu zostaje skrócony do 30-40 minut.

Podczas nakładania warstwy ochronnej zalecana gęstość prądu jest utrzymywana przez pierwsze 3-6 minut, a napięcie w tym czasie wzrasta do 90-110 V. Po osiągnięciu tego wskaźnika gęstość prądu spada do 0,2 ampera na decymetr kwadratowy. Utlenianie trwa bez bieżącej regulacji. Podczas procesu elektrolit jest mieszany. Stosowane są katody ołowiowe lub stalowe.

Srebrna ochrona powierzchni

Utlenianie srebra jest metodą przetwarzania produktów srebrnych, podczas której powierzchnia jest poddawana obróbce chemicznej siarczkiem srebra. Grubość warstwy wynosi około 1 μm. Procedurę przeprowadza się w roztworach związków siarki. Najczęstszym rozwiązaniem jest wątroba siarkowa.

W wyniku przetwarzania srebro staje się starsze. Ma kolor od jasnoszarego do czarnego lub brązowego. W takim przypadku grubość nałożonej warstwy wpływa na intensywność koloru. Możesz regulować kolor podczas polerowania metalu - wybrzuszenia stają się jasne, a wgłębienia pozostają ciemniejsze. Kontrast pozwala podkreślić ulgę produktu. Srebro oksydowane bywa mylone z czernieniem, chociaż technika obróbki powierzchni jest w tych przypadkach inna.

Mosiężna ochrona powierzchni

Utlenianie produktów z mosiądzu i brązu wskazuje, że parametry warstw tlenków i kolor powierzchni są w dużej mierze zależne od składników tych stopów. Na przykład przy równych ilościach cynku i cyny w metalu brązowym trudno jest utworzyć warstwę tlenkową, ale po dodaniu ołowiu jakość powłoki tlenkowej gwałtownie wzrasta. Podczas obróbki mosiądzu siarczkiem amonu stopy o wysokiej zawartości cynku są trudniejsze do utlenienia niż mosiądz zawierający nie więcej niż 10% cynku.

Dawno stosowany preparat oparty na tak zwanej wątrobie siarkowej jest teraz modyfikowany: teraz, po rozpuszczeniu kryształów, dodaje się do niego siarczek amonu. W zależności od ilości roztworu można uzyskać inny kolor warstwy tlenku: od jasnobrązowego do ciemnobrązowego, a nawet czarnego. Ponadto uzyskano folię o doskonałej jakości i jednolitym kolorze.

Do przetwarzania stopów można również użyć 10% roztworu tiowęglanu. Jednak rozwiązanie stosuje się tylko w przypadku mosiądzu i brązu o niskiej zawartości cynku.

Innym sposobem ochrony brązowej powierzchni i nadania jej atrakcyjnego wyglądu jest użycie tioantimonianu sodu. W rezultacie uzyskuje się równomiernie powleczoną folię z czerwonawym odcieniem.

Utlenianie jest procesem wymagającym dogłębnej wiedzy o procesach chemiczno-fizycznych i, z reguły, drogim sprzęcie. Jednak najprostsza technologia nakładania folii ochronnej jest dostępna dla wszystkich, wystarczy postępować zgodnie z prostymi instrukcjami opisanymi w tym artykule.