Суть различных методов оксидирования (воронения)

Оксидирование (воронение) – это технологический процесс, в результате которого на поверхности металла формируется защитная оксидная пленка. Эта процедура широко используется для улучшения характеристик металлических изделий.

Основная цель оксидирования – повышение устойчивости металла к коррозии и обеспечение электроизоляционных свойств. Кроме того, этот метод позволяет придать изделию привлекательный внешний вид.

В зависимости от типа используемой стали, цвет оксидного слоя может варьироваться. На поверхности малоуглеродистой стали образуется насыщенный черный цвет, в то время как на высокоуглеродистых сталях пленка приобретает более сероватый оттенок.

Данному методу подвергают изделия из стали, чугуна, алюминиевых, медных, цинковых и других сплавов.

Существует несколько методов проведения процесса оксидирования, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества:

• Термическое оксидирование

• Химическое оксидирование

• Анодное (электрохимическое) оксидирование

• Плазменные методы

Термическое оксидирование – процесс образования оксидной пленки на металле при повышенных температурах в присутствии кислорода или водяного пара.

Процесс проводят в специальных печах.

При термическом оксидировании низколегированных сталей или железа (воронение) температуру устанавливают в пределах 300-350 °С. В настоящее время этот способ самый распространенный и используется главным образом в качестве декоративной отделки.

Почти все стрелковое оружие и ряд точных приборов подвергают воронению, в результате чего изделия приобретают красивый черный цвет. Также воронение используют, когда необходимо сохранить исходные размеры изделия, так как оксидная пленка составляет всего 1,0-1,5 микрона.

Для легированных сталей термическое воздействие проводится при более высоких температурах (до 700 °С). Продолжительность процесса при этом составит около 1 часа.

Железоникелевые магнитные сплавы нагревают от 400 до 800 °С в течение получаса до полутора часов.

Диэлектрическая пленка, полученная таким способом, является неотъемлемым этапом создания полупроводников.

Довольно часто термическое оксидирование применяют для создания оксидного слоя на поверхности изделий из кремния. Такая разновидность называется термокомпрессионной и происходит при повышенном давлении (до 107 Па) и температурах 800-1200°С. Оксидированные кремниевые изделия применяются в основном в электронике.

Для повышения антикоррозионных свойств обработанное изделие можно погрузить на 2-3 минуты в горячий 2-3% раствор мыла, а затем на 5-10 минут в минеральное трансформаторное или машинное масло при температуре 105-120°С. После этой операции поверхность изделия становится блестящей и приобретает равномерную черную окраску.

Химическое оксидирование проводят в растворах или расплавах окислителей, таких как хроматы и нитраты.

Этот метод позволяет пассивировать поверхность изделий или создавать на ней защитные и декоративные покрытия.

Для черных металлов химическая обработка поверхности осуществляется при температуре от 30 до 100 °С в щелочных или кислотных средах. В частности, для кислотного оксидирования часто применяют смеси различных кислот, например, азотной и соляной.

После нанесения оксидного слоя металлические изделия тщательно промываются и высушиваются. Иногда готовое покрытие дополнительно промасливают или подвергают обработке в окислительных растворах.

Защитное покрытие, полученное методом химического оксидирования, обладает несколько меньшей стойкостью по сравнению со слоем, сформированным термическим способом.

Анодирование – это процесс формирования оксидной пленки в жидких или твердых электролитах.

Суть анодирования заключается в том, что поверхность металла, подвергаемая окислению, имеет положительный электрический потенциал.

Этот метод широко используется для создания защитных и декоративных слоев на различных металлах и сплавах. Наиболее распространенным применением анодного оксидирования является нанесение покрытия на алюминий и его сплавы.

Оксидные слои, формируемые на алюминии, характеризуются защитными, изоляционными, износостойкими и декоративными свойствами.

Плазменное оксидирование – это процесс, осуществляемый при низких температурах в плазме, содержащей кислород.

Для создания плазмы используют различные типы разрядов: постоянного тока, СВЧ (сверхвысокочастотные) и ВЧ (высокочастотные).

Этот метод применяется для получения оксидных слоев на поверхности кремния и полупроводниковых соединений. Кроме того, плазменное оксидирование используется для повышения светочувствительности серебряно-цезиевых фотокатодов.

Микродуговое оксидирование – это технология создания многофункциональных оксидных покрытий.

Данный способ позволяет формировать слои с выдающимися защитными, коррозионными, теплостойкими, изоляционными и декоративными свойствами. Внешний вид покрытия напоминает керамику.

Процесс микродугового оксидирования обычно проводится в слабощелочных электролитах при использовании импульсного или переменного тока.

Основная часть оксидного слоя (около 70%) формируется внутри основного металла. Толщина полученного покрытия составляет приблизительно 200–250 мкм. Микродуговое оксидирование позволяет наносить покрытия даже на детали со сложным рельефом.

Используемые электролиты являются экологически безопасными и не оказывают негативного воздействия на окружающую среду. Технология применяется для создания покрытий на магниевых и алюминиевых сплавах.

Суть методов оксидирования

Печь для оксидирования