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

Визначення оксидування

Для початку ми зупинимося на понятті самого оксидування. Це процес, у ході якого утворюється оксидна плівка на поверхневої площі виробу, а також на заготівлі. Він стає можливим завдяки проведенню окислювально-відновних реакцій. Найчастіше подібні заходи використовують при оксидировании металів, елементів декору та з метою сформувати діелектричний шар. Серед головних різновидів виділяють наступні: термічну, плазмову, хімічну й електрохімічну форму.

Видове різноманіття

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 пара води або кисню. Якщо відбувається оксидування металів, наприклад, заліза і низьколегованої сталі, то процес називають воронінням.

Хімічна форма оксидування характеризує себе, як процесу обробки, за допомогою використання розплавів або розчинів окислювачів. Це можуть бути представники хроматів, нітратів і т. п. Найчастіше це робиться з метою додання виробу захисту від процесів корозії.

Оксидування електрохімічного типу характеризується тим, що протікає всередині електролітів. Його також називають микродуговым оксидуванням.

Плазмову форму оксидування реально здійснювати тільки при наявності плазми з низькою температурою. Вона повинна містити О2. Другою умовою є наявність розряду постійного струму, а також ВЧ та/або СВЧ.

Загальне поняття окислення

Щоб краще зрозуміти, що це – оксидування металів, бажано також ознайомитись із загальною, короткою характеристикою окислення.


Окислення – це процес хімічної природи, який супроводжується збільшенням показника ступеня атомного окислення речовини, яка піддається даного явища. Це відбувається за допомогою пересилки негативно заряджених частинок – електронів від атома, який є відновником. Його також можуть називати донором. Передача електронів здійснюється по відношенню до окислювальному атому, електронного акцептору. Іноді в ході окислення молекули вихідних сполук можуть ставати нестабільними і розпадатися на більш маленькі складові фрагменти. При цьому деяка частина атомів, які утворилися молекулярних частинок, буде володіти більшою ступенем окислення, ніж ті ж види атомів, але перебувають у вихідному, первісному стані.

На прикладі оксидування сталі

Що це таке – оксидування металів? Відповідь на дане 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 додання нової риси елементу декору; ще це роблять з метою створити діелектричні шари на виробах зі сталі.
Говорячи про хімічному оксидировании, важливо знати: спочатку виріб піддають обробці яким-небудь сплавом або розчином хромату, нітрату або деякого ряду інших окислювачів. Це додасть металу захист проти впливу корозії. Процедуру можна проводити з використанням композицій лужний або кислотної природи. Хімічна форма оксидування, виконувана за допомогою використання лугів, має виконуватися при температурі від 30 до 180 °С. Для таких процедур необхідно використовувати лугу з домішкою невеликої кількості окислювачів. Після того, як деталь обробили лужним з'єднанням, її необхідно обов'язково дуже ретельно промити, а далі висушити. Іноді заготівлю, вже пройшла через процедуру оксидування, можуть додатково промаслить.

Детальніше про кислотному методі

Для застосування методу кислотних операцій необхідно використовувати кілька кислот, частіше це дві-три. Основними речовинами такого типу є соляна, ортофосфорна і азотна кислоти. У них додаються незначна кількість сполук марганцю та ін Варіювання температурних показників, в яких може відбуватися оксидування металу – стали, за допомогою використання кислотного методів, 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, яка обумовлює досить сильний захист виробу. Однак важливо буде знати, що захист сталі та інших металів буде більш надійним у разі застосування електрохімічної процедури. Саме з причини переваги электрохим. методу над хімічним оксидуванням, останнім 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 можливо 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 емалі. Фахівці таку плівку найчастіше називають эматаль-покриттям.

Характеристикою виробу, яке піддали анодуванню, є наявність позитивного потенціалу. Дана процедура рекомендується з метою надання захисту елементів 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-який людина в побутових умовах, вдома. Проте дуже важливо дотримувати всі умови техніки безпеки, виконувати це необхідно беззастережно. Це обумовлюється використанням в даному методі дуже агресивних сполук. Одним з окремих випадків анодування вважають спосіб микродугового оксидування. Він дозволяє людині отримувати ряд унікальних покриттів з високими параметрами декоративного, теплостійкого, захисного, і антикорозійного ізоляційного типу. Микродуговая форма перебігу процесу може здійснюватися тільки під впливом змінного або імпульсного струму в товщі електролітів, що володіють слабколужних характером. Розглянутий спосіб дозволяє отримувати товщину покриття від двохсот до двохсот п'ятдесяти мкм. Після виконання операції поверхня стане схожа на кераміку.

Процес вороніння

Оксидування чорних металів у професійній термінології називають воронінням. Якщо говорити про воронении стали, наприклад, про оксидировании, чорнінням або синении, можна сказати, що це процес, в ході якого на чавуні або низьколегованої 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 мінливості. В залежності від зростання товщини плівкового шару, кольори можуть бути: жовтим, бурим, вишневим, фіолетовим, синім та сірим. В даний час існує декілька типів вороніння:

Лужний тип характеризується використанням відповідних розчинів, з додаванням окислювачів, в умовах температури від 135 до 150 градусів за Цельсієм.

Кислотний тип вороніння використовують кислі розчини і 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 асфальтовим або масляним.

Ознайомлення з термічним оксидуванням

Термічне оксидування металів – це методика, в ході якої оксидну плівку наносять на сталь в просторі атмосфери водяної пари. Також можуть використовувати і інші кисневмісні середовища з досить високими температурами. Провести термічну обробку в домашніх умовах досить складно, а тому, як правило, її не виконують. Згадуючи про плазмовому типі оксидування, важливо знати, що зробити це вдома практично неможливо.

Самостійне виконання операції

Оксидування металу в домашніх умовах можна провести самостійно. Найпростіше піддавати подібній обробці вироби із сталі. Для цього спершу необхідно відполірувати або зачистити деталь, над якою буде проведена робота оксидування. Далі слід видалити з поверхні оксиди 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, її слід промити під теплою водою і провести роботу по 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 ємкості, схильні емалювання і не мають відколів 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 буде знати, що у разі потреби проведення такої операції, але при відсутності вміння або бажання, з таким проханням можна звернутися до різних фахівців. Оксидування металів у Москві, наприклад, може виконуватися як фахівцями в різних сферах послуг, так і на дому, людьми. Деякі види такого засобу надання захисту деталі, можуть бути досить дорогими. У столиці РФ анодований тип оксидування буде коштувати досить дорого, проте додасть високий показник надійності об'єкту. Щоб знайти фахівців в подібній справі, досить набрати в запиті пошуку гугла, наприклад: «виконання хімічного оксидування в (певному місті чи області)», або щось подібне.