Синение , иногда пишется как синение , представляет собой процесс пассивации , при котором сталь частично защищается от ржавчины с помощью черного оксидного покрытия. Он назван в честь сине-черного цвета полученного защитного покрытия. Синение включает электрохимическое конверсионное покрытие, полученное в результате окислительной химической реакции с железом на поверхности, селективно образуя магнетит ( Fe
3О
4), черный оксид железа . Для сравнения, ржавчина , красный оксид железа ( Fe
2О
3), претерпевает чрезвычайно большое изменение объема при гидратации; в результате оксид легко отслаивается, вызывая типичную красноватую ржавчину железа. Черный оксид обеспечивает минимальную защиту от коррозии, если только не обработан также водовытесняющим маслом для уменьшения смачивания и гальванического воздействия. В разговорной речи тонкие покрытия черного оксида часто называют «воронением оружия», в то время как более толстые покрытия называют «черным оксидом». Оба относятся к одному и тому же химическому процессу для обеспечения настоящего воронения оружия. [1]
Для получения оксидного покрытия используются различные процессы.
«Холодное» синение обычно представляет собой состав на основе диоксида селена , который окрашивает сталь в черный цвет или, чаще всего, в очень темный серый цвет. Это сложный для равномерного нанесения продукт, обеспечивающий минимальную защиту и, как правило, лучше всего подходящий для небольших быстрых ремонтных работ и подкрасок. [2] [3]
«Горячий» процесс представляет собой раствор щелочной соли с использованием нитрита калия или нитрата натрия и гидроксида натрия, называемый «традиционной едкой сажей», который обычно выполняется при повышенной температуре, от 135 до 155 °C (от 275 до 311 °F). Этот метод был принят крупными оружейными компаниями для крупномасштабного, более экономичного воронения. Он обеспечивает хорошую устойчивость к ржавчине, которая улучшается с помощью масла.
«Ворение ржавчиной» и «воронение парами» обеспечивают наилучшую устойчивость к ржавчине и коррозии, поскольку процесс непрерывно преобразует любой металл, способный ржаветь, в магнетит ( Fe
3О
4). Обработка масляным покрытием усиливает защиту, обеспечиваемую воронением. Этот процесс также является единственным процессом, который безопасно используется для повторного воронения старинных ружей. Многие двуствольные ружья спаяны мягким припоем (свинцом) или серебряным припоем , и многие детали также соединены этим методом. Более высокие температуры других процессов, а также их едкая природа могут ослабить паяные соединения и сделать ружье опасным для использования. [4]
Воронение также может быть сделано в печи, например, для меча или другого предмета, традиционно изготавливаемого кузнецом или специалистом, таким как оружейник. Кузнечные изделия и по сей день иногда можно найти изготовленными из вороненой стали традиционными мастерами в культурах и слоях общества, которые используют эту технологию либо по необходимости, либо по выбору. [5]
Воронение может быть нанесено путем погружения стальных деталей в раствор нитрата калия , гидроксида натрия и воды, нагретой до точки кипения, 275–310 °F (135–154 °C) в зависимости от рецепта. [6] Аналогичным образом детали из нержавеющей стали могут быть погружены в смесь нитратов и хроматов, нагретых аналогичным образом. Любой из этих двух методов называется «горячим воронением». Горячее воронение является текущим стандартом [7] в воронении оружия, поскольку и оно, и ржавое воронение обеспечивают наиболее постоянную степень стойкости к ржавчине и косметическую защиту открытого оружейного металла, а горячее воронение занимает меньше времени, чем ржавое воронение.
Воронение ржавчиной было разработано между горячим и холодным процессами воронения и изначально использовалось оружейниками в 19 веке для воронения огнестрельного оружия до разработки процессов горячего воронения. Процесс заключался в покрытии деталей оружия кислотным раствором, затем в равномерном ржавлении деталей, затем погружении деталей в кипящую воду для преобразования красного оксида Fe
2О
3в черный оксид Fe
3О
4, который образует более защитное, устойчивое покрытие, чем красный оксид; кипящая вода также удаляет любые остатки от нанесенного кислотного раствора (часто азотной кислоты и соляной кислоты, разведенных в воде). Затем рыхлый оксид счищался (соскребался) с помощью чесальной щетки — проволочной щетки с мягкой, тонкой (обычно толщиной около 0,002 дюйма (0,051 мм)) проволокой — или колеса.
Этот процесс повторялся до тех пор, пока не достигалась желаемая глубина цвета или металл просто не окрашивался дальше. Это одна из причин, по которой ржавление и воронение парами обычно более устойчивы к ржавчине, чем другие методы. Затем детали смазываются и оставляются на ночь. Этот процесс оставляет глубокий сине-черный оттенок. [8]
Современные домашние любительские версии этого процесса обычно используют перекись водорода и солевой раствор, иногда с предварительным замачиванием в уксусе, для этапа ржавления, чтобы избежать необходимости использования более опасных кислот. [9]
Синение парами — это еще один процесс, похожий на синение ржавчиной. Вместо того, чтобы наносить раствор кислоты непосредственно на металлические детали, детали помещают в герметичный шкаф с источником влаги, емкостью с азотной кислотой и емкостью с соляной кислотой . Смешанные пары кислот создают равномерную ржавчину на поверхности деталей (внутри и снаружи) примерно за 12 часов. Затем детали кипятят в дистиллированной воде, высушивают продувкой, затем прочесывают, как при синении ржавчиной.
Эти процессы были позже заброшены крупными производителями огнестрельного оружия, поскольку для полной отделки деталей часто требовались дни, и это было очень трудоемко. Они все еще иногда используются оружейниками для получения аутентичной отделки для оружия того времени, когда ржавчина была в моде, аналогично использованию воронения на более ранних репрезентативных репликах огнестрельного оружия. Ржавчина также используется на стволах дробовиков, которые припаиваются к планке между стволами, поскольку горячие растворы для воронения расплавляют припой во время процесса воронения.
Крупномасштабное промышленное горячее синение часто выполняется с использованием печи для синения. Это альтернативный метод создания черного оксидного покрытия. Вместо использования метода химической индукции в горячей ванне (хотя и при более низкой температуре), можно путем контроля температуры нагревать сталь точно так, чтобы вызвать образование черного оксида выборочно над красным оксидом. Его также необходимо смазывать, чтобы обеспечить значительную устойчивость к ржавчине.
Существуют также методы холодного воронения, которые не требуют нагрева. Коммерческие продукты широко продаются в небольших флаконах для холодного воронения огнестрельного оружия, и эти продукты в основном используются отдельными владельцами оружия для выполнения небольших подкрасок отделки оружия, чтобы предотвратить превращение небольшой царапины в основной источник ржавчины на оружии с течением времени. Холодное воронение не особенно устойчиво к износу кобуры и не обеспечивает большой степени устойчивости к ржавчине. Часто оно обеспечивает адекватную косметическую подкраску отделки оружия при нанесении и дополнительном смазывании на регулярной основе. Однако небольшие участки ржавого воронения часто совпадают, смешиваются и изнашиваются лучше, чем любой процесс холодного воронения.
По крайней мере один из растворов для холодного воронения содержит диоксид селена . Они работают, осаждая на поверхности слой селенида меди .
В процессе нитратного воронения отполированные и очищенные стальные детали погружаются в ванну с расплавленными солями — обычно нитратом калия и нитратом натрия (иногда с 9,4 граммами (0,33 унции) диоксида марганца на фунт общего нитрата). Смесь нагревается до 310–321 °C (590–610 °F), и детали подвешиваются в этом растворе на проволоке. За деталями необходимо постоянно наблюдать на предмет изменения цвета. Поперечное сечение и размер деталей влияют на результат отделки и время, необходимое для ее достижения. Этот метод нельзя использовать для критически обработанных термообработанных деталей, таких как приемники, ползуны или пружины. Обычно он применяется для более мелких деталей, таких как штифты, винты, прицелы и т. д. Цвета варьируются от соломенного, золотого, коричневого, фиолетового, синего, бирюзового до черного. Примеры этой отделки распространены на старых карманных часах, стрелки которых имеют так называемый «павлиний синий» — насыщенный переливающийся синий цвет.
Цветная закалка является предшественником всех видов окраски металлов, обычно применяемых в оружейной промышленности. Современные термообрабатываемые стали не существовали или находились в зачаточном состоянии. Использовалась мягкая низкоуглеродистая сталь, но для ствольных коробок огнестрельного оружия требовались прочные материалы. Первоначально использовалась закалка, но она не давала никакой эстетики. Цветная закалка происходит, когда мягкие стали упаковываются в достаточно герметичный тигель в смеси обугленной кожи, костяного угля и древесного угля. Этот тигель нагревался до 730 °C (1350 °F) в течение 6 часов (чем дольше применялось тепло, тем толще было закаливание). В конце этого процесса нагрева тигель вынимается из печи и помещается над ванной с водой, в которой воздух нагнетается через перфорированную спираль на дне ванны. Дно тигля открывается, позволяя содержимому падать в быстро бурлящую воду. Дифференциальное охлаждение приводит к появлению цветных узоров, а также к закалке детали.
Различные цвета можно получить, используя различные вариации этого метода, включая закалку в масле вместо воды.
«Browning» — это контролируемая красная ржавчина Fe
2О
3, и также известен как «перистый» или «сливовый коричневый». Обычно можно использовать тот же раствор для коричневого и синего цвета. Разница заключается в погружении в кипящую воду для воронения. Затем ржавчина превращается в черно-синий Fe
3О
4. Многие старые формулы для воронения и коричневого окрашивания основаны на едких растворах (необходимых для того, чтобы металл начал ржаветь) и часто содержат растворы цианида или солей ртути, которые особенно токсичны для человека.
Воронение чаще всего используется производителями оружия, оружейниками и владельцами оружия для улучшения внешнего вида и обеспечения определенной коррозионной стойкости их огнестрельного оружия. Его также используют машинисты для защиты и украшения инструментов, изготовленных для собственного использования. Воронение также помогает поддерживать металлическую отделку, противостоя поверхностному царапанию, а также помогает уменьшить блики в глазах стрелка, когда он смотрит в ствол оружия. Все вороненые детали по-прежнему требуют смазки для предотвращения ржавчины. Воронение, являясь химическим конверсионным покрытием, не так устойчиво к износу и коррозии, как гальванические покрытия, и обычно не толще 2,5 микрометра (0,0001 дюйма). По этой причине считается, что оно не добавляет заметной толщины к точно обработанным деталям. Трение, например, от износа кобуры , быстро удаляет холодное воронение, а также удаляет горячее воронение, ржавчину или воронение от испарений в течение длительного периода использования. Обычно не рекомендуется использовать холодное воронение в качестве подкраски там, где присутствует трение. Если холодное воронение является единственным практичным вариантом, область следует смазывать, чтобы максимально продлить срок службы покрытия.
Новые ружья обычно доступны с вороненым покрытием, которое предлагается как наименее дорогостоящее покрытие, и это покрытие также наименее эффективно с точки зрения обеспечения стойкости к ржавчине по сравнению с другими видами покрытия, такими как паркеризация или твердое хромирование , или процессами азотирования , такими как Tenifer .
Синение также используется для придания цвета стальным деталям изящных часов и другим изящным изделиям из металла. Это часто достигается без химикатов, путем простого нагревания стали до появления синей оксидной пленки. Синий цвет оксидной пленки также используется как показатель температуры при отпуске углеродистой стали после закалки, указывая на состояние отпуска, подходящее для пружин.
Воронение также используется для придания углеродистой стали кухонной утвари, чтобы сделать ее относительно устойчивой к ржавчине и антипригарной. В этом случае кулинарное масло, а не оружейное масло, вытесняет воду и предотвращает ржавчину.
Клинки для фехтования премиум-класса часто предлагаются с вороненой отделкой. Такая отделка позволяет хранить их в условиях повышенной влажности, например, в спортивных сумках, не ржавея.
Воронение часто является хобби-занятием, и существует множество методов воронения, и продолжаются споры об относительной эффективности каждого из них.
Исторически лезвия бритв часто изготавливались из вороненой стали. Нелинейное свойство сопротивления вороненой стали бритвенных лезвий, предвосхитившее то же свойство, позднее обнаруженное в полупроводниковых диодных переходах, а также доступность вороненых стальных бритвенных лезвий привели к использованию бритвенных лезвий в качестве детектора в кристаллических АМ-радиоприемниках, которые были построены военнослужащими (как радиостанции для лисьих норок ) или военнопленными во время Второй мировой войны. [10]
Воронение работает только на черных металлах, таких как сталь или чугун, для защиты от коррозии, поскольку оно превращает железо в Fe 3 O 4 . Поскольку алюминий и полимеры не ржавеют, их нельзя воронить, и защита от коррозии не обеспечивается. Однако химикаты, используемые в процессе воронения, могут вызвать неравномерное окрашивание на алюминиевых и полимерных деталях. Горячее воронение никогда не следует применять к алюминию, поскольку при реакции он обычно растворяется в ванне с едкой солью.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link){{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)