Воронение , иногда называемое воронением , 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. Воронение включает электрохимическое конверсионное покрытие, возникающее в результате окислительной химической реакции с железом на поверхности, избирательно образующей 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 типичное красноватое ржавление железа. Черный оксид обеспечивает минимальную защиту от коррозии, если только он не обработан водовытесняющим маслом для уменьшения смачивания и гальванического действия. В разговорной речи тонкие покрытия из черного оксида часто называют «воронением», а более тяжелые покрытия называют «черным оксидом». Оба относятся к одному и тому же химическому процессу обеспечения истинного воронения оружия. [1]
Для получения оксидного покрытия используются различные процессы.
«Холодное» воронение обычно представляет собой соединение на основе диоксида селена , которое окрашивает сталь в черный или, чаще, в очень темно-серый цвет. Это продукт, который сложно наносить равномерно, он обеспечивает минимальную защиту и, как правило, лучше всего используется для небольших быстрых ремонтных работ и подкраски. [2] [3]
«Горячий» процесс представляет собой раствор щелочной соли с использованием нитрита калия или нитрата натрия и гидроксида натрия, называемый «традиционной каустической сажей», который обычно проводится при повышенной температуре, от 135 до 155 ° C (от 275 до 311 ° F). . Этот метод был принят крупными компаниями по производству огнестрельного оружия для крупномасштабного и более экономичного воронения. Оно обеспечивает хорошую устойчивость к ржавчине, которая улучшается с помощью масла.
«Воронение под ржавчину» и «воронение воронением» обеспечивают наилучшую стойкость к ржавлению и коррозии, поскольку этот процесс постоянно превращает любой металл, способный ржаветь, в магнетит ( Fe
3О
4). Обработка промасленным покрытием усиливает защиту, обеспечиваемую воронением. Этот процесс также является единственным процессом, который безопасно используется для перекраски старинных ружей в синий цвет. Многие двуствольные ружья спаяны мягкой (свинцовой) или серебряной пайкой , и многие детали также крепятся этим методом. Более высокие температуры других процессов, а также их едкая природа могут ослабить паяные соединения и сделать использование пистолета опасным. [4]
Воронение также можно выполнить в печи, например, для меча или другого предмета, традиционно изготавливаемого кузнецом или специалистом, например, оружейником. Кузнечные изделия и по сей день иногда можно встретить изготовленными из вороненой стали традиционными мастерами в разных культурах и слоях общества, которые используют эту технологию либо по необходимости, либо по выбору. [5]
Воронение можно нанести путем погружения стальных деталей в раствор нитрата калия , гидроксида натрия и воды, нагретой до температуры кипения 275–310 ° F (135–154 ° C) в зависимости от рецепта. [6] Аналогично, детали из нержавеющей стали можно погружать в смесь нитратов и хроматов, нагретую аналогичным образом. Любой из этих двух методов называется «горячим воронением». Горячее воронение является текущим стандартом [7] воронения пистолетом, поскольку и оно, и воронение ржавчины обеспечивают наиболее постоянную степень устойчивости к ржавчине и косметическую защиту открытого ружейного металла, а горячее воронение занимает меньше времени, чем воронение ржавчины.
Воронение по ржавчине было разработано между процессами горячего и холодного воронения и первоначально использовалось оружейниками в 19 веке для воронения огнестрельного оружия до разработки процессов горячего воронения. Процесс заключался в том, чтобы покрыть детали пистолета кислотным раствором, дать им равномерно заржаветь, а затем погрузить детали в кипящую воду, чтобы преобразовать красный оксид железа.
2О
3в черный оксид Fe
3О
4, который образует более защитное и стабильное покрытие, чем красный оксид; кипящая вода также удаляет остатки нанесенного раствора кислоты (часто азотной кислоты и соляной кислоты, разведенных в воде). Затем рыхлый оксид прочесывали (очищали) 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 была достигнута желаемая глубина цвета или металл просто не переставал окрашиваться дальше. Это одна из причин, по которой ржавчина и воронение обычно более устойчивы к ржавчине, чем другие методы. Затем детали смазывают маслом и оставляют на ночь. Этот процесс оставляет глубокий сине-черный оттенок. [8]
В современных версиях этого процесса для домашних любителей обычно используется раствор перекиси водорода и соли, иногда которому предшествует замачивание в уксусе, на этапе ржавления, чтобы избежать необходимости использования более опасных кислот. [9]
Воронение дымом — это еще один процесс, похожий на воронение ржавчины. Вместо нанесения раствора 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 примерно за 12 часов образуют равномерную ржавчину на поверхности деталей (внутри и снаружи). Затем детали кипятят в дистиллированной воде, сушат обдувом, а затем прочесывают, как при воронении ржавчины.
Позже крупные производители огнестрельного оружия отказались от этих процессов, поскольку на их полное завершение часто уходило несколько дней, и это было очень трудоемко. Они до сих пор иногда используются оружейниками для получения аутентичной отделки старинного оружия того времени, когда воронение ржавчины было в моде, аналогично использованию воронения на более ранних типичных копиях огнестрельного оружия. Ржавое воронение также используется на стволах ружей, которые припаяны к планке между стволами, поскольку растворы для горячего воронения плавят припой в процессе воронения.
Крупномасштабное промышленное горячее воронение часто выполняется с использованием печи для воронения. Это альтернативный метод создания покрытия из черного оксида. Вместо использования химического метода в горячей ванне (хотя и с более низкой температурой) можно путем регулирования температуры нагреть сталь точно так, чтобы вызвать образование черного оксида избирательно по сравнению с красным оксидом. Его также необходимо смазать маслом, чтобы обеспечить значительную устойчивость к ржавчине.
Существуют также методы холодного воронения, не требующие нагрева. Коммерческие продукты широко продаются в небольших бутылочках для холодного воронения огнестрельного оружия, и эти продукты в основном используются отдельными владельцами оружия для небольших доработок отделки оружия, чтобы не допустить, чтобы небольшая царапина стала основным источником ржавчины на оружии. время. Холодное воронение не особенно устойчиво к износу кобуры и не обеспечивает значительной степени устойчивости к ржавчине. Часто он обеспечивает адекватный косметический ремонт отделки оружия при регулярном нанесении и дополнительном смазке. Однако воронение ржавчины на небольших участках часто сочетается, смешивается и изнашивается лучше, чем любой процесс холодного воронения.
По крайней мере, один из растворов для холодного воронения содержит диоксид селена . Они работают путем нанесения на поверхность покрытия из селенида меди .
В процессе воронения нитром полированные 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 количества нитрата). Смесь нагревают до 310–321 °C (590–610 °F) и детали подвешивают в этом растворе с помощью проволоки. Необходимо постоянно наблюдать за деталями на предмет изменения цвета. Сечение и размер деталей влияют на результат отделки и время, необходимое для ее достижения. Этот метод нельзя использовать для деталей, подвергнутых критической термообработке, таких как ресиверы, направляющие или пружины. Обычно его используют для изготовления более мелких деталей, таких как булавки, винты, прицелы и т. д. Цвета варьируются от соломенного, золотого, коричневого, фиолетового, синего, бирюзового и черного. Примеры такой отделки часто встречаются на старых карманных часах, стрелки которых имеют так называемый «павлиний синий» — насыщенный переливающийся синий цвет.
Цветная закалка является предшественником всех окрасок металлов, обычно используемых 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 цементация, но она не приносила никакой эстетики. Цветная цементация происходит, когда мягкие стали упаковываются в достаточно герметичный тигель в смесь обугленной кожи, костяного и древесного угля. Этот тигель нагревали до 730 ° C (1350 ° F) на срок до 6 часов (чем дольше применялось тепло, тем толще цементировалось). В конце процесса нагрева тигель вынимают из печи и помещают над водяной баней, где воздух подается через перфорированный змеевик на дне ванны. Дно тигля открывается, позволяя содержимому падать в быстро кипящую воду. Дифференциальное охлаждение приводит к появлению цветных узоров, а также к упрочнению детали.
Различные цвета могут быть достигнуты за счет вариаций этого метода, включая закалку в масле вместо воды.
«Браунинг» контролируется красной ржавчиной Fe.
2О
3и также известен как «сливовый» или «сливово-коричневый». Обычно можно использовать один и тот же раствор для коричневого и синего. Отличие – погружение в кипяток для воронения. Затем ржавчина превращается в черно-синий Fe.
3О
4. Многие старые формулы для потемнения и воронения основаны на коррозийных растворах (необходимых для того, чтобы вызвать ржавчину металла) и часто содержат растворы солей цианида или ртути, которые особенно токсичны для человека.
Воронение чаще всего используется производителями оружия, оружейниками и владельцами оружия для улучшения косметического 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 сохранить металлическую поверхность, предотвращая появление поверхностных царапин, а также помогает уменьшить блики в глазах стрелка, когда он смотрит в ствол оружия. Все вороненые детали по-прежнему требуют смазки во избежание ржавчины. Воронение, являющееся химическим конверсионным покрытием, не так устойчиво к износу и коррозии, как гальваническое покрытие, и обычно имеет толщину не более 2,5 микрометра (0,0001 дюйма). По этой причине считается, что не требуется прибавлять значительную толщину точно обработанным деталям. Трение, как и при ношении кобуры , быстро удаляет воронение в холодном состоянии, а также воронение в горячем состоянии, ржавчину или воронение при длительном использовании. Обычно не рекомендуется использовать холодное воронение в качестве подкраски там, где присутствует трение. Если холодное воронение является единственным практичным вариантом, этот участок следует смазывать маслом, чтобы максимально продлить срок службы покрытия.
Новые пистолеты обычно доступны с воронеными вариантами отделки, которые предлагаются как наименее дорогая отделка, и эта отделка также наименее эффективна в обеспечении устойчивости к ржавчине по сравнению с другими видами отделки, такими как паркеризация или твердое хромирование или процессы азотирования , такие как Tenifer .
Воронение также используется для окраски стальных частей изящных часов и других изящных металлических изделий. Часто этого достигают без химикатов, просто нагревая сталь 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 приправы чугунной посуде, чтобы сделать ее относительно устойчивой к ржавчине и антипригарной. В этом случае кулинарное масло, а не оружейное масло, вытесняет воду и предотвращает появление ржавчины.
Лезвия для фехтования премиум-класса часто предлагаются с вороненой отделкой. Такая отделка позволяет хранить их в условиях повышенной влажности, как спортивные сумки, не ржавея.
Воронение часто является занятием для любителей, и существует множество методов воронения, и продолжаются споры об относительной эффективности каждого метода.
Исторически сложилось так, что лезвия бритв часто изготавливались из вороненой стали. Свойство нелинейного сопротивления вороненой стали бритвенных лезвий, предвещающее то же самое свойство, позже обнаруженное в переходах полупроводниковых диодов , наряду с доступностью бритвенных лезвий из вороненой стали, привело к использованию бритвенных лезвий в качестве детектора в наборе кристаллов AM. радиоприемники, построенные военнослужащими (как окопные радиоприемники ) или военнопленными во время Второй мировой войны. [10]
Воронение действует только на черные материалы, такие как сталь, чугун или нержавеющая сталь, 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 химические вещества, образующиеся в процессе воронения, могут вызвать неравномерное окрашивание алюминиевых и полимерных деталей. Никогда не следует применять горячее воронение алюминия, поскольку он вступает в реакцию и обычно растворяется в ванне с каустической солью.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link){{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)