Чернение и воронение
Процессы чернения и воронения служат для покрытия стали слоем оксидной пленки или другого вещества. Кроме красивого внешнего вида «вороненого» ствола такое защитное покрытие служит для замедления процесса коррозии или попросту говоря ржавления и соответственно продления срока службы оружия.
Условно говоря все рецепты воронения можно разделить на «холодные» и «горячие». Первые годятся для обработки деталей, не подвергающихся сильным механическим воздействиям (например трению при ношении пистолета в кобуре), вторые же при значительно большей трудоемкости позволяют получить действительно долговечные и прочные «фирменные» покрытия.
Холодное воронение
Некоторые рецепты не приведены или по причине сложности добывания химикатов (например для приготовления ржавого лака нужны соляная и азотная кислоты, которые ныне в списках) или же по причине токсичности последних (рецепты с сулемой и прочим).
Ниже два проверенных рецепта, которых вполне хватает автору для повседневной работы. Рабочая температура растворов – комнатная, собственно поэтому процесс и называется холодным. Несмотря на то, что химикаты малотоксичны, не суйте лапы в растворы, используйте защитные перчатки.
Первый рецепт подходит для чернения мушек и других мелких деталей.
Мушку (целик или что там мы будем чернить) тщательно зачищаем. Убираем ржавчину, окончательно обрабатываем «микронкой». Обезжириваем, мелкие детальки кидаем в ацетон и тем временем замешиваем такой раствор:
Медный купорос – 10г Вода кипяченая – 100 мл Серный электролит (30%-ная серка) – 6мл (чайная ложка) Ацетон – 5 мл
Обрабатываем детальку раствором купороса. В результате реакции на поверхности стали немедленно образуется красный слой меди.
Выдерживаем 1-2 минуты в растворе купороса, промываем в воде и далее купаем в насыщенном растворе сульфида аммония.
Сульфид аммония это очень вонючая настойка, пахнет одновременно сероводородом и аммиаком, вполне годится чтобы подкинуть соседу под дверь.
В принципе имея навыки раствор сульфида аммония можно приготовить самому пропуская сероводород (Na2S + серка) через раствор аммиака.
Можно также использовать насыщенный водный раствор сульфида натрия или калия подкисленный серной кислотой, но стойкость покрытия получается ниже, чем при использовании сульфида аммония.
После купания медненой детальки в одном из таких растворов осажденная медь приобретает насыщенный черный цвет из-за образования черного сульфида меди.
Если на железке после обработки остались светлые пятна, то это косяк с обезжириванием, заново обезжириваем и повторяем водные процедуры.
Также для чернения можно использовать серную мазь. После обмазывания серной мазью медненой железки греем последнюю феном.
По окончании чернения промываем, сушим и смазываем железку маслом.
Качество покрытия очень сильно зависит от марки стали. Обычные стали чернятся хорошо, на легированных сталях покрытие получается менее стойкое. Но в общем и целом для чернения мушек и целиков такой способ вполне годится.
В качестве примера чернение легированной стали купоросом и раствором сульфида натрия.
Второй «холодный» рецепт это воронение стали в растворе хлорида железа III (FeCl3). При малой трудоемкости позволяет получить достаточно прочные и красивые покрытия.
Метод пригоден для воронения стволов, защищенных кожухом, внутренней части затворов и прочих подобных деталей.
В сети много негативных отзывов про хлорид железа. У кого-то покрытие получается некрасивое или с пятнами. Но, «если вы не любите кошек, это значит, что вы просто не умеете их готовить» (старинная китайская поговорка). Секрет успеха прост, правильная подготовка поверхности, обезжиривание и использование спиртового, а не водного раствора хлорида.
Хлорид железа используется для травления меди при изготовлении печатных плат, соответственно места его обитания это магазины, так или иначе связанные с пайкой домашней электроники. Ну или, как более дорогой вариант, барыги, торгующие химикатами в соответствующих магазинах.
Приготовление раствора несложное. В литровую бутылку насыпаем примерно треть объема рыжего FeCl3 и доливаем спиртом или денатуратом до 2/3 бутылки. Плотно закрываем, ставим в теплое место, время от времени взбалтываем. Через день-два раствор готов к использованию. Раствор вполне себе стоек и может храниться очень долго. Не забываем, что внятная этикетка будет хорошим украшением бутылочки.
Обезжиривание подготовленной поверхности производится так же, как и в предыдущем рецепте — в ацетоновой ванне. Если на поверхности детали есть остатки старого воронения, их необходимо удалить, иначе будут желто-зеленые пятна.
Время воронения в хлориде 40-60 мин. Используем перчатки, при попадании раствора на кожу образуются трудно смываемые желтые пятна!
После окончания процесса тщательно промываем нашу железяку горячей проточной водой, сушим и натираем масляной тряпочкой.
В качестве примера показан процесс воронения ствола хлоридом железа. Те места, которые нужно было оставить светлыми были заклеены несколькими слоями малярного скотча.
Горячее воронение
Процесс горячего воронения гораздо более трудоемкий и опасный, но позволяет получить действительно красивое «фирменное» покрытие. Из всех рецептов наиболее популярен рецепт воронения в щелочном растворе нитрата натрия или же «воронение в селитре».
Для начала небольшая вводная.
При приготовлении растворов используем как минимум кипяченую воду. В обычной воде содержится растворенный кислород, который очень бодро оржавляет железо. Сухой гидроксид натрия пылит и очень опасен а таком состоянии, при попадании в глаз можно запросто остаться без оного. При попадании щелочи на влажную кожу образуются ожоги. Обязательно используем закрытые очки, резиновые перчатки и толстую одежду. Хочется обратить внимание, что не все резиновые перчатки держат горячую щелочь, если есть подозрение на качество резины, насыпьте несколько крупинок щелочи на перчатку и капните воды (очки!). После промывки в воде резина не должна расползаться, что часто бывает с дешевой китайской продукцией.
Очень удобно при работе надевать на руки обычные хлопчатобумажные перчатки, а сверху резиновые большего размера. Тогда и рукам комфортно и при повреждении верхних резиновых перчаток небольшие капли раствора впитает хлопок.
При растворении гидроксида натрия нужно всыпать его в холодную воду мелкими порциями и перемешивать ложкой, а не наоборот. При растворении жидкость очень сильно разогревается. Поскольку, как было сказано, гидроксид пылит, лучше купить его в чешуйках, в таком виде он, кроме того что меньше пылит, намного меньше слеживается при хранении.
Лучше вообще не отвешивать на весах гидроксид, а пересчитывать навески остальных компонентов исходя из килограмма NaOH (если у вас такая его расфасовка). Так работать гораздо проще и безопаснее.
Все химикаты должны быть чистыми, как минимум «ЧДА». Забудьте про средство «Крот» и натриевую селитру из хозмага если вам нужно действительно нормальное покрытие, а не непонятные узоры и цветные переливы.
Несколько слов про посуду . Для горячего обезжиривания вполне подойдет посуда из нержавейки или эмалированная, но без сколов эмали. Для ванны с раствором для воронения используем только посуду из нержавейки. Причем лучшим решением будет купить на барахолке именно советскую нержавейку, например кастрюльку подходящего размера. Дешевые китайские изделия годятся только на несколько раз, потому что очень быстро темнеют. Это же относится и к самодельным сварным емкостям, даже если нержавейка нормальная, сварные швы, опять же, быстро корродируют. Как результат воронильный раствор сильно загаживается и покрытие получается хуже.
Для промывочных растворов удобно использовать емкости из толстого полиэтилена, например подрезанные канистры из под «Тосола» или что-то подобное. Ну или использовать пластиковые ведра.
Емкости для ванн, из чего бы они ни были сделаны, нужно тщательно отмыть и очистить, качество покрытия может ухудшиться при наличии даже небольшого количества грязи и мусора.
В процессе воронения приходится кипятить щелочные растворы. При кипении образуется облако аэрозоля, которое сильно портит все окружающие предметы, такие как стекла, эмалевое покрытие плиты, кафель и прочее. Лучшим решением будет купить двухконфорочную плитку и проводить процесс в гараже или на балконе. Стол перед работой разумно застелить толстым слоем старых газет, которые впитают капли растворов.
Температура кипения воронильного раствора сильно выше 100С, а процесс купания довольно длительный. Чтобы вода меньше выкипала используем неплотные крышки. Для контроля уровня раствора разумно сделать метки фломастером снаружи кастрюльки. Если возникает необходимость долить воды, то делать это нужно аккуратно и маленькими порциями ввиду вскипания чистой воды при попадании ее в раствор.
Все детали перед обработкой нужно разобрать буквально до винтика. Если же оставить штифты, выбрасыватель или прочую мелочевку, то отмыть все щели и полости потом после щелочного раствора не получится. Результатом будет вылезающая белая корка соли, которая потом намертво клинит пистолет.
Вводную усекли? Приступаем к работе.
Поверхность железяки должна быть очищена от ржавчины, жира, масла и прочего. Для предварительного обезжиривания используем ацетон.
Дальнейшее обезжиривание производится в ванне:
Натрия гидроксид (NaOH) – 100г
Вода – 1л
Другой рецепт ванны для обезжиривания:
Натрия гидроксид (NaOH) – 50г
Натрия карбонат (Na2CO3, кальцинированная сода) – 50г
Силикатный клей – 10г (или жидкое стекло – 20г)
Вода – 1л
Ванна с содой меньше истощается из-за буферных свойств раствора карбоната натрия.
В любой из двух ванн кипятим 20-30 минут. Для удобства делаем проволочный крючок, за который можно удобно вынуть деталь из ванны (оружейники с пальцами Терминатора могут обойтись без крючка).
Да, всплывший жир и ошметки время от времени снимаем. Автор используюет шумовку из нержавейки, процесс обезжиривания очень напоминает приготовление пельменей.
После обезжиривания ополаскиваем железяку в кипяченой воде. Если вода смачивает поверхность металла не полностью, это значит что мы обезжирили плохо, все повторяем заново.
Обезжиренная мокрая сталь быстро ржавеет на влажном воздуха, поэтому не щелкаем варежкой, не вынимаем из раствора и не держим ее долго на воздухе без надобности.
Старое воронение, если оно есть, нужно снять, а заодно удалить следы ржавчины. Если не сняли все механически до обезжиривания, можно протравить и после в такой ванне:
Соляная кислота (плотность 1,19) — 200г
Уротропин (сухой спирт) – 0.5г
Вода – 1л
Напоминаем, что при приготовлении растворов кислот нужно лить кислоту в воду, а не наоборот!
Для протравки можно использовать ингибированную соляную кислоту, выпускающуюся специально для этих целей, в таком случае добавлять уротропин не нужно.
Температура ванны 30-35С, время травления 10-20мин. Можно обойтись и комнатной температурой, но увеличить водные процедуры до получаса. Вообще все это не догма и время купания очень сильно зависит от типа стали и толщины старого воронения.
Соляная кислота заметно летит и воняет, да и не всегда доступна, поэтому ее можно заменить серной в таком составе:
Серный электролит (H2SO4, 30% серка) — 450мл
Уротропин (сухой спирт) – 0.5г
Вода – 1л
Рабочая температура комнатная, в принципе можно и немного подогреть, но серная кислота все равно работает медленнее соляной, купаем нашу железку минут 10-40 постоянно контролируя процесс.
Уротропин в растворах кислот является хорошим ингибитором травления, то есть разные окислы и ржавчина будут растворяться, а основной металл практически нет.
В кислой среде уротропин выделяет формалин, поэтому работу лучше производить в проветриваемом помещении или на открытом воздухе.
После травления промываем детали в проточной воде.
Некоторые советуют использовать для протравки так называемый «преобразователь ржавчины», так вот, категорически не рекомендую им пользоваться. Дело в том, что основными компонентами такого преобразователя являются соляная и ортофосфорные кислоты. После обработки на поверхности металла образуется пленка фосфатов, которая хороша для нанесения красок, но совершенно не годится для дальнейшего воронения.
Если нужно обработать сразу значительную партию деталей, то операцию обезжиривания и воронения можно разнести по времени. То есть сначала все неспешно обезжирить, при необходимости протравить, а воронить уже потом. Так вот, для того чтобы обезжиренные железяки не ржавели, их можно окунуть в горячий мыльный раствор (треть куска хозяйственного мыла на литр воды) и высушить. Мыльная пленка защитит от ржавчины.
Ну вот, добрались до, собственно, воронения.
Ванна для воронения делается следующего состава:
Натрия гидроксид (NaOH) – 700г
Натрия нитрат (NaNO3) – 100г
Натрия нитрит (NaNO2) – 100г
Вода – 1л
Можно использовать только нитрат натрия в количестве 200г на литр.
Приготовление раствора начинают с аккуратного растворения гидроксида при осторожном подогреве. Как уже сказано, лучше использовать чешуйки щелочи прямо из фабричной расфасовки. Затем засыпают нитрат и нитрит. Аккуратно, от нитратов заметно летит аммиак! После растворения даем отстояться раствору часа два и можно пользоваться.
Для рабочей температуры ванну нужно довести до кипения. Затем аккуратно опускаем детали чтобы они не касались дна. Необходимо следить, чтобы все полости железок были заполнены раствором.
В растворе постоянно образуются ошметки железа и грязь, которые оседают вниз, поэтому на дно кастрюли нелишним будет положить сетку из нержавейки, чтобы изолировать эту самую грязь и обеспечить нормальную циркуляцию жидкости. Для этого вполне подходит сетка для приготовления пищи на пару. Но если лень, то просто подвешиваем железяки за край кастрюли за один-два проволочных крючка чтобы детали не касалось дна. Дешево и сердито. Мелкие детальки удобно варить в глубоком сите из нержавейки. Еще раз напоминаем, что при работе с горячим щелочным раствором требуется предельная аккуратность и внимательность! К тому же пролитые на пол щелочные растворы делают его очень скользким.
Варим железо в воронильной ванне на медленном огне 1,5 часа. Каждые 25-30минут вынимаем детальки, промываем их в теплой воде и пихаем обратно. Заодно контролируем качество воронения.
После окончания процесса следует тщательная промывка в горячей проточной воде. Далее сушка и купание в горячей масляной ванне, 5 минут при температуре 105-110С будет вполне достаточно для удаления остатков влаги. Автор использует обычное минеральное моторное масло, которое осторожно подогревается на электроплитке.
Смысл масляного купания в испарении оставшейся воды. В принципе можно запихать железку в ванну с ацетоном, который тоже хорошо вытягивает воду, а потом высушить и просто натереть маслом. Но, как показывает практика, в масле все же удобнее и надежнее.
После окончания всех процедур протираем детальки масляной тряпочкой и любуемся полученным результатом. Если все было сделано правильно, то получается ровное красивое покрытие. Цвет немного разнится от марки стали, но защитные свойства от этого нисколько не ухудшаются.
Рабочие растворы быстро загрязняются ржавчиной и прочей требухой, так что хранить их впрок не имеет смысла, химикаты стоят недорого, проще приготовить новые ванны. Но при желании, конечно, можно слить растворы в полиэтиленовые канистры и плотно закрыть.
При охлаждении насыщенный раствор гидроксида с нитратом кристаллизуется. Для реанимации перед повторным использованием канистру придется подогреть в кипятке.
Да, не используйте для хранения растворов стеклянные емкости. Кроме того, что стекло может лопнуть от горячего раствора, щелочь еще активно разрушает силикатное стекло, которое становится очень хрупким.
Ну и не забываете, что пленка покрытия пористая и для защиты металла от коррозии она должна быть пропитана маслом. Если кто не понял, то это про правильный и своевременный уход за оружием.
Теперь после изложения теории практическая часть. Будем воронить ТТ-СХ средней степени потрепанности.
На входе вот такой пистолет:
В принципе, если пистолет планируется пристреливать, то целик нужно выколотить и потом выставить по риске. Но для ТТ-СХ это не принципиально.
После обезжиривания травление в серной кислоте (см. рецепт выше). Понемногу старое воронение частично растворяется, частично оседает на дно ванны. Поначалу металл будет пятнистый, но без паники, цвет понемногу выровняется.
Выделения водорода в кислоте быть не должно, если жидкость "кипит", то скорее всего косяк с разведением кислоты или мало уротропина.
Как только желтизна на железе пропала и появился равномерный серый стальной цвет, промываем детальку и кладем в кипящий воронильный раствор.
Автор дополнительно кидает железки на пару минут в обезжиривающую ванну и потом уже в воронилку. Но это по желанию.
В воронильном растворе железо сначала желтеет, а потом постепенно набирает черный цвет.
Китайская кастрюля из нержавейки вполне держит щелочь, но заклепки оказались из алюминия. При контакте с горячей щелочью алюминий растворяется, реагируя примерно так же, как пенопласт с ацетоном. Опасность в том, что если поднять горячую кастрюлю за такие ослабленные ручки, то содержимое окажется на полу или на ваших ногах, тут уж как повезет.
На фото видны дырочки от заклепок.
Рамка и затвор на фото купались полтора часа.
После сушки получается матовая оксидная пленка равномерного черного цвета.
Далее масляная баня.
Наргев до 110С, выдержка 10 минут и ушли, пусть себе остывает. Масло - обычное минеральное моторное.
В процессе купания на поверхность масла постоянно всплывают пузырьки пара. И это при том, что все части пистолета перед масляной баней были хорошо просушены.
После масляной бани воронение приобретает уже привычный всем вид.
Окончательная сборка. Результат горячего воронения на фото.
Все идиотсткие надписи на старом воронении закрашиваются. Качество воронения, как и было сказано, нисколько не уступает заводскому.
