Оксидирование это: Оксидирование. Виды оксидирования
Содержание
преимущества и методы обработки металла
Оксидирование стали – это один из наиболее эффективных способов защиты поверхности металла от негативных внешних воздействий. В результате на металле образуется защитное покрытие в виде специфической пленки. Особенности и функции такой пленки напрямую зависят от метода оксидирования. Рассмотрим подробнее каждый из способов такой обработки, но сначала узнаем, какими вообще характеристиками обладает оксидированный металл.
Содержание
Преимущества оксидирования
Металл считается наиболее популярным строительным материалом, который обладает массой преимуществ: дешевизна, прочность, долговечность и доступность. Но есть и недостатки: часто происходят окисления, коррозия, появляется ржавчина, и внешний вид металла портится в худшую сторону.
Окисление при оксидировании полностью исключается, так как на поверхности формируется стойкая защитная пленка. Именно защита металла от разрушения является основной функцией этой пленки.
Оксидировать можно, в принципе, любой метал: сталь, алюминий, драгоценные сплавы. Часто к такой процедуре прибегают в ювелирном деле, но и производственное предприятие требует такой оксидной обработки.
В результате оксидирования или воронения проявляются такие особенности:
- оксидное покрытие однозначно меняет первоначальный цвет изделия;
- при обработке алюминиевых деталей увеличивается их прочность;
- в процессе обработки нержавейки тоже происходит изменение цвета;
- исключается проявление коррозий и ржавчины.
Для покрытий используются только специфические химические составы и особые термические условия. Если периодически обрабатывать такие детали специальными химическими веществами, то их эксплуатация существенно продлится.
Методы обработки металла
Оксидирование металла осуществляется несколькими способами: химическим, плазменным, термическим и электрохимическим. Каждый из них имеет свои преимущества и особенности.
Некоторые методы оксидирования стали требуют специальных условий и технологий, растворов с редкими составляющими.
Химический
Химическое оксидирование стали предполагает ее покрытие оксидирующим веществом. Обычно это расплав, нитратный раствор или специальный окислитель. Химический способ обработки материала позволяет сохранить высокую сопротивляемость к коррозии и ржавчине. Такое оксидирование предполагает особенности – работа осуществляется при низких и высоких температурах. В любом случае изделие опускают в раствор из окислителя и щелочи. Потом деталь моют, сушат и маслят.
Химическое оксидирование алюминия придает данному материалу разноцветную окраску. Такие же цветовые переливы получает и сталь.
Электрохимический
Электрохимическое оксидирование по-другому называют анодирование, так как проводится по методу электролизного принципа. По электрохимическому принципу сталь обрабатывается в жидких или твердых оксидных растворах.
Электрохимическим способом можно получить покрытие с тонким слоем, электроизоляторы, защитные покрытия, эмалевидные слои. В результате электрохимического способа покрытие на поверхности детали получается прочным и долговечным.
Существует и электрохимическая процедура – микродуговое оксидирование. Используется для придания металлу декоративных характеристик.
На видео: электрохимическое оксидирование в растворе щёлочи.
Термический
Термическое оксидирование происходит за счет формирования специальной атмосферы с кислотной средой. При термическом воздействии используется специальная печь с высокой температурой. Такую обработку нельзя выполнить самостоятельно, так как для сталей используется высокая температурная черта. В результате создается прочная пленка, которая долго держится. Термический метод считается самым простым и распространенным среди всех остальных.
Плазменный
Плазменному оксидированию нет аналогов. Оно не сравнимо с термическим оксидированием, хотя и присутствуют общие технологии обработки. Термическое оксидирование выполняется при высоких температурных режимах, а плазменное при низких. Однако что термическое оксидирование, что плазменное, производятся благодаря специальному оборудованию, то есть процедуры выполняются в печи. Для нержавеющей стали – это самый подходящий вариант обработки.
Достичь оптимального уровня защиты можно при использовании правильного оксидного вещества. Если технологии отделки будут выполнены в соответствии с инструкциями, то эксплуатационный период металла увеличится в несколько раз.
Оксидирование в домашних условиях
Процедуру можно произвести и в домашних условиях, при этом качество покрытия ничем не будет уступать заводским или фабричным аналогам. Воронением может заняться любой человек, у которого есть в наличии щелочь и окислитель.
С помощью таких компонентов производится самое элементарное химическое оксидирование.
Естественно, оксидированный в домашних условиях материал будет уступать своими защитными характеристиками, но значительно повысится его устойчивость в сравнении с первоначальными условиями. Кроме основных особенностей и эстетическая составляющая может значительно пострадать.
Алгоритм домашней обработки:
- Сначала поверхность изделия полируется. Нужно убрать все инородные проявления и налет. Очистка должна быть тщательной и равномерной.
- Производится декопирование с помощью раствора серной кислоты. Лучше использовать 5%-й состав. Изделие помещается в раствор на одну минуту.
- Необходимо вытащить деталь из кислоты и промыть ее в кипяченой, слегка теплой воде. Процедуру при необходимости проделать несколько раз.
- После производится пассирование. Деталь помещается в воду с небольшим количеством хозяйственного мыла. Прокипятить изделие в течение нескольких минут.
- В эмалированную посуду, которая не имеет никаких нарушений поверхности, заливается вода. Сюда добавляется примерно 50 грамм едкого натра.
- Аккуратно уложить изделие в емкость так, чтобы она была полностью покрыта раствором. Нагреть содержимое до 150 градусов. Кипячение производится около двух часов. Может потребоваться и больше времени. Все зависит от температуры нагрева. Только потом завершается процесс обработки.
- Далее нужно выложить изделие на ровную поверхность и дать ему остыть. Желательно ограничить площадь соприкосновения элемента с поверхностью. Если изделие поменяло цвет, то металл поддался воронению.
Оксидированные детали существенно изменяют внешний вид и характеристики. Такое воронение соответствует химическому типу покрытия, которое наносится в заводских условиях.
Где используются обработанные изделия
Иногда способа обработки с помощью щелочных и окислительных средств достаточно. Эстетически привлекательно смотрятся кованные ограды и заборы, которые не окрашены цветной краской, а обработаны химическим, термическим или электрохимическим способом.
Данный способ отделки металлических изделий используется для того, чтобы:
- Защитить поверхность от образования коррозии, когда изделие используется в строительных целях. Даже когда не производится прямое негативное воздействие на металлический предмет, защита такого рода просто необходима.
- Защитить поверхности от агрессивных воздействий внешней среды, например, заборы, решетки на окна, столбы и металлические детали декора зданий.
- Сформировать слой, который образует электроизоляционный щит. Это применимо в технике и постройках, которые должны обезопасить человека от воздействий электрического тока.
- Изменить эстетические или декоративные свойства, если нет желания окрашивать детали, изменяя их уникальный рельеф.
Используются такие изделия и детали в быту, строительстве, ювелирном деле. Увеличить стойкость можно с помощью вспомогательного покрытия – лакокрасящего средства.
Часто воронения становится достаточно. Деталь приобретает темные оттенки с характерным отливом.
Дополнительные способы отделки позволяют варьировать цветовую гамму.В любом случае, оксидирование металлических изделий и деталей просто необходимо для того, чтобы сохранить их положительные характеристики. Производится процедура в домашних и заводских условиях, с соблюдением специфических технологий работы. Необходимы и вспомогательные вещества: окислитель и щелочь. Правильный температурный режим и достаточное время выдержки приведут к качественному воронению металла любого сплава.
Мастер-классы по оксидированию на дому (2 видео)
Оксидированный металл (20 фото)
Микродуговое оксидирование (МДО)
Микродуговое оксдирование, или МДО, является одной из востребованных технологий в настоящее время.
В ходе проведения обработки при помощи технологии МДО происходит процесс модификации (окисления) металлов вентильной группы, а также их сплавов, включая алюминий, титан, цирконий, магний, ниобий, бериллий, тантал. После обработки на поверхности изделий образуется тончайшее оксидное покрытие в пределах 200-300 мкм, за счет чего повышаются защитные, электроизоляционные свойства деталей, увеличивается стойкость к коррозии, износу, улучшаются декоративно-защитные и прочие характеристики заготовок.
МДО-метод или, как его еще называют, метод микроплазменного оксдирования, безвреден для экологии. Он используется для упрочнения и обработки поверхностей со сложным контуром. Поскольку поверхностные покрытия, произведенные при помощи технологии МДО, полифункциональны, данная технология прекрасно подходит для использования в различных отраслях. Например, обработка деталей методом микродугового оксидирования хорошо зарекомендовала себя в нефтеперерабатывающей, машиностроительной, авиационной, электротехнической, газоперерабатывающей промышленности, судостроительной, текстильной отрасли, приборостроении, медицине и т.
д.
Сервисный металлоцентр «Ионмет» обрабатывает при помощи МДО широкий перечень деталей, от запорной арматуры до турбин.
После проведения МДО, на поверхности обработанного изделия образуются композиционные покрытия, остающиеся в течение длительного времени стойкими к воздействию окружающей среды. Композиционные покрытия существенно увеличивают продолжительность службы изделий. Также, в зависимости от используемого состава, улучшают прочностные, адгезионные, электрические свойства деталей, повышается термостойкость, износостойкость, стойкость к коррозии и т.д.
Метод микродугового оксидирования является одним из интенсивно развивающихся и перспективных методов модификации поверхностей металлов. После выполнения МДО поверхность готовой детали внешне становится похожа на керамику. Например, на алюминиевых может содержаться порядка 70% корунда, который является вторым по твёрдости материалом после алмаза.
При учете применения для каждого сплава особых присадок в составе электролита, возможно получение цветных декоративных покрытий.
Образование окисной пленки на рабочей поверхности детали осуществляется, преимущественно, в слабощелочных электролитах при подаче переменного или импульсного тока (от 100 до 1000 В), который образует серию локальных электрических искровых и микродуговых импульсов. Во время применения технологии МДО, в отличие от анодирования, на поверхности металла образуются микроплазменные разряды, в результате чего резко увеличивается скорость формирования тонкого слоя керамикоподобного пористого покрытия с различным элементным и полифазовым составом. Таким образом, быстрота нанесения покрытия методом МДО значительно превышает быстроту нанесения методом анодирования.
Другими словами, генерирование плазменных дуговых разрядов в окислительной среде синтезирует твёрдые структуры металлокерамических соединений – биоактивные покрытия с широким спектром механических, электро- и теплофизических характеристик, различной степенью кристалличности, толщины полученного оксида, микротвёрдости, шероховатости и регулируемой пористостью от 0,01 до 10 мкм.
Примеры оксидирования, выполненные нашей компанией: (см. фото ниже: Оксидирование деталей из металла, стали, алюминия, титана и пр. Метод оксидирования. Цветное оксидирование изделий)
На необходимый заказчику набор качеств покрытия оказывают влияние химический состав и концентрации электролита, а также такие технологические режимы МДО как интенсивность импульса электрического тока, его напряжение, полярность и форма, геометрия поверхности и времени, затраченного на обработку и т.д. Технология микродугового оксидирования, при соблюдении определенных технологических условий, позволяет затрачивать меньшее количество энергии, тратя на обработку изделий меньше времени: в номинальном режиме процесс МДО занимает не больше пары часов.
Оборудование для оксидирования
Металлосервисный центр «Ионмет» оснащен новейшим МДО-оборудованием, имеющим функцию охлаждения электролита. Предприятие «Ионмет» оказывает услуги по нанесению на детали клиентов оксидно-керамических покрытий с улучшенными свойствами в условиях мелкосерийного или индивидуального производства.
Износостойкое керамическое покрытие, обладающие высокими адгезионными свойствами на площади изделия 2 дм2, выращивается в специализированных установках МДО при температуре +20…25 С. В условиях более продолжительного по времени протекания процесса, подвергающаяся обработке поверхность детали может быть увеличена до 3–5 дм2.
Преимущества оксидирования
По сравнению с другими методами образования покрытий, микродуговое оксидирование обладает рядом существенных преимуществ. Например, не требуется предварительная подготовка поверхности металлов, поскольку их поверхность очищает сам электрический разряд, применяемые химические растворы безопасны, процесс оксидирования протекает с большой скоростью. Помимо этого, технолог может самостоятельно влиять на формирование различной толщины композитного покрытия за счет гибкого управления электрофизическими параметрами процесса МДО.
Микродуговое оксидирование способствует равномерности распределения покрытия по всей поверхности изделий любой конфигурации и любой сложности.
Высокая степень сцепления покрытия с поверхностью (адгезия), достигнутая при помощью МДО, намного превосходит технологию плазменной обработки. Также МДО-покрытие во много раз увеличивает стойкость обработанной детали к коррозии, а износостойкость увеличивается до 12 раз.
Процесс МДО экологически безвреден и безопасен для здоровья за счет того, что в большей степени электролит состоит из дистиллированной воды (до 90%) и нетоксичных химических примесей. Сложноконтурные изделия из легких металлов, таких как алюминий, титан или магний, упрочненные методом МДО, способны в полной мере заместить тяжёлые или дорогостоящие детали из стали, латуни, бронзы и чугуна в ответственных производствах, а также термообрабатываемые детали в местах сильного износа. В масштабах производства уменьшение веса детали экономит издержки на материалы, помимо этого, сокращается время механической обработки.
НЕСКОЛЬКО ФАКТОВ О ТЕХНОЛОГИИ ОКСИДИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ ПЛАЗМЕ
Технология микродугового оксидирования металлических поверхностей, открытая и исследуемая деятелями науки со второй половины 20 века, считается одной из наиболее действенных, необходимых и экономически оправданных технологий упрочнения поверхности и оксидирования во всех странах мира.
В наличествующей учебно -методической литературе технология микродугового оксидирования обозначается разнообразными тождественными по значению названиями: это и плазменно-электролитный синтез оксидных слоёв, и микродуговое разрядное оксидирование (МРО), и плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) и т.д.
Технология микродугового оксидирования получила широкое распространения в связи с активным развитием рерсурсосберегающего ремонтного производства. Промышленные предприятия все чаще предпочитают технологию МДО гальванике и анодированию, что удовлетворяет рыночный запрос на продукцию, обработанную при помощи выскотехнологичных методов.
Наши специалисты помогут вам получить более детальные сведения о применении процесса МДО при обработке изделий из сплавов из магния, титана, алюминия и иных биоинертных сплавов. Кроме того, связавшись с нашими специалистами, вы можете проконсультироваться с ними относительно правильного подбора компонентов электролита, уточнить перечень обрабатываемых деталей, оценить возможность формирования МДО-покрытия с индивидуальными параметрами, обсудить необходимые свойства поверхности изделия и конкретизировать многие другие технические вопросы.
Отправляйте нам на электронную почту ваши чертежи или техзадние, предварительно указав размеры, вес, количество и качество поверхности изделия, область нанесения МДО-покрытия, а также иные данные, которые необходимы для наиболее точного расчёта.
Окисление и восстановление
Окисление и восстановление
Самый ранний взгляд на окисление и восстановление заключается в добавлении кислорода с образованием оксида (окисление) или удалении кислорода (восстановление). Они всегда происходят вместе. Например, при сжигании водорода водород окисляется, а кислород восстанавливается. Сочетание азота и кислорода, возникающее при высоких температурах, происходит по той же схеме. Это образование оксида азота окисляет азот и восстанавливает кислород. В некоторых реакциях наиболее заметно окисление. и углерод, и водород окисляются (приобретают кислород). Сопутствующее восстановление кислорода, возможно, легче увидеть, когда вы описываете восстановление как получение водорода. С другой стороны, реакция двуокиси свинца при высоких температурах представляется просто восстановительной. Восстановление двуокиси свинца очевидно, но связанное с ним окисление кислорода легче увидеть, когда вы описываете окисление как потерю электронов. | Указатель Окисление/ Ссылка | ||
| Назад |
Например, при сжигании метана Первоначальный взгляд на окисление и восстановление заключается в добавлении или удалении кислорода. При таком подходе ясно, что углерод окисляется (теряет все четыре атома водорода), а часть кислорода восстанавливается (приобретает водород). Еще одна реакция, в которой водородный подход проясняет ситуацию, — это пропускание метанола через горячую медную сетку с образованием формальдегида и газообразного водорода (Хилл и Колб): . Обе углеродсодержащие молекулы имеют одинаковое содержание кислорода, но образование формальдегида рассматривается как окисление, поскольку теряется водород. Образование H 2 представляет собой процесс восстановления, когда два высвобождающихся атома водорода объединяются. Образование метанола в результате реакции монооксида углерода с водородом сочетает окисление и восстановление в одном молекулярном продукте. CO восстанавливается, потому что он получает водород, а водород окисляется в результате его ассоциации с кислородом. | Индекс Окисление/ Ссылка | ||
| Назад |
Альтернативный подход состоит в том, чтобы описывать окисление как потерю водорода, а восстановление как приобретение водорода. Это имеет преимущество при описании сжигания метана.
Первоначальный взгляд на окисление и восстановление заключается в добавлении или удалении кислорода. Альтернативная точка зрения состоит в том, чтобы описывать окисление как потерю электронов и восстановление как приобретение электронов. Одним из примеров, в котором этот подход имеет значение, является высокотемпературная реакция двуокиси свинца. В этой реакции атомы свинца получают электрон (восстановление), а кислород теряет электроны (окисление). Этот электронный взгляд на окисление и восстановление поможет вам понять тот факт, что «окисление» может происходить даже при отсутствии кислорода! Определение окислительно-восстановительных реакций расширено и включает другие реакции с неметаллами, такими как хлор и бром. Например, реакция Магний теряет электроны и поэтому называется «окисленным», тогда как хлор приобретает электроны и считается восстановленным. Другой способ судить о восстановлении хлора состоит в том, что заряд атомов становится более отрицательным или уменьшается. Обработка этого заряда как «степени окисления» — еще один способ охарактеризовать окисление и восстановление. Взгляд на окисление и восстановление как на потерю и приобретение электронов соответственно особенно подходит для обсуждения реакций в электрохимических элементах.
| Указатель Окисление/ Ссылка | ||||||
| Назад |
Например, в цинково-медном элементе полуреакции окисления и восстановления равны Первоначальный взгляд на окисление и восстановление заключается в добавлении или удалении кислорода. видно, что степень окисления Mg увеличивается от 0 до 2 (окисление), в то время как степень окисления атомов хлора уменьшается от 0 до -1 (восстановление). Это по сути эквивалентно рассмотрению окисления и восстановления как потери или приобретения электронов, но может быть легче запомнить. | Указатель Окисление/ Ссылка | ||
| Вернуться назад |
Альтернативная точка зрения, полезная при работе с ионами, заключается в определении степени окисления, равной суммарному заряду продукта реакции. Затем окисление рассматривается как реакция, которая увеличивает степень окисления, а восстановление — как реакция, которая уменьшает степень окисления.Окисление определяется как: (A) Приток электронов (B) Потеря электронов (C) Приток нейтронов (D) Потеря нейтронов 006
Подсказка: Существует два типа химических реакций, основанных на присоединении или потере электронов атомами в молекуле.
Эти реакции известны как окисление и восстановление. Окисление и восстановление всегда протекают в реакции одновременно.
Полный пошаговый ответ:
Окисление, как следует из названия, представляет собой присоединение кислорода. Но его современное определение несколько иное и связано с электронами.
В химической реакции электроны либо приобретаются, либо теряются атомом. Приобретение электронов известно как восстановление, тогда как потеря электронов известна как окисление.
Как правило, один атом теряет электрон ($s$) и окисляется, а затем этот электрон приобретается другим атомом для восстановления. Следовательно, оба процесса протекают рука об руку, и такие реакции известны как окислительно-восстановительные реакции.
Иногда окисление также определяют как потерю водорода. Таким образом, у нас есть три определения окисления, а именно:
(i) Получение кислорода
(ii) Потеря водорода
(iii) Потеря электронов ($s$)
Процесс окисления можно лучше понять с помощью примеры:
Пример,
Давайте возьмем реакцию, в которой газообразный водород и газообразный фтор реагируют с образованием плавиковой кислоты.
