Воронение. Практическое руководство по химическому окрашиванию железного металла

VIII. ВОРОНЕНИЕ В ЧЕРНЫЙ ЦВЕТ

В заводской практике железные и чугунные предметы воронят, образуя на них сравнительно толстый слой черной окалины (закись-окись железа). Для этой цели их нагревают до вишнево-красного каления в регенеративных печах, при чем попеременно (раз 6-10) пускают (для нагрева) то одни топочные газы, то топочные газы, разбавленные воздухом.

Другой заводский способ — это долгая (5-10-часовая) обработка изделий высоко перегретым водяным паром.

В любительской и кустарной практике эти способы вряд ли применимы. В обстановке любительской мастерской можно добиться большого богатства черных оттенков по другому способу горячего воронения, заключающемуся в сжигании на поверхности изделий жировых веществ, вроде сала, растительных масел, восков и тому подобное. Так если обжечь хорошо подготовленное (обчищенное, обезжиренное, протравленное и обмытое) железное изделие, смазанное льняным маслом при температуре темно-красного каления, то оно наворонится в блестящий черный цвет (14).

Этот способ воронения на практике весьма широко используется. Чтобы наносимые на изделия жиры, масла или воски хорошо приставали к их поверхности, рекомендуется до обмазки изделия нагревать столь сильно, чтобы появилась бледно-желтая побежалость. Смазанные предметы следует столь долго удерживать над жаром угольного горна или в соответственно сильно нагретой печи («воздушной бане»), пока все масло не испарится или выгорит и запах от него пропадет, а поверхность предмета будет казаться совершенно сухой.

Из всех жиров наиболее пригодно животное (бычье) сало, особенно в тонкой смеси с 6 % серы (15). Приготовить такую смесь можно размешиванием серного цвета (серы в порошке) в растопленном сале.

Указанный рецепт пригоден, и как самостоятельный» способ воронения железа и стали и для подправки (доворонения неудавшихся мест) изделий, вороненных по другим способам.

Для воронения по тому же способу мелких железных изделий можно пользоваться пропитанными льняным маслом древесными опилками (16). Для этой цели применяют железный цилиндрический барабан с торчащими из кожуха внутрь длинными штифтами (для размешивания содержимого) и с загрузочным люком, закрываемым задвижкой, подвешиваемый в горизонтальном положении над огнем (угольным горном или тому подобное) так чтобы его можно было вращать за ручку. Одной из цапф барабана служит изогнутая железная трубочка для выпуска наружу газов и дыма.

Барабан загружают вперемежку воронимыми вещицами и массой опилок, пропитанных льняным маслом (10 в. ч. опилок и 1 в. ч. масла), плотно закрывают его и подвергают сильному нагреву, непрерывно вращая за ручку. Получается сухая перегонка, при которой развивается обильный густой дым, медленно просачивающийся через отводную трубочку наружу. Обволакивая изделия, дым, взаимодействуя с металлом их поверхности, вызывает образование не удаляемого (насыщенного углеродом) слоя глубоко черного цвета.

Необходимо к концу процесса следить, (поминутным осмотром извлекаемого наружу образца) за тем, чтобы не «передержать» обработку; передержка может дать посерение тона.

Как только желательный цвет достигнут, барабан быстро опорожняют, высыпая содержимое для охлаждения на лист железа или противень.

Выше (13) мы указали на способ воронения мелких железных предметов в серый цвет обмазкой спиртовым раствором азотнокислой меди и последующим нагревом. Многократно повторяя обмазку и нагрев, легко удается затемнить окраску, доводя ее до черного цвета. Особенно красивые тона получаются по этому способу на компактных вещицах, по изящно окрашивается и железная жесть (17).

Покрывая предварительно любой железный металл медью, можно применить для химического окрашивания изделий все способы, применяемые для расцветки медного материала. В частности для воронения омедненных железных, стальных и особенно чугунных изделий в черный цвет можно воспользоваться водным раствором сернистого калия, так называемой «серной печени» (18);

серной печени……… 6 г

нашатыря (в кристаллах)…… 20 »

воды………… 1 000»

Омедненную вещь промывают в горячей воде и погружают в этот состав или обмазывают ее этим составом. После воронения предмет опять промывают в горячей воде и сушат в опилках.

Красивые черные расцветки достигаются на мелких железных изделиях выдерживанием в течение нескольких минут в плаве 80 % едкого натра и 20 % селитры (19), или в плаве азотистокислого натрия (20). Эти покраски склонны однако заржавливать.

Глубоко черная блестящая окраска достигается еще таким путем (21). На электрической плите или на паровой бане растворяют (при потушенном огне) в скипидаре серу (серный цвет). Полученным раствором обмазывают воронимые изделия и по испарении скипидара подвергают их нагреву в воздушной бане; образуется пленка, состоящая главным образом из сернистого железа и имеющая блестящий черный цвет.

Другой мокро-горячий способ воронения железных вещей в черно-бурый и черный цвета (22) заключается в следующем.

Изделия обмакивают в 10-процентный водный раствор калиевого хромпика (двухромокислый калий), высушивают на воздухе и держат минуты две над жарким, не коптящим пламенем древесного угля. Первое окрашивание обычно черно-коричневое, при повторении же процесса получается чисто черный цвет.

Особенное старание надо посвятить при выполнении этого рецепта обезжириванию изделий, так как жирные места поверхности не смачиваются реактивом и окраска выходит неоднородной.

Сходные окраски достигаются по тому же способу, с применением для обмазки изделий следующего раствора (23);

железного купороса……… 100 г

нашатыря………… 10 »

воды………… 1 000 »

Практика всего более интересуют способы, приемы и рецепты воронения в черный цвет часовой фурнитуры и тому подобные мелочи. Указываем некоторые из таких рецептов, применяемые на часовых фабриках в Швейцарии:

(24) железного купороса…… 30 г

полуторахлорного железа…… 15 »

медного купороса……… 12 г

спирта………… 50 »

воды………… 1000 »

Все три соли растворяют в отдельных порциях воды, растворы сливают вместе, добавляют остаток воды и приливают спирт.

Изделия обмазывают составом по несколько раз, с промежутками в несколько часов между отдельными обмазками. Выявляется коричневатый или красноватый тон, который постепенно усиливают, основательно крацуя изделия стальными щетками (из тончайшей проволоки), при обильной поливке водой, и повторяя обмазку и последующую обработку необходимое число раз. Можно ускорить образование окраски, помещая изделия в кипяток или держа (на железной сетке) над паром минут 5-10. Если тон выходит недостаточно глубоким, снова повторяют весь процесс.

Для повышения блеска изделия в сухом виде выдерживают в горячем льняном масле, затем, обтерев, обмывают отваром мыльного корня и высушивают.

Химическая сторона описанного процесса такова: первоначально образуется хорошо сращивающаяся с грунтовым металлом красно-бурая окись железа, переходящая при дальнейшей обработке (нагрев, действие воды) в черную закись-окись; при повторении процесса прочно приставший слой закиси-окиси утолщается.

Еще рецепты для выполнения воронения по описанному же способу (25):

хлористого железа (закисного), кристаллического…… 70 г

полуторахлорного железа……… 10 »

сулемы………… 2 »

воды………… 1 000 »

соляной кислоты… несколько капель

Состав смертельно ядовит!

(26) сулемы………… 50 г

нашатыря………… 50 »

воды…………… 1 000 »

По растворении солеи дают мути осесть, фильтруют и наливают в бутыли.

Смертельно ядовит!

(27) насыщенного водного раствора полуторахлорного железа 30° Б… 75 г

медного купороса……… 5 »

азотной кислоты 26° Б…… 20 »

спирта 90°………… 30 »

воды…………… 1000 »

(28) насыщенного водного раствора полуторахлорного железа 30° Б… 10 г

сухого полуторахлорного железа…… 30 »

азотной кислоты 36° Б…… 5 »

спирта………… 90 »

воды………… 1 000 »

Мокрое воронение с образованием на железе черной окалины дает весьма хорошие результаты. Иногда случается, что поворонённые вещи из-за неблагоприятного стечения обстоятельств ржавеют. Но если изделие прочно заворонено черной окалиной по вышеописанным рецептам, то ржавчину легко можно очистить, крацуя стальной щеткой, нисколько не повреждая черной окраски изделия.

Известна целая уйма рецептов воронения в черно-бурый и черный цвета, основанные на химическом действии на железо тех или иных реактивов. Черная блестящая пленка, образующаяся па светлой поверхности стального ножа при разрезании яблока — не что иное, как воронение, произведенное действием на железо содержащимися в мякоти яблока дубильной кислотой и органическими кислотами.

Этому простейшему случаю мокрого холодного воронения — конечно весьма примитивного — соответствует следующий специально выработанный рецепт с участием чистых химикалий (29):

дубильной кислоты (танин)…… 2 г

виннокаменной кислоты…… 2 »

воды………… 1 000 »

Раствором обмазывают воронимые предметы и дают ему засохнуть на них на воздухе. При необходимости повторяют это несколько раз. Под конец споласкивают, Получают прочно держащиеся матовые или блестящие черные пленки (нерастворимых в воде железных солей).

Нагревая железные и стальные изделия в водном растворе фосфорной кислоты, в который засыпаны железные опилки или железо в порошке, вызывают образование фосфорнокислого железа, дающего буровато черное покрытие, хорошо защищающее железный металл от ржавчины. Рецепт ванны (30):

железа металлического (в порошке)… 6 г

фосфорной кислоты……… 25 »

воды………… 1 000 »

Весьма красивые окраски получаются при мокром воронении специальными реактивами предварительно омедненных изделий. Способ основан на образовании пленки сернистой меди.

Простейший из таких реактивов — разбавленный водный раствор сернистого калия (серная печень) или сернистого аммония (последний получается смешением водных растворов аммиака и сероводорода или насыщением аммиака сероводородом) Окраска получается матово-серо-черной (31, 32).

Другой реактив (33);

гипосульфита……… 1500 г

воды………… 1000 »

соляной кислоты 24» Б…… 75 »

Гипосульфит с водой нагревают, пока не наступит растворение. По охлаждении прибавляют кислоту. (Когда при употреблении ванна истощится, снова подбавляют кислоты). По почернении изделий их извлекают из ванны, споласкивают, сушат и полируют деревянным полировальником. Окраски выходят глубоко черными.

Подобно меднению применяют и серебрение железа (обычно — гальваническое), травя посеребренные изделия в уже упомянутой серной печени (водном растворе сернистого калия); получается черный налет сернистого серебра (34).