Теоретичні основи та технологія оксидування сталі
Оксидування сталі проводиться термічним, хімічним та електрохімічним методом. Хімічне оксидування сталі сьогодні можна поділити на два способи: холодне, гаряче.
Гаряче хімічне оксидування сталі виробляється в лужних і лужних складах.
Безлужне хімічне оксидування сталі проводиться при нижчих температурах і менший час.
Лужне хімічне оксидування проводиться у суміші лугу з окислювачами. В результаті оксидування на сталі утворюється плівка магнітного окису заліза Fe3O4. У другому випадку використовується розчин, що складається з фосфорної кислоти та окислювачів - азотнокислі сполуки кальцію або барію. Таке оксидне покриття складається з фосфатів і оксиду заліза.
Головною реакцією процесу хімічного оксидування сталі є взаємодія сталі з лугом та окислювачами. Розчиняючись у гарячому концентрованому лужному розчині, залізо дає сполуку Na2FeO2. Під впливом окислювачів у розчині утворюється з'єднання тривалентного заліза Na2Fe2O4. Оксидна плівка, що утворюється при хімічному оксидуванні на поверхні металу, утворюється за реакцією:
Формування плівки починається з появи на поверхні оксидованого металу кристалічних зародків. У міру того, як оксид покриває метал, ізолюючи його від взаємодії з розчином, зменшується швидкість розчинення заліза і формування оксидної плівки. Швидкість зростання оксидного шару та його товщина залежать від співвідношення швидкостей утворення центрів кристалізації та зростання окремих кристалів. При великій швидкості утворення зародків кристалів їх кількість на поверхні металу швидко зростає, і кристали стуляються, утворюючи тонкусуцільну плівку. Якщо швидкість формування зародків при хімічному оксидуванні відносно невелика, до того, як вони з'єднаються, створюються сприятливі умови для їх зростання та отримання оксидної плівки великої товщини.
При хімічному оксидуванні сталі процес утворення оксидної плівки визначається умовами оксидування. При великій концентрації в розчині окислювача зростає швидкість утворення зародків оксиду і, отже, зменшується товщина оксидної плівки, що формується. При зменшенні концентрації окислювача в розчині хімічного оксидування сталі сприяє зростанню товщини оксидної плівки, але сильно концентрованих розчинах на поверхні сталі може виділятися пухкий осад гідроксиду заліза і захисні властивості оксидного покриття зменшуються.
Сьогодні перевага часто надається холодному хімічному оксидуванню. Склади для холодного хімічного оксидування стали запатентовані та продаються у вигляді готових, зазвичай двокомпонентних розчинів.
Хімічне оксидне покриття без промаслювання застосовується рідко через низьку корозійну стійкість. Промаслювання забезпечує поліпшення антикорозійних характеристик покриття та глибший чорний колір.
Промаслене хімічне оксидне покриття на сталі застосовується для захисту деталей від корозії, декоративної обробки, як покриття антивідблиску на інструменті.
Хімічне оксидне покриття на сталі може використовуватися як ґрунт під фарбування.