Старение металла своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 08.09.2024

Старение металла может происходить в результате длительной эксплуатации, при возникновении форс-мажорных обстоятельств, при нарушении технологии изготовления конструкции и выполняться специально. В первом и втором случае теряются первоначально заложенные свойства – материал физически изнашивается, и, как правило, требуется его полная замена. В третьем случае при выполнении гибочных, монтажных, сварных и других операций снижаются эксплуатационные свойства, что в некоторых случаях недопустимо. Поэтому особо ответственные изделия проверяют на склонность к деформационному старению по определенным методикам. Специально выполняемая операция по старению металла, имеющая второе название – дисперсионное твердение – разновидность заключительной термической обработки, которая проводится с целью получения необходимых физических, химических и механических свойств. Может выполняться естественным путем, искусственным способом (термообработкой) и пластическим деформированием. Используется для сплавов и металлов, у которых пересыщенный твердый раствор выделяет избыточный компонент и самопроизвольно распадается. В результате проведения операции любым способом у материалов увеличиваются такие показатели, как прочность и твердость, которые сохраняются на протяжении срока эксплуатации, но снижаются показатели пластичности и вязкости.

Виды старения металла

Выделяют 2 вида старения металла: термическое и механическое. Термический вид является разновидностью искусственного старения металла, которое выполняют с подогревом до определенной температуры, выдержкой и охлаждением на воздухе. В процессе операции изменяется растворимость углерода в альфа-железе в зависимости от температуры, до которой была нагрета заготовка. Режимы проведения операции зависят от марки стали, чугуна, цветного металла или сплава и указываются в технологическом процессе по выполнению операции. Различают следующие виды искусственного старения металлов:

полное (выполняется при определенной температуре с продолжительностью, обеспечивающей максимальные прочностные характеристики);
неполное (выполняется при более низкой температуре непродолжительно для повышения прочности и сохранения пластических свойств);
перестаривание (выполняется при высокой температуре или с большой выдержкой с целью получения высокой прочности, коррозионной стойкости, электропроводности и других свойств);
стабилизирующее (выполняется для стабилизации размеров и физико-химических свойств изделия).

Кроме того, операция может выполняться за насколько стадий, так называемое ступенчатое или двойное старение. Вначале нагрев осуществляют при более низкой температуре, а затем – при высокой. На первом этапе создаются многочисленные центры выделений твердого раствора, а на втором – обеспечивается их распад. Таким образом получается однородность и плотность распределения выделений в материале.

При естественном старении материал выдерживается при комнатной температуре определенное время, что приводит к повышению твердости, прочности и текучести. Процесс этот длительный. Обычно занимает 15 и больше дней (зависит от материала), когда изготовленные детали и заготовки хранятся на открытом воздухе. Чтобы ускорить процесс получения качественного материала и получить те же результаты, выполняют операцию искусственного старения в специальных печах по определенной технологии.

Механический вид называют деформационным, осуществляют путем пластической деформации при нагреве ниже температуры рекристаллизации материала. Обычно это 20 °C. Возможен вариант совмещения механического и термического старения. Такой способ применяют для легированных сталей.

Способы состарить различные металлы

Металл, оформленный под старину, уже на протяжении многих лет считается интересным дизайнерским решением. Благодаря некоторым приемам, металл приобретает специфическую шероховатость, а на его поверхности возникают переливы нескольких цветов.

Многие дизайнеры и рукодельницы задаются вопросом о том, как состарить металл и какие средства для этой цели понадобятся.

На самом деле работы по приданию металлу эффекта старины не вызывают особых затруднений, а также не требуют колоссального расхода средств и времени.

Так выглядит металл, который искусственно состарили

Медь: как состарить?

Отвечая на вопрос о том, как состарить медь, важно упомянуть несколько методов, позволяющих это сделать. Прежде всего следует проверить подлинность меди. Настоящий металл характеризуется золотисто-коричневым оттенком. Также медь практически не притягивается к магниту.

Кроме этого, следует обратить внимание на наличие слоя лака на медном изделии. Если таковой есть, то его необходимо удалить.

Сделать это можно с помощью ацетона (эта жидкость применяется для снятия маникюрного лака) — достаточно пропитать веществом кусочек ватки и тщательно натереть ею медное изделие.

Вместо ацетона можно взять метиловый спирт или растворитель для краски. После обработки изделия ацетоном следует замочить его в горячей воде. Такой прием поможет окончательно удалить лак.

Если медный предмет не имеет лакового покрытия, то его достаточно просто обезжирить. Для этой цели подойдет раствор воды и уксуса (1:1) или медицинский спирт. Подготовку изделия к состариванию заканчивают сушкой. Для этой цели подойдет фен или газовая горелка.

Существует 3 проверенных способа, позволяющих состарить медь:

Применение аммиачных испарений: для начала нужно приобрести чистый аммиак и пластиковую емкость с плотно закрывающейся крышкой. Перед тем как приступить к работе, нужно обеспечить доступ свежего воздуха в помещение и защитить руки и глаза (для этой цели понадобятся перчатки и очки). На дно емкости нужно положить деревянный брус, на который будут выкладываться изделия из меди. Затем в емкость наливают аммиак, но только так, чтобы его уровень оказался ниже уровня бруска. Важно следить за тем, чтобы предмет не упал в аммиак, но если это случилось, то его следует немедленного достать и тщательно промыть водой. После укладывания предмета из меди на брусок нужно плотно закрыть емкость и оставить изделие на несколько часов в аммиаке. В конце процедуры предмет следует тщательно высушить. Для закрепления эффекта можно натереть состаренный предмет парафином.
Применение специального раствора: в продаже можно найти раствор, применяемый для состаривания меди. При работе с этим средством важно защитить руки и глаза. Раствор для состаривания меди готовят в соответствии с инструкцией (обычно на 1 часть средства берется 10 частей воды). Изделие нужно взять в руку, защищенную перчаткой, и несколько раз окунуть в раствор. Манипуляции проделывают до тех пор, пока не будет достигнут нужный эффект. В конце процедуры изделие ополоснуть горячей водой и тщательно высушить.
Раствор соли: чтобы приготовить его, нужно взять 1 часть воды и 1 часть соли. Полученную жидкость кисточкой наносят на изделие несколько раз в день, при этом отслеживая эффект от процедуры. Подобное состаривание может занять несколько суток.
Уксус: для состаривания меди в домашних условиях нужно взять чистый уксус, нанести его кисточкой на изделие. Через несколько часов процедуру следует повторить. Также можно попросту замочить изделие в уксусе, после чего тщательно высушить его потоком горячего воздуха.

Другие методы

Такие методы подходят для состаривания других видов металла. К примеру, если нужно состарить латунь, достаточно взять яблочный уксус (3 части) и соль (1 часть). Из компонентов готовят раствор и наливают его во флакон для распыления. В течение получаса изделие следует равномерно орошать полученным раствором. В конце работы предмет нужно отполировать парафином.

Также металлическое изделие можно покрасить, и для этого нужно подготовить наждачную бумагу, растворитель, черную акриловую краску, кисть-губку, другой оттенок акриловой краски (это будет акцентный цвет).

Перед тем как приступить к работе над изделием, нужно обработать его наждачной бумагой, а после следует обезжирить поверхность предмета. Затем нужно взять кисть, смочить ее водой и окунуть в краску черного цвета. Изделие окрашивают и оставляют его высыхать на ночь.

После предмет нужно неравномерными мазками окрасить краской акцентного цвета. Слой краски должен сохнуть минимум двое суток.

Какой бы метод состаривания металла ни был выбран, человек, работающий над изделием, должен позаботиться о соблюдении правил техники безопасности. Нельзя допускать попадания каких-либо средств на кожу и слизистые оболочки!

Режимы старения

Чтобы искусственно состарить материал, необходимо знать марку металла или основу, на которой он изготовлен (химический состав). От этого зависит режим выполнения операции. Сюда входит выбор температуры нагрева и время выдержки. Ориентировочные данные указаны в таблице.

Металл или сплав на его основе	Температура нагрева, °C	Время выдержки, час
Алюминий	100?235	1?17
Медь	160?330	2?25
Титан	550	1
Магний	170?180	16
Никель	690?710	16
Сталь с высоким содержанием углерода	130?150	25?30

Операция может выполняться без предварительной закалки заготовок или деталей и с ней. И тут важно правильно подобрать температуру нагрева: она должна быть ниже той, при которой происходила закалка. В любом случае это оговаривается в технологическом процессе по изготовлению той или иной детали, который разрабатывают специалисты на производстве с учетом применяемого оборудования и режимов старения.

Скорость нагрева до температуры, с какой производится операция, особой роли не играет. Однако для алюминия и его сплавов лучше выполнять медленный нагрев. Это повысит прочность изделия.

Старение черных, цветных металлов и их сплавов является распространенным технологическим процессом, позволяющим добиться нужных свойств. Операция должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей марки металла на качественном оборудовании, специально предназначенном для проведения искусственного старения. Такие печи выпускают отечественные и зарубежные производители в широком ассортименте. Они соответствуют современным требованиям к энергосбережению и безопасности, простоты в управлении и обслуживании. Работают на разных температурных режимах. Многие из моделей могут встраиваться в конвейерные линии, что позволяют повысить производительность труда. Различаются такие печи объемом садки, производительностью, мощностью и наличием дополнительных функций, которые упрощают выполнение такого вида термообработки.

Просим тех, кто занимался вопросами старения и выполнял такие операции, поделиться опытом в комментариях к тексту.

Как состарить железо в домашних условиях — Металлы, оборудование, инструкции

Желание состарить металл не возникнет у автомобилистов или строителей, а вот рукодельницы и дизайнеры сейчас очень часто прибегают к такому приему, чтобы получить интересные детали в оформлении интерьеров или декоративные элементы. Поверхность состаренного металла приобретает интересную структуру и различные цветовые оттенки – шершавость и игра цветов придают изделию солидность и оригинальность.
Искусственно состарить металл довольно просто. В элементарном случае его можно положить в место с высокой влажностью и спустя некоторое время (пройдут недели) изделие покроется слоем ржавчины и станет похоже на старинную вещь.

Способ прост, но требует много времени, поэтому на данный момент чаще всего для состаривания металлов используют различные химические вещества: азотная кислота, двууглексилая сода, олифа или активные кислоты.

Специалисты постоянно находят все новые и новые способы декоративного состаривания металла, но самые проверенные и доступные рецепты дошли к нам из древних времен.

Важным моментом при данном процессе является необходимость правильного применения химических веществ к определенным металлам. А еще поскольку речь идет об агрессивных веществах, то при состаривании металлов необходимо использовать средства индивидуальной защиты – перчатки, очки, респираторы.

Технология состаривания металла

Перед началом работ металл необходимо очистить от любых загрязнений. Именно от предварительной подготовки зависит успех работы, поэтому необходимо очищать поверхность старательно. Иногда даже рекомендуют отжечь металл для удаления остатков смол или других веществ.
Если детали из меди или латуни, то ее необходимо сначала отбелить слабым раствором серной кислоты. А железо обрабатывают более концентрированным раствором серной кислоты. Алюминиевые изделия обрабатываются двууглексилой содой. Вне зависимости от способа обработки детали после завершения работ необходимо тщательно промыть под проточной водой и очистить жесткой щеткой.
Для работы с латунью и медью используется азотная кислота. Поскольку испарения этой кислоты вредны для человека, то следует соблюдать особую осторожность, а вообще не рекомендуется работать с этим веществом в закрытом помещении. Лучше выйти для работы с металлом на улицу.
На поверхность металлического изделия кислота наносится ватным тампоном, намотанным на деревянную палочку. Реакция на вещество будет заметна сразу – поверхность металла будет менять цвет от насыщенного зеленого до черного. После того, как реакция произошла, металл нужно нагревать до полного испарения состава. Затем изделие промывают под струей горячей проточной воды.
Цвет готового изделия может получиться от оливково-зеленого до коричневого и от светло-серого до черного. Это зависит от концентрации кислоты, продолжительности соприкосновения с ней, от степени нагрева. Полученный эффект довольно стойкий, поэтому можно полировать или шлифовать деталь.
Если состариваются железные детали, то их тщательно очищают, намазывают олифой, а потом нагревают до 300-400 градусов по Цельсию. Для равномерной обработки поверхности лучше нагревать деталь в печи. Если необходим светлый тон детали, то применяют азотную кислоту.
Для обработки алюминиевых изделий использую керосин или копоть. Эти вещества подчеркивают структуру этого металла и придают ей красивый декоративный вид.

Метод быстрого состаривания металлических изделий

Часто для различных творческий идей необходимы старинные кнопки, иголки, булавки, гвозди, подковы и т.д. Быстро состарить такие металлические изделия можно с помощью уксуса (1/4 стакана) и соли (2 столовые ложки).

Смешивают оба вещества и в полученный раствор погружают металлическую деталь.
Состав перемешивают, накрывают крышкой с отверстиями и оставляют на 12 часов.
Затем детали достают и просушивают на газете.
Если образовались излишки ржавчины, можно зачистить их наждачной бумагой.

Советы

Для работы с раствором лучше взять стеклянную или пластиковую посуду, стойкую к химическим веществам. Перемешивать компоненты надо деревянной, пластиковой или фарфоровой ложкой.

Тара необходима большего объема, поскольку после погружения в раствор металлической детали жидкость начнет пениться.

Если работы проводятся не на улице, то следует использовать хорошо проветриваемое помещение.

Наиболее распространенный способ отделки металлических решеток, заборов или перил – покраска кованных изделий под старину. Нанесение благородной патины и создание искусственных потертостей делают детали интерьера особенно декоративными. Окраска уличных ограждений и других конструкций с элементами ковки помогает замаскировать мелкие дефекты сборки и предохраняет стальные изделия от коррозии.

Покраска кованых изделий под бронзу – один из самых популярных методов придания изделиям старинного эффекта.

Материалы для состаривания

Для окрашивания кованого металла чаще всего применяют краски с металлик-эффектом. Это составы, в которых прозрачный лак (связующее вещество) содержит большое количество пудры цветных металлов (меди, бронзы, алюминия и пр.).

В результате на конструкциях образуется декоративное покрытие, напоминающее поверхности серебряных, бронзовых или латунных изделий. Декорирование позволяет получить эффекты позолоты, а при приемах состаривания сделать ее и слегка потертой.

Среди современных материалов:

краски и лаки на акриловой основе, с глянцем;
полиуретановые лакокрасочные покрытия (глянцевые и матовые);
нитроэмали;
алкидные;
трехкомпонентные кузнечные составы с трансформатором ржавчины и грунтовкой (марки Zinga и др.).

Основные требования, предъявляемые к красителю при выборе, – предназначение для работы по металлу, устойчивость к воздействию погодных факторов и содержание антикоррозийных компонентов. Использовать можно и составы для нанесения кистью, и спреи.

При покупке патины и красок для отделки интерьера необходимо выбирать марки, предназначенные для внутренних работ. Определить это поможет специальная пометка или информация на упаковке. При отделке уличных конструкций покупают материалы для наружных работ. Трехкомпонентные составы применяют без предварительной очистки металла, удаляя только рыхлый слой ржавчины.

Как самостоятельно состарить металл?

Самый простой способ – окрашивание металлизированными красками и патинирующими покрытиями. Поверх основного слоя часто наносят и лак с эффектом кракле, который создает сеточку мелких трещинок и имитирует состарившуюся поверхность полированной меди или ее сплава.

Чтобы результат получился хорошим, а покрытие было прочным и служило долго, работу выполняют поэтапно:

Очищают кованое изделие от загрязнений и ржавчины. Основной способ – механический. Стальную основу нужно зачистить и отшлифовать, используя наждачную шкурку с разным зерном. Следы жира удалить растворителем (уайт-спирит и пр.).
Перед покраской на металл наносят слой грунтовки. Он увеличит адгезию краски и позволит создать тонкое и равномерное декоративное покрытие.
Окрашивание металлизированными составами удобнее производить кистью, тщательно обрабатывая стыки. Большие ровные поверхности легче покрасить спреем.
Нанесение патины, кракелюра, потертостей и создание других признаков старения. Выполняется поролоновыми тампонами, сухой кистью, снятием части красочного слоя.

Покраска под бронзу

Старинная литая бронза – это дорогой способ отделки интерьера, поэтому чаще всего используют имитации из дешевых металлов (кованой стали, алюминия) или даже неметаллические предметы. Придать им вид антикварных помогает окраска своими руками под сплав золотистого цвета и патинирование (старая бронза темнеет от контакта с воздухом).

Придание однотонного эффекта

Декорирование под старинную бронзу начинается с окрашивания и придания черному металлу внешнего сходства с отливкой из цветного сплава. Если изделие изготовлено по технологии горячей ковки, его нужно обязательно отшлифовать до чистой и блестящей стальной поверхности. Темный налет окалины, который образуется из-за нагрева, может помешать ровному нанесению красителя или отвалиться в процессе эксплуатации, разрушая его слой.

Холоднокованые и гнутые изделия очищают от грязи и ржавчины. При использовании акрила, полиуретановых красок без добавок растворителя очистку желательно производить так же, как и для горячекованых изделий.

При использовании кузнечной трехкомпонентной смеси можно только убрать то, что слабо держится на металле: толстый слой ржавчины, отслаивающееся старое покрытие или грязь.

Удалив налеты наждачной бумагой, изделие покрыть грунтовочным составом по металлу. При использовании трехкомпонентных окрашивающих смесей этот шаг тоже не является обязательным.

Просушив слой грунтовки по инструкции производителя, переходят к окрашиванию:

нанести на изделие слой краски под бронзу нужного оттенка (темная или светлая, старая бронза и т. п.);
просушить изделие до полного отвердения покрытия (минимальный срок указан производителем и составляет около 24 часов);
окрасить еще раз, просушить и сделать еще 1 слой;
готовое к состариванию изделие приобретет равномерно золотистую, свойственную полированной бронзе поверхность с блеском.

Для достижения старинной бронзы используются специальные лакокрасочные покрытия, которые наносятся контурным методом на изделие.

Достижение эффекта старинной бронзы

Достичь эффекта потемневшей от времени бронзы помогает патинирование – окрашивание поверхности специальными составами (например, WS-Patina или др.). В качестве патины можно использовать и полупрозрачный темный лак. Патину удобнее наносить кистью, это позволит заполнить углубления более толстым слоем, создавая там темные участки. Выпуклости будут светлее.

Заключительный этап составляет нанесение светлой бронзовой краски на самые высокие точки рельефа. При эксплуатации бронзовых изделий эти выступающие точки полируются при соприкосновении с руками (например, перила, ручки и пр.), выглядят светлее и блестят.

Искусственно создать такой эффект можно полусухой кисточкой или поролоновой губкой с минимальным содержанием красящего состава. Инструментом промакивают все выступающие части узора.

После лессировки изделию снова дают высохнуть и покрывают его лаком. Он убережет результаты проделанной работы от быстрого истирания при эксплуатации и случайных механических повреждений.

Покраска под старинную латунь

Декоративная краска для ковки может имитировать и другой красивый сплав – латунь. Как и бронза, он имеет теплый золотистый оттенок. Технология окрашивания под латунь напоминает декорирование под бронзу с патиной.

Можно применять следующий способ:

на очищенный и загрунтованный металл наносят 1 слой латунной краски;
после высушивания покрывают изделие кракелюрным лаком: покрытие образует мелкие трещинки;
чтобы усилить выразительность покрытия, поверх лака окрашивают жженой умброй или полупрозрачным темным лаком, нанося тонкий слой и стараясь втереть его в потрескавшуюся поверхность;
после высыхания изделие покрывают прозрачным акриловым лаком.

Подобным способом отделывают и поверхности под старинную медь, используя для первичного окрашивания состав с медной пудрой. В отличие от золотистых латуни и бронзы металлизированная краска имеет красноватый оттенок.

Технология покраски декоративной штукатурки: выбор краски и колера, создание различных эффектов

Технология покраски плинтуса из МДФ

Как и чем красить изделия из гипса

Полимерная краска для металла: понятие, свойства, процесс нанесения

Технология покраски царапин на авто: подготовка поверхности, выбор состава и методы его нанесения

Читайте также: