Как Benelli защищает оружие от коррозии
С древнейших времён воронение было самым распространённым способом защиты стальных изделий от воздействия неблагоприятных факторов. Изначально этот процесс заключался в нанесении на горячую поверхность металла тонкого слоя различных обрабатывающих веществ, которые вступают в реакцию с железом, создавая на его поверхности защитную плёнку, способную обеспечить приемлемую, а порой и весьма надёжную защиту от коррозии. Для примера приведём несколько способов воронения оружейных стволов, описанных в книге Л. Ямпольского «Воронение» (изд-во «Красная газета», Ленинград, 1929).
«Ствол нагревают до сильного жара и продолжительно натирают кровавиком, возобновляя при остывании нагрев. Получается синеватое окрашивание.
Хорошо отполированный ствол натирают при помощи тряпочки оливковым маслом, после чего его обсыпают просеянной золой от твёрдой породы дерева и вносят в древесноугольное горно. Когда ствол заметно побелеет, его извлекают и дают остыть, после чего вытирают сперва насухо, затем — с оливковым маслом. Ствол получает серое воронение.
Четыре весовые части сурьмяного масла (трёххлористая сурьма) разодевают с 12 весовыми частями оливкового масла до полного взаиморастворения обоих веществ и полученной смесью (на тряпочке) натирают воронимый ствол. Спустя сутки стирают образовавшийся налёт натиркой маслом и снова повторяют смазку составом и растирку. Спустя ещё сутки описанную операцию повторяют сызнова и так далее. Через 10–12 дней достигается равномерная, прочно приставшая окраска шоколадного, коричневато — красного, вплоть до коричневого цвета. В тепле операция идёт быстрее.
По достижении требуемого тона ствол обтирают, тщательно обмывают водой и либо полируют стальным полировальником, либо натирают воском на замше можно также обмазать шеллаковым лаком».
Полученные покрытия отличались достаточно высокой стойкостью, о чём свидетельствуют многочисленные образцы исторического оружия, прошедшие через службу в армии, а ныне использующиеся любителями исторической реконструкции.
Таким образом, надёжный способ предохранения металла от неблагоприятного воздействия окружающей среды найден довольно-таки давно и применялся не одно столетие. Почему же сейчас мы часто слышим жалобы на оржавление стальных деталей оружия после продолжительных охот в условиях высокой влажности? Всё дело в том, что вышеописанные технологии при всей простоте и доступности совершенно непригодны для современного производства по причине высокой трудоёмкости, обусловленной значительной долей ручных операций, не поддающихся автоматизации. Поэтому сегодня традиционное воронение применяется только в кустарных мастерских, изготавливающих дорогие штучные ружья, в то время как крупные промышленные предприятия перешли на более технологичные методы нанесения защитных покрытий. Наиболее распространённые их них — цианирование и азотирование.
Первый чаще всего осуществляется путём погружения обрабатываемых деталей в расплавленные цианистые соли при температуре около 900°C. В результате проникновения атомов азота и углерода в кристаллическую решётку металла на поверхности детали образуется слой карбонитрида, отличающийся высокой твёрдостью — до 800 HV — и коррозионной устойчивостью. Широкому применению этой технологию препятствует высокая токсичность цианистых солей, которые требует высоких мер предосторожности при работе, и как следствие, дорогостоящих мер по охране труда и окружающей среды. С этой точки зрения азотирование намного выгоднее, поскольку основано на применении менее токсичного аммиака. В этом случае также происходит преобразование поверхностного слоя металла за счёт диффузии атомов азота. Процесс происходит при температуре около 600°C в герметичных печах. При такой температуре закачиваемый в них аммиак разлагается на водород и азот, атомы которого взаимодействуют с железом, образуя нитриды. В результате формируется устойчивое к оржавлению покрытие с твёрдостью до 1100 HV. Однако, использование азотирования, как, впрочем, и предыдущей технологии, ограничивается существенной глубиной трансформации поверхностного слоя металла, которая может привести к изменению прочностных характеристик тонкой детали, поскольку нитриды и карбонитриды отличаются высокой хрупкостью.
Именно по этой причине в оружейной промышленности азотирование применяется в основном для обработки толстых винтовочных стволов, рамок и затворов пистолетов, а для современных гладкоствольных ружей она неприменима. Объясняется это тем, что в погоне за снижением веса ружья и оптимизацией его баланса производители сводят толщину стенок ствола до минимума, благо современные многокомпонентные марки стали позволяют делать это без ущерба для прочности. Но как известно, у всякой медали есть обратная сторона, и в данном случае это невозможность применения цианирования и азотирования, в результате которых ствол становится хрупким из-за сравнительно большой глубины преобразования поверхностного слоя металла.
Как следствие единственной приемлемой в данном случае технологией стало химическое оксидирование, лишённое этого недостатка. Состоит оно в погружении обрабатываемой детали в раствор окислителя при температуре около 130°C. Происходящая при этом реакция преобразования железа в магнетит ограничивается тонким поверхностным слоем, который не сказывается на прочностных характеристиках тонкостенных стволов. Кроме того, оксидирование отличается низкой токсичностью, простотой применения и дешевизной, что крайне важно в условиях промышленного производства. К сожалению, этой технологии присущ большой недостаток: сам по себе слой окиси железа не предохраняет от коррозии, поэтому выполняет в основном эстетическую функцию. Что касается его защитных свойств, они становятся возможными только в сочетании с маслом, которое хорошо впитывается и удерживается благодаря развитой поверхности плёнки окиси железа. Однако действие такой защиты крайне ограничено во времени, поэтому все производители охотничьего оружия настоятельно рекомендуют протирать ствол промасленной ветошью перед выходом на охоту и после её окончания.
Вполне закономерно, что несоблюдение столь простого правила приводит к возникновению коррозии даже после непродолжительной охоты при влажной погоде. Конечно, можно с глубоким чувством собственной правоты обвинить владельцев ружей в несоблюдении правил эксплуатации и посоветовать им более внимательно изучать прилагаемую к оружию инструкцию. Тем не менее, компания Benelli пошла другим путём: самые первые жалобы охотников на коррозию стволов вызвали серьёзную озабоченность руководства предприятия, которое незамедлительно приступило к поиску решения данной проблемы. Причём работа развернулась на нескольких направлениях: прежде всего, была развёрнута информационная кампания, направленная на разъяснение правил ухода за оружием. Одновременно начались исследования по повышению защитных свойств нашего оружейного масла, которые быстро дали желаемый результат: уже к 2011 году стволы Benelli, будучи предварительно протёртыми новым маслом, выдерживали четыре часа в соляном тумане до появления первых признаком коррозии. Таким образом, при должном уходе проблема оржавления ствола во время охоты в сырую погоду была решена с достаточной эффективностью.
И всё же, такое решение не может считаться окончательным, поскольку предполагает необходимость регулярного выполнения определённых действий с использованием расходных материалов, которые необходимо время от времени восполнять. По этой причине главное внимание было сосредоточено на поиске новых технологий поверхностной обработки, способных дать радикальное решение вопроса. Первой ласточкой, к сожалению не сделавшей весны, стала технология физического газофазного осаждения (PVD), применённая на модели Crio Evo. При высоких эстетических показателях, она не смогла обеспечить полной защиты от коррозии, поэтому вскоре была снята с производства.
Также испытывались и различные технологии окраски, из которых до производства дошли две: церакот и аквапринт. Как и любая краска, они надёжно предохраняют подложку от коррозии, до тех пор, пока сохраняют свою целостность, что, к сожалению, продолжается недолго из-за недостаточной устойчивости к истиранию. Причём необходимо отметить, что благодаря большой толщине, камуфляжное покрытие намного долговечнее церакота, поэтому оно широко используется на ружьях, предназначенных для охоты на водоплавающую дичь. В модельном ряду Benelli они представлены весьма широко — это Vinci Camo MAX 5, Vinci APG HD, M2 Comfortech Camo, SBE Comfortech Camo и, конечно же, «Супер Винчи Русский Север», созданное с учётом пожеланий российских охотников.
Как мы уже упоминали выше, поиск окончательного решения проблемы коррозии вёлся параллельно по нескольким направлениям, одним из которых было алмазоподобное покрытие, получаемое по методу плазменно-стимулированного осаждения из газовой фазы. Работы по этой теме были начаты ещё в 2009 году, но промышленно применимые результаты были получены только к 2018 году, когда была завершена разработка уникального оборудования, позволяющего совместить технологию физического газофазного осаждения ионно-плазменного типа и технологию химического газофазного осаждения, стимулированного плазмой. Столь длительный срок внедрения объясняется тем, что управление физическими и химическими процессами, протекающими в вакуумной камере отличается крайней сложностью и требует одновременного контроля более тысячи разнородных параметров, для чего потребовалась полная автоматизация и компьютеризация всего технологического цикла. Тем не менее, полученный результат полностью оправдал все приложенные для его достижения усилия. Действительно, новое покрытие, получившее название BE.S.T (от Benelli surfase treatment — поверхностная обработка Benelli) обладает поистине исключительными свойствами, главное из которых — выдающаяся способность противостоять воздействию агрессивных химических веществ. Так, во время испытаний в камере соляного тумана первые признаки коррозии появились только через 40 часов, в то время как воронёный ствол, протёртый маслом «Бенелли» выдержал в аналогичных условиях только 4 часа. Более того, трёхлетние испытания в условиях реальной охоты, проходившие в Греции, также завершились весьма успешно. Эта страна была выбрана по причине разнообразия климатических зон: на небольшой территории соседствует континентальный климат с резким перепадом температур, морской с влажным и солёным воздухом, а также крайне суровый альпийский, что позволило оценить эффективность нового покрытия в самых жёстких условиях эксплуатации.
Чтобы не быть голословными, приведём пример одного цикла испытаний ствола с серийным номером С1245129L. Проходили они непрерывно в течение пяти дней в трёх климатических зонах: в горах при температуре 13°C и относительной влажности воздуха 60%, на морском побережье при 15°C и относительной влажности воздуха 90% и в долине реки Эврос при 15°C и относительной влажности воздуха 95%. Всего было отстреляно 1000 дробовых и 100 пулевых патронов. Особо стоит отметить, что в течение всех пяти дней ружьё не чистилось и не смазывалось, однако никаких изменений покрытия ствола замечено не было. Не случайно все испытатели выразили настойчивое желание выкупить по остаточной стоимости ружья, с которыми им довелось поохотиться.
Не менее ценной особенностью покрытия BE.S.T является его высокая абразивная устойчивость, подтверждённая во время испытаний в заводской металлографической лаборатории. Заключались они в десятисекундном крацевании ствола и ствольной муфты при 500 оборотах в минуту, для чего использовался шлифовально-полировальный станок Ciclope с дисковой щёткой из стальной проволоки сечением 0,12 мм. По завершении испытаний поверхностное покрытие не претерпело каких-либо заметных изменений. Столь выдающиеся показатели достигаются за счёт высокой — около 2000 HV твёрдости алмазоподобной плёнки. Для сравнения отметим, что твёрдость древесины в среднем составляет около 100 HV, гранита 850 HV, кварца 1200 HV. Вполне закономерно напрашивается вывод о том, что в условиях реальной охоты повредить BE.S.T практически невозможно. Однако, такое умозаключение верно лишь отчасти, поскольку прочность покрытия зависит не только от твёрдости поверхностной плёнки, но и от характеристик подложки, а с последней дела обстоят не столь радужно.
Действительно, твёрдость ствольной стали всего лишь 300 HV. С практической точки зрения это означает, что при падении ружья, к примеру на камень, в месте удара сталь может промяться, а если вмятина окажется достаточно глубокой, наружная плёнка потеряет контакт с подложкой, на которую она опирается, и неминуемо порвётся. Таким образом, при высокой абразивной устойчивости алмазоподобное покрытие, по причине пластичности подложки, чувствительно к ударной нагрузке, что необходимо принимать во внимание при эксплуатации ружья.
Кроме чисто утилитарных достоинств покрытие BE.S.T отличается и высокими эстетическими характеристиками, прежде всего интенсивным чёрным цветом. Конечно, на это можно выдвинуть стандартное возражение о субъективности цветовых ассоциаций и о том, что «на вкус и на цвет товарища нет». Тем не менее, современные технические средства позволяют дать количественную характеристику того или иного цвета, которая используется для объективного описания наших зрительных впечатлений. Речь идёт о спектрофотометрах, измеряющих величину излучения в определённой области спектра и выводящих данные в цветовом пространстве LAB, которое представляет собой математическую модель, описывающую весь видимый человеческим глазом диапазон цветов с различной насыщенностью и яркостью. При этом все видимые цвета и оттенки представлены в виде шара или круга с осями L, А и B. По оси L в диапазоне от 0 до 100% измеряется светлота, по осям A и В измеряются в диапазонах от −120 до +120 соответственно красный-зелёный и жёлтый-синий оттенки. Любому видимому цвету в цветовом пространстве LAB будет соответствовать определённая точка с уникальными координатами (колориметрическими значениями) L, А и В.
Имея в распоряжении такую методику, мы можем объективно сравнить цвет алмазоподобного покрытия и цвет воронения, то есть магнетита. В результате мы получаем следующие колориметрические значения: для BE.S.T А=0, В=0, L=24; для магнетита А=0, В=-2, L=31. Это означает, что алмазоподобное покрытие не имеет оттенка и отражает 24% попадающего на него света, в то время как отражательная способность воронения намного больше, поэтому оно кажется серым, а смещение по оси В говорит о синем оттенке.
В заключение хотелось бы упомянуть об экологическом аспекте технологии BE.S.T. В отличие от всех известных методов нанесения защитных покрытий газоплазменное осаждение не производит вредных выбросов и стоков, поскольку предполагает применение только безвредных газов, таких как аргон, гелий, водород и азот, а в качестве источника энергии используется электричество, которое можно получать из возобновляемых источников.
Таким образом, можно с полным правом утверждать, что многолетняя научно-исследовательская деятельность компании Benelli, направленная на решение проблемы коррозии, увенчалась успехом, а охотники всего мира наконец-то избавятся от постоянных забот о состоянии стволов своих ружей и смогут спокойно вкушать все удовольствия своего главного увлечения, не отвлекаясь на тягостные хлопоты. Для тех, кто не хочет ждать счастливых времён, когда технология газоплазменного осаждения начнёт широко внедряться в оружейное производство, порекомендуем две модели, которые уже в наши дни серийно изготавливаются с её использованием: это Raffaello Be Diamond и ограниченная серия Accademia, поступившее в продажу совсем недавно.
