Химическая окраска металлов - Википедия - Chemical coloring of metals

Смотрите также: Патина
Генри Мур, Family Group (1950), патинированная бронза
Голова быка, ок. 700-600 г. до н. Э., Урарт, северо-запад Ирана, бронза - Кливлендский художественный музей, ранний образец окраски металла
Металлокромия - цветные кольца Nobilis, Museo Galileo; Флоренция

Химическая окраска металлов это процесс изменения цвета металл поверхности с различными химическими растворами.

Химическое окрашивание металлов можно разделить на два типа:

Химическое окрашивание металла отличается от простого нанесения на него такого метода, как позолота или же ртутное серебрение потому что химическая окраска включает химическую реакцию, а простое покрытие - нет.

История

Процессы химического окрашивания металлов так же стары, как и технология обработки металлов. Некоторым из самых ранних известных примеров цветных металлических предметов около 5000 лет. Это бронзовые отливки с некоторыми деталями серебристого цвета, которые происходят из анатолийского региона.[нужна цитата ] Подобные процессы можно найти на некоторых древнеегипетских медных листах.[2] Другой пример ранней химической окраски металлов - это Небесный диск Небры, имеющий зеленую патину и золотые вставки.

Плиний Старший упомянул различие между естественной и искусственной патиной в первом веке нашей эры.[3] Еще один древний документ о химической окраске металлов - это Лейденский папирус X (3 век н. Э.).

Два важных средневековых источника о химически окрашенных металлах: Mappae clavicula, датируемый IX-XII веками, и Теофил пресвитер работа De Diversis Artibus, датируемый XII веком.

Во времена Возрождения наиболее значительными документами были Трактат о ювелирном деле и Трактат о скульптуре известного итальянского маньерист, скульптор и ювелир Бенвенуто Челлини.[4] Патинирование также кратко упоминается итальянским художником и писателем. Джорджио Вазари и Помпонием Гауриком в его работе De Sculptura 1504. Андре Фелибиен также кратко упоминает некоторые приемы патинирования бронзовых скульптур в своей работе «Принципы 1699 года».[5]

Начало современной научно обоснованной химической или электрохимической окраски металлов ознаменовано Леопольдо Нобили открытие (1784-1835) цветных колец Нобилис в 1826 году.[6] Леонард Эльснер, Александр Ватт, Антуан Сезар Беккерель (1788 - 1878) и Рудольф Кристиан Бёттгер (1806 - 1881) - также важные деятели в ранней истории электрохимического окрашивания металлов. Джордж Ричардс Элкингтон (1801-1865), известный своим патентом на гальваническое покрытие серебра и золота (1840), запатентовал по крайней мере один процесс электрохимического окрашивания металлов.[7] В 19 веке были опубликованы первые руководства, посвященные исключительно химической окраске металлов.[8] В 1868 году Пушер впервые сообщил о применении разноцветной или блестящей патины на основе тиосульфата натрия и ацетата свинца.[9]

С конца 18 века химическое окрашивание металлов было постоянной темой различных сборников рецептов химической технологии, а с середины 19 века и далее эта тема была включена в большинство руководств по гальванике и справочников ювелиров и серебряников.

Большой прогресс был достигнут в промышленном применении химической окраски металлов в начале 20 века. Например, около 1905 г. появились первые патенты на черный никель (патенты Германии DRP 183972 и DRP 201663) и черный оксид (ок. 1915-1922, патенты Германии DRP 292603, DRP 357198, DRP 368548). Между 1923 и 1927 годами были опубликованы первые британские патенты на окисленный алюминий.[10][11], а черный хром был разработан в 1929 г. (патент Германии GP 607, 420).

После Второй мировой войны возрос интерес к медным листам с зеленой патиной, которые предназначались в первую очередь для архитектурных целей. Технологии анодного окисления титан, и позже ниобий и тантал, развиваются с середины 1960-х годов. Технология анодного окисления нержавеющей стали также была разработана в 1957 г. (патент US 2957812A).[12][13][14]

В настоящее время изучаются возможности использования бактериальных культур для патинирования меди и железа, а также тестируются лазерно-индуцированное окрашивание меди и ее сплавов, ниобия, нержавеющей стали, хромированных предметов.[15][16]

Использует

Химическое окрашивание металлов в основном используется при изготовлении скульптур, украшений, значков, медалей и украшений. Он также используется в архитектуре, при производстве металлической мебели и в военных целях, а также для изготовления декоративных сосудов. В некоторой степени он используется для восстановления и консервации металлов.

Примеры процессов окраски

Интерференция цветов получается при нагревании стали до определенной температуры. Такие же цвета можно получить химическим или электрохимическим способом.
Таблица цветов анодированного титана

Перед тем, как металл будет окрашен, его необходимо очистить от оксидов и жира с помощью сильного моющего раствора или протравить в кислоте. Окрашивающее лицо должно носить защитную одежду, перчатки и защитные очки и работать в хорошо вентилируемом помещении.

Черный для серебра

Предметы погружаются в 2,5% раствор сульфида калия или натрия. После появления цвета серебряные предметы тщательно моются и защищаются воском или лаком.

Зеленый для меди и сплавов

Предметы окрашиваются или опрыскиваются раствором 250 грамм карбонат аммония / 250 грамм хлорид аммония / 1 литр воды. Каждый слой сушат 24 часа. После достижения желаемого тона материал покрывается воском или лаком. Если количество хлорида уменьшить, цвет будет более бирюзовый. Если концентрацию карбоната аммония уменьшить, цвет будет более шартрез.

Черный для меди

Медные предметы погружены в калий или же полисульфид натрия раствор (2,5%). В качестве альтернативы, сернистый калий может быть использован. После того, как цвет проявится, предметы нужно ополоснуть, высушить, покрыть воском или лаком.

Коричневый для меди

Медные изделия кипятят в растворе 12% -ного медного купороса и воды возрастом не менее 3 дней. После проявления цвета материал ополаскивают, сушат и покрывают воском или лаком.

Черный для железа

Предметы очень тонко покрыты льняное масло, затем постепенно нагревают до 300 - 400 ° C. При необходимости процесс повторяется. Этот процесс может быть использован для любого металла, кроме свинца, олова и его сплавов, который можно нагревать до указанной температуры.

Коричневый для железа

Объект покрыт 5% водный раствор из хлорид железа. Через 24 часа его протирают грубой тканью или тончайшей металлической мочалкой. В дальнейшем процесс повторяется не менее 3 раз. Наконец, материал необходимо протереть жирной тканью.

Серый для олова

Предметы погружаются в 20% водный раствор хлорида железа, а затем ополаскиваются, сушатся и покрываются воском или лаком, когда окрашиваются.

Серо-черный для цинка

Предметы погружают в 20% -ный водный раствор хлорида железа на 20 минут. После достижения желаемого цвета предметы необходимо вымыть, просушить и покрыть воском или лаком.

Черный для алюминия

Предметы погружают в кипящий раствор 20 г молибдат аммония и 5 г тиосульфат натрия в литре воды. После проявления цвета необходимо промыть, просушить и покрыть воском или лаком.

Глянцевые цвета патина (интерференционные цвета)

Раствор из 280 граммов тиосульфата натрия, 25 граммов ацетата меди и 30 граммов лимонной кислоты можно использовать для обработки меди и его сплавов, серебра, никеля, железа и золота. Цвет зависит от продолжительности погружения, последовательности цветов на латуни: золотисто-желтый-медно-фиолетовый-темно-синий-голубой-хром-никель-красно-серый, только синий и серо-черный на железе или углеродистой стали.

Различные цвета на титане

3% раствор тринатрийфосфата, нержавеющая сталь катод и объект как анод можно использовать для простого электролит.

Можно использовать многие другие электролиты - предположительно даже Кока-Кола.[17]

Цвета зависят от постоянного напряжения.

ЦветНапряжение
Соломенно-желтый10 В
Фиолетовый29 В
Синий30 В
Цвет морской волны45 В
Светло-зеленый55 В
Фиолетовый красный75 В
серый110 В

Этот процесс обязательно следует выполнять в резиновых перчатках из-за потенциально опасного напряжения.

Различные цвета на нержавеющей стали 18 Cr / 8 Ni

- 250 г хромовой кислоты, 500 мл серной кислоты, 500 мл воды, свинцовый катод, объект = анод, температура 80 C[18]

Цвет зависит от продолжительности погружения (5-50 минут). Последовательность цветов - коричневый, синий, фиолетовый, зеленый. После этого шага необходимо погрузить в ванну с дихроматом калия 50-100 г (80-90 C, pH 4-5, 15-20 мин).[19]

дальнейшее чтение

По-английски

  • Хайорнс, А .: Окрашивание металлов и бронзирование, Лондон 1892.
  • Филд, С., Бонни, С.Р .: Химическая окраска металлов и родственные процессы, Нью-Йорк, 1925.
  • Энджер, Р.Х .: Огнестрельное оружие Blueing and Browning, округ Онслоу, 1936 г.
  • Фишлок, Дэвид: окраска металла, Теддингтон 1962.
  • Hughes, R .; Роу, М .: Окрашивание, бронзирование и патинирование металлов, Лондон, 1982.
  • Ланис, Сьюзен, Крэддок, Пол: Металлическое покрытие и патинация: культурные, технические и исторические события, Бостон 1993.
  • Сугимори, Э .: Японская патина, Брансуик, 2004.

На немецком

  • Бюхнер, Г .: Die Metallfärbung und deren Ausführung, Берлин 1891.
  • Бойтель, E. Bewahrte arbeitsweisen der Metallfaerbung, Вена, 1913 г.
  • Краузе, H. Metallfaerbung, Берлин 1922.
  • Кремер, О.П., Елинек, Т. Rezepte für die Metallfärbung Chemische Metallfärbung und farbige Metallschichten, Saulgau 2007.
  • Бергер, Д.: Bronzeitliche Färbetechniken an Metallobjekten nördlich der Alpen, Halle 2012.

На итальянском

  • Герси, И.: Металлокромия. Colorazione e decolorazione dei metalli per via chimica ed elettrica., Милан, 1898 г.

На испанском

  • Кастельс, Ф.: «Coloración de los Metales», Виладрау Жирона, 1992.

На русском

  • Нордберг, О. Травление, окрашение в разные цвета и художественная отделка металлов, Санкт-Петербург, 1913.
  • Ямпольский, Л. Воронение-Практическое руководство по химическому окрашиванию железного металла, Ленинград, 1929.
  • Одноралов Н.В. Декоративная отделка скульптур и художественных изделий из металла, М., 1989.
  • Бобрикова, И.Г .; Селиванов, В. Технологии электрохимической и химической художественной обработки металлов и их сплавов, Новочеркасск 2009.

внешняя ссылка

По-английски

На французском

На немецком

На испанском

На русском

На хорватском

Рекомендации

  1. ^ Фишлок, Дэвид: окраска металла, Теддингтон, 1962 г., стр. 8.
  2. ^ Хьюз, Р.; Роу, М. Окрашивание, бронзирование и патинирование металлов, Лондон, 1982, стр. 10
  3. ^ http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Books/Leyden%20&%20Stockholm%20Papyri.pdf Проверено 1.01.2018.
  4. ^ https://archive.org/stream/bub_gb_Gsh2BJGzZLEC#page/n67/mode/2up Проверено 2.01.2018.
  5. ^ http://n Northernlightstudio.com/docs/Patina.doc Проверено 26.01.2018.
  6. ^ L. Nobili: Sui colori в общем виде в частности sopra una nuova scala cromatica dedotta dalla metallocromia ad uso delle scienze e delle arti, Antologia, 39, 117, 1830 e su Bibl. Univ. 15, 337, 1830; e 16, 35, 1830 г.
  7. ^ Фишлок, Дэвид: окраска металла, Теддингтон, 1962 г., стр. 126.
  8. ^ http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6218907f.r=+patines+du+bronze.langFR Проверено 2.01.2018.
  9. ^ http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj190/ar190108 Дата обращения 7.02.2019. 2018.
  10. ^ Патент Великобритании 290901, 1927 г.
  11. ^ Патент Великобритании 223994, 1923 г.
  12. ^ Патентное ведомство США, http://www.reflectionandrefraction.co.uk/history.html Проверено 19.01.2018.
  13. ^ https://pdfpiw.uspto.gov/.piw?Docid=03804730&homeurl=http%3A%2F%2Fpatft.uspto.gov%2Fnetacgi%2Fnph-Parser%3FSect1%3DPTO1%2526Sect2%3DHITOFFDPALL2526d % 2526u% 3D% 25252Fnetahtml% 25252FPTO% 25252Fsrchnum.htm% 2526r% 3D1% 2526f% 3DG% 2526l% 3D50% 2526s1% 3D3804730.PN.% 2526OS% 3DPN% 2F3804730% 2526RS% Section80Num = & R&R% IDPNum = 2F3804730% НЕТ & Ввод = Просмотр + первая + страница Проверено 5 мая 2020 г.
  14. ^ https://patents.google.com/patent/US2957812A/en
  15. ^ https://www.up2europe.eu/european/projects/biological-patina-for-archaeological-and-artistic-metal-artefacts_8707.html Проверено 15.01.2018.
  16. ^ Б.А. Дайновски, Я. Марчак, А. Сарзиньски, М. Стшелец, Я.Л. Масс, А. Линс, С.И. Шах, Р. Мюррей, Т.П. Биби-младший, З. Ворас Создание лазерной патины на медных сплавах: происхождение цветов и их влияние на медные сплавы, МЕТАЛЛ 2016, Нью-Дели 2017., Материалы конференции, стр. 153 - 160
  17. ^ https://www.researchgate.net/publication/343569468_Anodizing_of_Ti_and_Ti_Alloys_for_Different_Applications_A_Review
  18. ^ https://patents.justia.com/patent/4071416
  19. ^ http://tf.npi-tu.ru/assets/tf/kht/files/posobie-po-txdo.pdf