Оксидирование

Цвет металлов и сплавов в основном довольно однообразен: преобладают сероватые, серебристые или слегка голубоватые тона. Исключение составляют золото, имеющее насыщенный желтый цвет медь, обладающая характерным красным цветом, сплав никеля и меди, приближающийся по цвету к золоту и, кроме того, латуни и бронзы, окрашенные в желтоватые и зеленоватые тона. Поэтому отделка художественных изделий из металла, в том числе литых изделий, очень часто включает окрашивание поверхности. Придать изделию разнообразные цвета и оттенки позволяет отработка различными химическими составами. При этом на поверхности металла происходит химическая реакция между раствором и металлами. В результате образуются новые химические соединения, которые, как правило, прочно сцеплены с основным металлом и придают изделию тот или иной цвет. Образующиеся соединения в большинстве случаев являются оксидами, поэтому химическую обработку называют оксидированием.

Поверхностную пленку на художественных изделиях называют патиной (отсюда название химического тонирования - патинирование). Патина может быть естественной и искусственной .

Оксидированию подвергают в основном отливки из мела и сплавов на ее основе. Современную скульптуру и художественные изделия из этих сплавов обрабатывают, как правило, серосодержащими соединениями. Наиболее широко применяют полисульфиды калия, сульфиды натрия и алюминия, которые при достаточно высоких концентрациях растворов образуют темно-коричневые и черные пленки, при низких концентрациях (менее 0,1 %) окрашивают поверхность в золотисто-коричневые тона.

Многие искусственные патины неустойчивы в атмосферных условиях, и их обычно покрывают слоем воска, лака, олифы. Но такие органические покрытия недолговечны. Со временем защитная пленка разрушается. Перед патинированием проводят декапирование поверхности - легкое непродолжительное травление слабым травильным раствором (3-5 %-ной концентрации) - в целях удаления оксидных пленок и повышения химической активности поверхности.

Подготовленную поверхность отливки чаще всего обрабатывают раствором сульфида аммония или полисульфида калия (серая печень). Получающиеся при этом пленки имеют глубокий цвет.

Преимущество сульфидного патинирования состоит в том, что патина образуется на любых медных сплавах. Его недостатками являются декоративное однообразие и сравнительно быстрое изменение цвета покрытия под воздействием внешних факторов.

Сульфидное патинирование осуществляется следующими способами: нанесением растворов на холодную или горячую поверхность; обработкой в холодном или горячем растворе; обработкой в газофазовой среде.

Искусственные оксидные и оксидно-солевые пленки по составу близки к естественным патинам. Пленки различных оттенков коричневого цвета однослойны и состоят, как и естественные, из оксида меди. Зеленые и голубые патины двухслойны. Внутренний слой в них образован оксидом меди, наружный - основными солями меди.

Почти все искусственные патины более тонкие, простые и рыхлые, чем естественная атмосфера патина.

Ниже приводятся некоторые патинирующие составы для придания отливкам определенного цвета.

Светло-коричневая патина

Бихромат натрия Na₃Cr₂O₃ - 124 г/л
Азотная кислота HNO₃ (плотность 1,4г/см²) - 15,5 г/л
Соляная кислота HCl (плотность 1,192г/см²) - 4,65 г/л
Сульфид аммония (NH₄)₂S (18%-ный раствор) - 3-5 мл/л

Раствор наносят кистью, через 4-5 часов промывают холодной водой. После высыхания обрабатывают еще 2 раза. Патину полируют сухой ветошью.

Золотисто-коричневая патина с малиновой побежалостью

Медный купорос CuSO₄ * 5H₂O- 20 г/л
Перманганат калия KMnO₄ - 5 г/л

Раствор наносят кистью, через сутки промывают горячей водой, высушивают и повторяют операцию 3-4 раза. Затем полируют сухой ветошью.

Патина от темно-коричневого до тепло-черного цвета

Персульфат аммония (NH₄)₂ S₂O₈ - 9.35 г/л
Едкий нар NaOH - 50 г/л

Подогретые изделия погружают в раствор, нагретый до 90-95 ^oС. Промывают горячей водой, сушат и повторяют обработку 2-3 раза.

Устойчивая патина золотистого цвета

Сульфат меди CuSO₄ - 0,6 г/г
Едкий натр NaOH - 180г/л
Молочный сахар (лактоза) - 180 г/л

Отдельно готовят раствор щелочи и лактозы, затем сливают вместе, кипятят и добавляют раствор сульфата меди. Изделие опускают на 10-15 минут в раствор нагретый до 90 ^oС.

Зеленая двухслойная патина

Медный корпус CuSO₄ * 5H₂O - 50 г/л
Едкий натр NaOH - 10 г/л
Аммиачная вода NH₄OH (25% р-р) - 176 г/л

В раствор медного купороса добавляют раствор аммиака, затем вводят щелочь. В начале обрабатывают 2-3 раза раствором сульфата аммония с промежуточной сушкой, промывкой и осушением. Затем наносят раствор, сделанный выше, дважды в день в течении 4-5 суток с последующей промывкой холодной водой. Образовавшаяся голубая патина преобразуется в зеленую.

Темно-оливковая патина ("под старую бронзу")

Нитрат меди Cu(NO₃)₂ - 200 г/л
Нитрат серебра AqNO₃ - 8 г/л
Азотная кислота HNO₃ (плотность 1,4 г/см³) - 6,5 мл/л

Патина различных цветов

Раствор 1
Гидросульфит натрия NaHSO₃ - 45 г
Вода - 500 мл
Раствор 2
Медный купорос CuSO₄ * 5H₂O - 15 г
Вода - 50 мл

Раствор сливают вместе, нагревают до кипения. Отливку опускают в кипящий раствор. Через несколько секунд начинается окрашивание в следующем порядке: через 5-10 с - тон старого золота, 12-15 с - темно-пурпурный цвет, 16-18 с - фиолетово-пурпурный. 19-22 с - фиолетово-серый, 25с-2мин - серый до черного.

Патинирование можно осуществлять электрическим способом. Для получения патины зеленоватых тонов (от серо-зеленой до темно-зеленой) используют раствор следующего состава, г/л:

Сульфат меди СuSO₄ - 50
Хлорид аммония NH₄Cl - 28
Хлорид натрия NaCl - 14
Уксусная кислотаCH₃COOH - 12
Хлорид цинка ZnCl₂ - 6
Глицерин - 6

Отливка является катодом, аноды медные. Обработка ведется в течении 5-100 мин при плотности тока 0,3-0,5 а/дм².