Chemické barvení kovů - Chemical coloring of metals - Wikipedia

Viz také: Patina
Henry Moore, Family Group (1950), patinovaný bronz
Bull Head Attachment, about 700-600 BC, Urartian, severozápad Iran, bronz - Cleveland Museum of Art, early example of metal colored
Metallocromia - barevné kroužky Nobilis, Museo Galileo; Florencie

Chemické barvení kovů je proces změny barvy kov povrchy s různými chemickými roztoky.

Chemické barvení kovů lze rozdělit do dvou typů:

Chemické barvení kovu se liší od pouhého potažení pomocí metody, jako je pozlacení nebo rtuťové stříbření, protože chemické zbarvení zahrnuje chemickou reakci, zatímco jednoduché potahování nikoli.

Dějiny

Procesy chemického barvení kovů jsou staré jako technologie zpracování kovů. Některé z prvních známých příkladů barevných kovových předmětů jsou staré asi 5 000 let. Jsou to bronzové odlitky s některými stříbrně zbarvenými částmi, které pocházejí z oblasti Anatolie.[Citace je zapotřebí ] Podobné procesy lze nalézt na některých staroegyptských měděných plechech.[2] Dalším příkladem časného chemického barvení kovů je Disk nebe Nebra, který má zelenou patinu a zlaté vložky.

Plinius starší zmínil rozdíl mezi přirozeně se vyskytující a umělou patinou v prvním století n. l.[3] Dalším starodávným dokumentem o chemickém barvení kovů je Leyden papyrus X (3. století n. L.).

Dva důležité zdroje ze středověku na chemicky zbarvených kovech jsou Mappae clavicula, který byl datován mezi 9. a 12. stoletím a Theophilus Presbyter práce De Diversis Artibus, který byl datován do 12. století.

V době renesance byly nejvýznamnějšími dokumenty Pojednání o zlatnictví a Pojednání o sochařství slavný Ital manýrista, sochař a zlatník Benvenuto Cellini.[4] Patinování také krátce zmiňuje italský malíř a spisovatel Giorgio Vasari a Pomponius Gauricus ve svém díle De Sculptura 1504. André Felibien také stručně zmiňuje některé techniky patinování bronzových soch ve své práci Principes v roce 1699.[5]

Začátek moderního vědeckého chemického nebo elektrochemického barvení kovů je poznamenán Leopoldo Nobili (1784 - 1835) objev barevných prstenů Nobilis v roce 1826.[6] Leonhard Elsner, Alexander Watt, Antoine César Becquerel (1788 - 1878) a Rudolf Christian Böttger (1806 - 1881) jsou také významní lidé v rané historii elektrochemického barvení kovů. George Richards Elkington (1801 - 1865), známý svým patentem na galvanizaci stříbra a zlata (1840), si nechal patentovat alespoň jeden elektrochemický proces barvení kovů.[7] V 19. století byly vydány první manuály věnované výhradně chemickému barvení kovů.[8] V roce 1868 Puscher poprvé informoval o aplikaci vícebarevné nebo lesklé patiny na bázi thiosíranu sodného a octanu olovnatého.[9]

Od konce 18. století je chemické barvení kovů pravidelným tématem různých sbírek receptů chemických technologií a od poloviny 19. století bylo toto téma zahrnuto do většiny elektrolytických příruček a příruček zlatníků a stříbrníků.

Na počátku 20. století bylo dosaženo velkého pokroku v průmyslové aplikaci chemického barvení kovů. Například kolem roku 1905 se objevily první patenty na černý nikl (německé patenty DRP 183972 a DRP 201663) a černý oxid (přibližně 1915-1922, německé patenty DRP 292603, DRP 357198, DRP 368548). V letech 1923 až 1927 byly zveřejněny první britské patenty týkající se oxidovaného hliníku.[10][11]a černý chrom byl vyvinut v roce 1929 (německý patent GP 607, 420).

Po druhé světové válce rostl zájem o zelené patinované měděné plechy, které byly určeny především pro architektonické účely. Technologie pro anodickou oxidaci titan, a později niob a tantal, se vyvinuly od poloviny 60. let. Technologie pro anodickou oxidaci nerezové oceli byla vyvinuta také v roce 1957. (patent US 2957812A).[12][13][14]

Nyní se zkoumají možnosti využití bakteriálních kultur při patinování mědi a železa a testuje se laserem indukované barvení mědi a jejích slitin, niobu, nerezové oceli a chromovaných předmětů.[15][16]

Použití

Chemické barvení kovů se primárně používá při výrobě soch, šperků, odznaků, medailí a dekorací. Používá se také v architektuře, při výrobě kovového nábytku a pro vojenské účely i jako dekorativní nádoby. Používá se do určité míry při restaurování a konzervaci kovů.

Příklady procesů barvení

Interferenční barvy získané zahříváním oceli na určitou teplotu. Stejné barvy lze získat také chemickými nebo elektrochemickými prostředky
Tabulka eloxovaných titanových barev

Před vybarvením musí být kov očištěn od oxidů a mastnot pomocí silného čisticího roztoku nebo naložen kyselinou. Osoba provádějící barvení by měla nosit ochranný oděv, rukavice a ochranné brýle a pracovat na dobře větraném místě.

Černá pro stříbro

Předměty jsou ponořeny do 2,5% roztoku sirníku draselného nebo sodného. Po vzhledu barvy jsou stříbrné předměty důkladně omyty a chráněny voskováním nebo lakováním.

Zelená pro měď a slitiny

Předměty jsou natřeny nebo nastříkány roztokem 250 gramů uhličitan amonný / 250 gramů chlorid amonný / 1 litr vody. Každá vrstva se suší 24 hodin. Po dosažení požadovaného tónu se materiál voskuje nebo lakuje. Pokud se množství chloridu sníží, barva bude více tyrkysový. Pokud se sníží koncentrace uhličitanu amonného, ​​barva bude více Chartreuse.

Černá pro měď

Měděné předměty jsou ponořeny do a draslík nebo polysulfid sodný roztok (2,5%). Alternativně, sírovaný potaš může být použito. Po vyvolání barvy je nutné předměty opláchnout, osušit a voskovat nebo lakovat.

Hnědá pro měď

Měděné předměty se vaří v roztoku 12% síranu měďnatého a vody, která je stará nejméně 3 dny. Po vyvolání barvy se materiál opláchne, vysuší a voskuje nebo lakuje.

Černá na železo

Předměty jsou velmi tence pokryty lněný olej, poté se postupně zahřívá na 300 - 400 ° C. V případě potřeby se postup opakuje. Tento proces lze použít na jakýkoli kov kromě olova, cínu a jeho slitin, které lze zahřát na uvedenou teplotu.

Hnědá na železo

Objekt je potažen 5% vodný roztok z chlorid železitý. Po 24 hodinách se otře hrubým hadříkem nebo nejjemnější ocelovou vlnou. Následně se proces opakuje nejméně 3krát. Nakonec je třeba materiál otřít mastným hadříkem.

Šedá pro cín

Předměty jsou ponořeny do 20% vodného roztoku chloridu železitého a poté opláchnuty, vysušeny a voskovány nebo nalakovány, pokud jsou vybarveny.

Šedočerná pro zinek

Předměty se ponoří na 20 minut do 20% vodného roztoku chloridu železitého. Po dosažení požadované barvy je třeba předměty umýt, osušit a voskovat nebo lakovat.

Černá pro hliník

Předměty jsou ponořeny do vroucího roztoku o hmotnosti 20 g molybdenan amonný a 5 g thiosíran sodný v litru vody. Po vyvolání barvy je nutné předměty opláchnout, osušit a voskovat nebo lakovat.

Lesklé barvy patina (interferenční barvy)

Na měď a její slitiny, stříbro, nikl, železo a zlato lze použít roztok 280 gramů thiosíranu sodného, ​​25 gramů octanu měďnatého a 30 gramů kyseliny citronové. Barva závisí na délce ponoření, pořadí barev na mosazi: zlatá žlutá-měď-fialová-tmavá modrá-světle modrá-chrom-nikl-červená-šedá, pouze modrá a šedo-černá na železo nebo uhlíkovou ocel

Různé barvy na titanu

3% roztok fosforečnanu trisodného, ​​nerezová ocel katoda a objekt jako anoda lze použít pro jednoduché elektrolyt.

Lze použít mnoho dalších elektrolytů - údajně rovnoměrných Coca Cola.[17]

Barvy závisí na stejnosměrném napětí.

BarvaNapětí
Slámově žlutá10 V
Nachový29 V
Modrý30 V
Modrá zelená45 V
Světle zelená55 V
Fialová červená75 V
Šedá110 V

Tento proces je povinně prováděn s gumovými rukavicemi z důvodu potenciálně nebezpečného napětí.

Různé barvy na nerezové oceli 18 Cr / 8 Ni

- 250 g kyseliny chromové, 500 ml kyseliny sírové, 500 ml vody, olověná katoda, objekt = anoda, teplota 80 C[18]

Barva závisí na délce ponoření (5 - 50 minut). Sekvence barev je hnědá, modrá, fialová, zelená. Po tomto kroku musí být použito ponoření do lázně 50 - 100 g dichromanu draselného (80 - 90 ° C, pH 4 - 5, 15 - 20 minut).[19]

Další čtení

V angličtině

  • Hiorns, A .: Metal Coloring and Bronzing, London 1892.
  • Field, S., Bonney, S.R .: Chemické barvení kovů a příbuzné procesy, New York 1925.
  • Angier, R.H .: Střelná zbraň Blueing and Browning, Onslow County 1936.
  • Fishlock, David: Metal Coloring, Teddington 1962.
  • Hughes, R .; Rowe, M .: Barvení, bronzování a patinování kovů, Londýn 1982.
  • LaNiece, Susan, Craddock, Paul: Pokovování a patinování: Kulturní, technický a historický vývoj, Boston 1993.
  • Sugimori, E .: Japonské patiny, Brunswick 2004.

V němčině

  • Buchner, G .: Die Metallfärbung und deren Ausführung, Berlín 1891.
  • Beutel, E. Bewahrte arbeitsweisen der metallfaerbung, Wien 1913.
  • Krause, H. Metallfaerbung, Berlín 1922.
  • Krämer, O.P. a Jelinek, T.W. Rezepte für die Metallfärbung Chemische Metallfärbung und farbige Metallschichten, Saulgau 2007.
  • Berger, D.: Bronzezeitliche Färbetechniken an Metallobjekten nördlich der Alpen, Halle 2012.

V italštině

  • Ghersi, I.: Metallocromia. Colorazione e decolorazione dei metalli per via chimica ed elettrica., Milán 1898.

Ve španělštině

  • Castells, F.: „Coloración de los metales“, Viladrau Girona 1992.

V Rusku

  • Nordberg, O. Travleniye, okrashevanie v razlichnie cveta i hudozhestvenaja otdelka metallov, Sankt Peterburg 1913.
  • Jampolskij, L. Voronenije-Prakticheskoe rukovodstvo po himicheskom okrashevaniju zheleznogo metalla, Leningrad 1929.
  • Odnoralov, N.V. Dekorativnaja otdelka skulpturi i hudozhestvenih izdelij iz metalla, Moskva 1989.
  • Bobříková, I.G .; Selivanov, V.N. Tehnologii elektrohimicheskoi i himicheskoi hudozhestvenno dekorativnoi obrabotki metalov i ih splavov, Novocherkask 2009.

externí odkazy

V angličtině

Francouzsky

V němčině

Ve španělštině

V Rusku

V chorvatštině

Reference

  1. ^ Fishlock, David: Metal Coloring, Teddington 1962, s. 8
  2. ^ Hughes, R.; Rowe, M. The Coloring, Bronzing and Patination of Metals, London, 1982, strana 10
  3. ^ http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Books/Leyden%20&%20Stockholm%20Papyri.pdf Citováno 1.01.2018.
  4. ^ https://archive.org/stream/bub_gb_Gsh2BJGzZLEC#page/n67/mode/2up Citováno 2.01.2018.
  5. ^ http://n northernlightstudio.com/docs/Patina.doc Citováno 26.01.2018.
  6. ^ L. Nobili: Sui colori in generale ed in particolare 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
  7. ^ Fishlock, David: Metal Coloring, Teddington 1962., strana 126
  8. ^ http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6218907f.r=+patines+du+bronze.langFR Citováno 2.01.2018.
  9. ^ http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj190/ar190108 Vyvolány 7,02. 2018.
  10. ^ UK patent 290901, 1927.
  11. ^ Britský patent 223994, 1923
  12. ^ Americký patentový úřad, http://www.reflectionandrefraction.co.uk/history.html Citováno 19.01.2018.
  13. ^ Odkaz % 2526u% 3D% 25252Fnetahtml% 25252FPTO% 25252Fsrchnum.htm% 2526r% 3D1% 2526f% 3DG% 2526l% 3D50% 2526s1% 3D3804730.PN.% 2526OS% 3DPN% 2F3804730% 2526RS% 3DPN% 2F3 = 30 & = ŽÁDNÝ & vstup = Zobrazit + první + stránka Citováno 5. května 2020
  14. ^ https://patents.google.com/patent/US2957812A/cs
  15. ^ https://www.up2europe.eu/european/projects/biological-patina-for-archaeological-and-artistic-metal-artefacts_8707.html Citováno 15.01.2018.
  16. ^ B.A. Dajnowski, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec, J.L. Mass, A. Lins, S.I. Shah, R. Murray, T.P. Beebe Jr., Z. Voras Creating Laser Patinas on Copper Alloys: Origins of Colors and their Implications on Copper Alloys, METAL 2016, New Delhi 2017., Conference Proceedings, pages.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