Химические способы отделки

Цвет металлов и сплавов в основном довольно однообразен — это сероватые серебристые или слегка голубоватые тона. Исклю­чение составляет золото, имеющее интенсивно желтый цвет, и медь, обладающая характерным красным (горячим) цветом. Кроме того, латуни и бронзы имеют желтоватые и зеленоватые тона, а сплавы никеля и меди, именуемые французским, немецким, американским золотом, иногда очень приближаются к цвету золота. Однако в практике художественной отделки изделий из металла очень часто требуются более разнообразные цвета и оттенки, которые легко получаются при химической отделке художественных изделий из металла.

Сущность химической отделки заключается в следующем: под действием различных химических веществ на поверхности металла происходит реакция с образованием новых химических соединений, которые прочно соединяются с основным металлом и придают ему тот или иной цвет. Образующиеся соединения в большинстве слу­чаев являются окислами или другими химическими образованиями. Иногда химическая отделка является очень стойкой — не изменяет­ся даже при нагревании или действии слабых кислот; в других же случаях пленки не прочны, легко стираются или смываются водой; для придания им прочности изделия после химической отделки за­крывают бесцветным лаком.

Химическая отделка сильно отличается от покраски. Главное отличие — это гораздо более тонкая пленка — в пределах сотых долей микрона.

Получение прочных защитных пленок в области художественной промышленности применяют очень широко. Это обусловлено тем, что кроме антикоррозионных свойств, они обладают декоративны­ми качествами и значительно расширяют цветовую палитру худож­ника-металлиста. В современных условиях химическим способом возможно получение самых разнообразных цветов и оттенков на поверхности художественных изделий из металлов и сплавов.

Современной химией разработано огромное разнообразие все­возможных приемов химической отделки металлов, которые широ­ко применяются в различных отраслях промышленности.

Для отделки художественных изделий в зависимости от метал­ла (или сплава), из которого они выполнены, можно применять один из следующих способов.

Отделка изделий из меди. Для получения коричневых тонов (от светлого до темного) применяют раствор сернистого аммония. На 1 л воды берут 20—25 г сернистого аммония. Изделия предвари­тельно нагревают и в нагретом состоянии погружают их в раствор или, если они крупные, покрывают раствором, нанося его кистью. Интенсивность тона отделки зависит от температуры предваритель­ного нагрева изделия: чем она выше, тем темнее коричневый тон покрытия.

Отделка изделий из латуни. Для получения различных оттенков желто-оранжевого, малинового, фиолетового и синего цвета при­меняют смесь следующих растворов: готовят раствор серноватистокислого натрия (гипосульфит натрия) —130 г на 1 л горячей воды. Отдельно в 1 л горячей воды растворяют 35 г кристаллического свинцового сахара (азотнокислого свинца). Оба раствора сливают вместе.

Протравленные в азотной кислоте и промытые в воде изделия при постоянном движении погружают в нагретую до 80° смесь растворов. На изделии возникают различные цвета, которые быстро сменяют друг друга в такой последовательности: желтый, оранже­вый, красный, малиновый, фиолетовый, синий. Синий постепенно тускнеет, переходит в серый, и процесс заканчивается. Как только получен желаемый цвет, изделие быстро вынимают из раствора, промывают, просушивают и закрывают бесцветным лаком, так как пленка малопрочна.

Интересная окраска с радужными переходами получается, если изделие извлекать из раствора постепенно после того, как на нем появится желтая окраска. Если изделие медленно и равномерно извлекать из раствора, то его верхняя часть останется желтой с переходом в оранжевый, далее красный, фиолетовый и, наконец, нижняя часть, которая дольше всего будет находиться в растворе, приобретает синий цвет. После этого изделие необходимо тщатель­ но промыть, просушить и покрыть лаком. Смесь растворов быстро теряет свои окрашивающие свойства, поэтому ее нельзя хранить и каждый раз следует употреблять свежие, только что приготов­ленные растворы.

Для получения серого и черного цвета можно использовать хло­ристую сурьму (сурьмяное масло), которую намазывают на готовое изделие и натирают щетинной (жесткой) щеткой или кистью. Полу­чив необходимый цвет, изделие промывают и просушивают. В за­висимости от продолжительности времени, в течение которого происходит обработка изделия, также от концентрации раствора можно получать различные оттенки, начиная от светлых серовато- фиолетовых и кончая совсем черными. Эта отделка очень прочная. Для меди и латуни можно применять отделку крепкой азотной кислотой. Это старый проверенный долголетней практикой способ, но он требует известного навыка и, главное, большой осторожности при обращении с крепкой азотной кислотой, которая небезопасна для человека. Особенно вредны ядовитые газообразные выделе­ния, образующиеся при проведении работ.

Процесс заключается в следующем; на медное или латунное изделие при помощи ватного тампона, намотанного на деревянную палочку (в виде кисти), наносят крепкую (или разведенную водой) азотную кислоту. После этого на поверхности возникает бурная реакция с выделением газа.

Медная или латунная поверхность при этом сначала зеленеет, а потом постепенно чернеет. Реакция постепенно ослабевает и пре­кращается. После этого изделие нагревают и процесс вновь активи­зируется. Нагревание продолжают до полного испарения всей азот­ной кислоты. Затем изделию дают охладиться и его тщательно промывают в горячей (лучше проточной) воде и высушивают. В зависимости от концентрации кислоты, продолжительности обра­ ботки и степени нагрева можно получить самые различные тона — от оливково-зеленых, коричневых, серых до черных. Эта отделка очень прочная. По желанию ее можно шлифовать и полировать.

Отделка изделий из железных сплавов (черный декапир, кро­вельная сталь). Наиболее простой, доступный и зарекомендовавший себя способ отделки черных металлов — это обработка масляными веществами с их последующим нагревом. Он заключается в следую­щем. После тщательной подготовки (очистки) готовое изделие по­крывают растительным маслом (например, натуральной олифой) и нагревают до 300—400° С. Наиболее равномерный нагрев проис­ходит в печи, что позволяет получить и наиболее равномерную то­нировку. На поверхности изделия образуется прочная красивая пленка черно-коричневого цвета различных оттенков.

Светло- и темно-серые тона можно получить при обработке изделий слабыми растворами азотной кислоты. Раствор готовят не крепче 1:10 (одна часть азотной кислоты на десять частей воды); более концентрированные растворы использовать не следует, так как они травят само изделие. Сначала поверхность приобретает матово-зернистое строение, а при продолжительной обработке изделие разъедается и разрушается, так как скорость реакции про­грессирует за счет выделения тепла.

Различные оттенки с радужными переходами (от охристо-золо­тистого, красновато-коричневого, фиолетового до синего) можно получить за счет образования «цветов побежалости». Для этого хорошо очищенное изделие постепенно и равномерно нагревают, а при температуре 220° С на нем образуется тонкая пленка окислов железа, придающая изделию различные цвета. С повышением тем­пературы или с увеличением времени пребывания изделия при дан­ной температуре окисная пленка утолщается и цвет изделия изме­няется. Этим простым способом можно при определенном навыке получать достаточно прочную и декоративную тонировку.

Для отделки не очень больших изделий в синий и синевато-чер­ные тона можно применять раствор следующего состава: каустиче­ской соды (едкий натр) 700 г, нитрита натрия 250 г и нитрита натрия (натриевая селитра) 200 г на 1 л воды. Подготовленное изделие погружают в раствор, нагретый до кипения (135—145° С). В течение всего процесса тонировки раствор должен кипеть.

Полированные стальные изделия воронят, т. е. погружают в рас­плавленную натриевую селитру при температуре 310—350° С. В те­чение 3—5 мин на поверхности детали образуется тонкая, но очень прочная пленка красивого синеватого цвета.

Отделка изделий из алюминия. Наиболее простой и декоратив­ный прием отделки изделий из алюминия, при помощи которого хорошо выявляются все детали рельефа и изделие приобретает законченный вид с темными углублениями и светлыми выступающи­ми частями рельефа, — это обработка копотью с керосином (тони­ровка). Процесс тонировки сводится к следующему: всю поверх­ность чеканного изделия равномерно покрывают тонким слоем ко­поти. Для этого изделие держат лицевой поверхностью вниз над сильно коптящим пламенем керосиновой горелки или еще лучше горящей бересты, а затем протирают тампоном, смоченным в ке­росине. Стирая копоть с выступающих частей рельефа и сохраняя ее в углублениях, можно получить то более темные, то более свет­лые тонировки.

Для получения темно-серого цвета алюминиевые изделия обра­батывают соляной кислотой с небольшим добавлением раствора медного купороса и серной кислоты (в пределах 3—5%). Процесс протекает быстро, изделия при этом нагревают (экзотермическая реакция), а раствор теряет активность и требует периодического обновления.

Следует заметить, что качество, цвет и быстрота процесса силь­но зависят от марки алюминия, т. е. от содержания в нем различ­ных примесей. Чем ниже марка, тем процесс идет успешней. На­пример, вторичные сплавы алюминия отделывают этим способом очень хорошо и быстро, а наиболее чистый алюминий при тониров­ках этим способом приобретает менее темные оттенки и процесс идет труднее.

Отделка изделий из серебра. Для получения коричневых и се­рых тонов (под «старое серебро») применяют раствор серной пече­ни. Серную печень готовят следующим образом: смесь одной части серы (в порошке) и две части поташа подогревают в течение 20— 25 мин при постепенном помешивании до полного сплавления и образования густой массы серовато-коричневого цвета с запахом сероводорода. Сплавление лучше всего производить в железной посуде (например, в консервной банке), мешать железным прут­ком, подогревать на электроплитке, так как на открытом огне (на­пример, на газовой горелке) сера легко загорается. Готовую массу выливают на чугунную или керамическую поверхность. Остывшую и затвердевшую серную печень разбивают на куски и хранят в стеклянной банке с притертой пробкой, так как она легко погло­щает влагу из воздуха и теряет свои свойства.

По мере необходимости раствор готовят из расчета 10—20 г на 1 л воды. Раствор применяют горячим; процесс идет еще успеш­нее, если изделие предварительно подогреть и погрузить в него горячим. В зависимости от концентрации раствора и температуры изделия можно получать различные оттенки — от светло-коричне­вых, темно-коричневых и до серых. Более суток раствор хранить нельзя, так как он теряет свои свойства. Лучшие результаты дают свежие, только что приготовленные растворы.