Занимательная гальванотехника: Пособие для учащихся

Декоративная отделка изделий

Декоративная отделка изделий производится тонированием — оксидированием, т. е. созданием химическим способом тончайших пленок на поверхности металла, которые изменяют его цвет.

Другой метод декоративной отделки осуществляется гальваническим способом путем нанесения пленок другого металла на поверхность отделываемых изделий. Тот и другой способы отделки являются завершающим процессом.

Тонирование — оксидирование изделий — уменьшает первоначальный блеск чистого металла, смягчает переходы от выпуклостей к углублениям, но одновременно может подчеркнуто выделить формы, делая рельефную поверхность изделия более выразительной.

Часто прибегают к комбинированной отделке изделий, применяя гальваническую, декоративную отделку в цвет бронзы, серебра или других металлов с последующим химическим оксидированием. По окончании декоративной отделки изделие следует покрыть прозрачным лаком — нитролаком, который готовят растворением кинопленки (предварительно смыв эмульсию в горячей воде) в ацетоне. Для этого сухую кинопленку режут на мелкие кусочки, которые засыпают в ацетон. Примерно на 100 г ацетона берут 250–300 мм обычной кинопленки.

Покрывать изделие можно мягкой кисточкой или погружая его в нитролак. Можно применять и другой способ покрытия, заключающийся в натирании поверхности изделия шерстяной тряпочкой раствором пчелиного воска в скипидаре.

Основным условием для получения качественной декоративной отделки как при химическом, так и при электрохимическом способах является безукоризненная предварительная подготовка изделий перед покрытием.

Подготовку изделий перед покрытием всегда следует проводить по такой технологической схеме: предварительно с изделий удалить грубые налеты жира, машинного масла, особенно с изделий, полученных техникой гальванопластики, так как они всегда имеют следы воска, гипса, графита, остающиеся от гальванопластических форм. Для удаления грубых налетов жира и различных загрязнений изделия промывают в бензине или ацетоне, после чего их следует опустить в горячий раствор (80–90 °C) гидроксида натрия или гидроксида калия, который предварительно растворяют в холодной воде, из расчета 10–15 г на 1 л. Обезжирив изделия в горячей щелочи, их промывают в горячей воде, а затем в холодной проточной воде в посуде под водопроводным краном.

При наличии темных пятен на изделиях после обезжиривания их можно счистить мелким песком с водой (при этом не царапая поверхность металла) или протравить в 30-процентном растворе азотной кислоты. Хорошо обезжиренные изделия должны полностью смачиваться водой и не иметь расползающихся сухих островков.

К подготовленным изделиям нельзя прикасаться руками, так как жир, имеющийся на руках, снова может зажирить изделия. Поэтому подготовку изделий по их обезжириванию следует вести или: в резиновых перчатках или лучше к изделиям заранее должна быть прикреплена медная проволока, которая в дальнейшем послужит проводником при завеске изделий в гальваническую ванну.

Декоративное оксидирование гальванопластических изделий из меди, а также изделий из бронзы и латуни можно отделывать многими окисляющими средствами. Результаты получаются различные, в зависимости от применяемых растворов, их концентрации, температуры и т. п. При оксидировании изделий из бронзы и латуни играет важную роль состав бронзы и латуни.

Исследования по оксидированию скульптуры и различных изделий из латуни и бронзы показали, что цвет и качество оксидных пленок в значительной мере зависит от состава сплава этих металлов.

Так, при почти одинаковых количествах в бронзах меди, олова и цинка (87 % меди, 8 % олова и 5 % цинка) при отсутствии свинца оксидные пленки образуются значительно труднее. На бронзах же с присадками свинца в пределах от 0,5 до 2,5 % образование оксидной пленки облегчается и повышается ее качество.

При проведении опытов по оксидированию были исследованы различные оксидированные составы. При работе с сульфидом аммония было установлено, что бронзы, а также латуни, например марки Л-62, содержащие значительное количество цинка (12–22 %), оксидируются значительно труднее, чем бронзы, содержащие от 4 до 8 % цинка, и латунь, содержащая цинка не более 10 %.

Таким образом, наличие в сплаве свыше 10 % цинка затрудняет оксидирование сульфидом аммония.

Другой раствор — «серная печень» (приготовляется специально 2 ч. массы поташа с 1 ч. массы серы). Этот старинный оксидирующий рецепт был усовершенствован следующим образом: после растворения кристаллов «серная печень» в горячей воде ее добавляют в сульфид аммония. В зависимости от количества добавляемого раствора «серной печени» к сульфиду аммония можно получить оксидную (сульфидную) пленку от светло- до темно-коричневого и почти черного цвета. При этом происходят реакции:

2 Cu + Na₂S₂ = Cu₂S + Na₂S (коричневая пленка)

Cu + Na₂S₂ = CuS + Na₂S (пленка черного цвета)

При этом оксидная пленка получается качественная — равномерного цвета и прочная.

Еще одним составом, применявшимся для оксидирования, был 10-процентный водный раствор тиокарбоната. При использовании тиокарбоната оксидные пленки получаются на всех видах бронз, за исключением бронз и латуней, содержащих значительные присадки цинка.

Наконец, для оксидирования испытывался раствор тиоантимоната натрия («соль Шлипе» — двойная соль пятисернистой сурьмы и сульфида аммония). Лучшим составом оказался раствор, состоящий из 2,5 г тиоантимоната натрия в литре 4-процентного раствора гидроксида натрия. При погружении бронзовых изделий в этот раствор образуется равномерно распределенная оксидная пленка коричневого цвета с легким красноватым оттенком.

Бронзы и латуни с повышенным содержанием цинка и в этом растворе оксидируются труднее

Из всех изученных оксидирующих растворов универсальным оказался раствор из нитрата серебра и нитрата меди. При этом было установлено, что наилучшие результаты получаются при использовании 1-процентного раствора нитрата серебра и 10-процентного нитрата меди, взятых в соотношении 1:1.

Раствор наносится кистью и тщательно растирается. В зависимости от требуемого цвета процесс оксидирования повторяется. При этом раствор дает хорошие результаты на бронзах и латунях с присадками цинка.

Резюмируя проведенные опыты, можно сделать следующие выводы:

а) при сульфидном оксидировании (с добавлением «серной печени») недопустимо наличие в составе сплава более 10 % цинка. В этом случае оксидирование затруднено, а иногда просто невозможно;

б) присутствие олова влияет на цвет оксидной пленки;

в) наличие свинца в количестве от 0,5 до 2,5 % облегчает образование оксидных пленок и улучшает их качество. Следовательно, образование и цвет оксидных пленок зависят от состава сплавов бронз и латуней.

Наиболее распространенным является раствор «серной печени», дающей темно-коричневые шоколадные цвета.

Как указывалось выше, для получения «серной печени» берут 1 ч. массы серы и 2 ч. массы карбоната калия или соды. Серу расплавляют в железной банке и добавляют к ней измельченный сухой карбонат калия. Расплавленную смесь перемешивают 15–20 мин и после остывания хранят в закрытой банке. По мере надобности от спекшейся массы откалывают кусочек и растворяют в горячей воде, примерно берут 1 г «серной печени» на 100 мл воды.

Раствор «серной печени» можно наносить ватным тампоном, тряпочкой или погружать изделия в раствор.

В зависимости от выдержки изделий на воздухе цвет их может быть более светлее или темнее. Изделия по нанесении раствора должны быстро промываться в воде.

Для получения цвета старой бронзы изделия обрабатывают раствором из следующих веществ (в г/л):

Все эти соли растворяют в горячен воде и горячим раствором несколько раз смачивают поверхность изделия. Наносить раствор следует после высыхания раствора, нанесенного ранее (г/л).

На изделие наносят смесь в виде кашицы. Покрытию дают высохнуть, затем смывают его водой.

Раствор подогревают и смачивают им изделия

Изделие погружают в раствор на 0,5–2 мин и нагревают до кипения. Большие скульптуры обливают горячим раствором или наносят его щеткой.

Раствор дает тона от светло-коричневого до темно-коричневого.

Если изделие долго держать в растворе, оно получает черную окраску. Длительная обработка раствором создает грубую поверхность.

Раствор нагревают до 100 °C и погружают в него изделие. При погружении изделие встряхивают.

Раствор наносят кистью, затем изделие нагревают до почернения, промывают и сушат. Для получения коричневой окраски в раствор вводят медный купорос.

Изделие натирают горячим раствором.

Температура раствора 80 °C. После нанесения раствора изделие протирают мягкой латунной или очень жесткой волосяной щеткой, снова наносят на него раствор, затем промывают поверхность изделия водой.

Изделия погружают на 5—10 мин в кипящий раствор. Без добавления в раствор хлорида аммония процесса окрашивания не происходит. При большом содержании хлорида аммония изделия чернеют от света. Если добавить к раствору 4 г сульфата меди, то изделие приобретает темный шоколадный тон; при меньшем количестве сульфата меди — более светлые тона.

Закон от 31 октября 1976 г. «Об охране и использовании памятников истории и культуры» предусматривает охрану памятников истории, искусства, архитектуры. Немаловажную помощь в их охране и уходе могут оказать и школьники.

По вопросу ухода и поддержанию внешнего вида памятников и различных произведений скульптуры из бронзы и меди за последние годы были сделаны углубленные исследования патин. Патины, придающие красивый вид скульптурам, представляют собой коричневые или зеленоватые пленки, образовавшиеся искусственно или под действием атмосферных условий, и по существу являются продуктами «благородной» коррозии меди. Патины образуются при длительном пребывании предметов на воздухе и представляют тонкий и твердый слой минералов различного состава, например: куприт — оксид меди (I) Сu₂O; тенорит— оксид меди (II) СuО; малахит — основной карбонат меди СuСO₃· Сu(ОН)₂; халькозин — сульфид меди Cu₂S и другие минералы, образующиеся в виде соединений меди.

Исследованиям подверглись многочисленные памятники Советского Союза. Как выяснилось, наиболее прочными оказались патины коричневого цвета, у которых внутренний слой представляет оксид меди (I) (Сu₂O). Патины черного цвета также относятся к наиболее механически прочным и по прочности близки к коричневым, как и наиболее красивые, зеленые патины.

Кроме того, зеленая патина хорошо защищает медную и бронзовую скульптуру от коррозии в любых атмосферных условиях в течение многих десятилетий без какой-либо дополнительной защиты. Образование естественной зеленой патины является процессом естественным, поэтому ее образование на поверхности черной или коричневой пленок следует рассматривать не как разрушение, а как ценный декоративный процесс.

За бронзовыми памятниками и различными бронзовыми декоративными украшениями следует ухаживать, это будет способствовать естественному образованию зеленой патины на их поверхности. Уход должен заключаться в промывке бронзы несколько раз в год горячей водой с протиркой скульптуры волосяными щетками, а лучше всего моющими средствами — «Новость», «Кристалл» и т. п. с последующим очень тщательным ополаскиванием большим количеством воды и тщательной протиркой поверхности тканью, не оставляющей ворса.

Поверхности новых или реставрированных памятников должны оставаться чистыми (без отделки оксидными пленками), с тем чтобы на них постепенно образовывалась естественная патина зеленого цвета. При патинировании каких-либо гальвано-пластических изделий или бронзовых личного пользования рекомендуются специальные составы.

Рецепт № 1

1. Светло-коричневую пленку на бронзе и меди можно получить погружением предмета на 2–3 мин в раствор, состоящий из следующих веществ (г/л):

Температура раствора 90–95 °C. Раствор можно наносить кистью.

2. По другому рецепту можно окрасить бронзу в темно-коричневый цвет. Для этого растворяют 195 г карбоната меди в 1 л концентрированного гидроксида аммония и после этого раствор разбавляют в десять раз. Температура раствора 80–90 °C. Изделие погружают в раствор.

3. Темно-коричневая пленка на меди, бронзе и латуни образуется при погружении изделия в раствор, состоящий из селенистой кислоты 7,4 г/л, к которой добавляют гидроксид натрия до pH 3,0.

4. Зеленые пленки могут быть получены распылением из краскопульта или аэрографа раствора, состоящего из 104 г/л сульфата аммония, 3,7 г/л сульфата меди и 1,5 г/л концентрированного гидроксида аммония. Распыление повторяют пять раз с интервалами 10–15 мин для сушки. Недопустимо попадание воды на поверхность изделия ранее 3–4 ч.