Медь не относится к благородным металлам, но издавна использовалась для изготовления денежных знаков и элементов декора. Люди обратили внимание на способность материала изменять свой цвет под воздействием времени, принимая различные оттенки (от зеленого до черного). Процесс окисления, сопровождающийся потемнением поверхности, можно ускорить – это чернение меди. Существует несколько способов искусственного вызывания патины (налета) на поверхности цветного металла, придающей ему вид патриархальности и старины.
Содержание
Цели применения патинирования
Главной целью использования затемнения меди является придание эффекта старения обрабатываемому металлу. В древности большинство изделий (монеты, статуэтки, различные сувениры, предметы быта) изготавливались из этого материала. Дойдя до нашего времени, предметы понесли на себе некоторые преобразования – окислительные процессы изменили цвет и общий вид этих вещей, создав все признаки старинности и, следовательно, ценности.
В наше время патинирование меди производится искусственным образом, но преследуют при этом единую цель – придать вещи раритетный вид, обратить на себя внимание, вызвать желание приобрести ее.
Подготовка к патинированию
Как и в любой работе с химическими реактивами, в первую очередь нужно позаботиться о безопасности. Большинство составов, применяемых при чернении, являются очень токсичными. Выделяемые пары при попадании в атмосферу могут представлять опасность для здоровья. Есть определенные стандартные правила, которыми нельзя пренебрегать:
- хранить вещества нужно в специальных пробирках, плотно закрытых пробками для герметизации;
- растворы держать в недоступном для детей месте;
- процесс должен проходить в специализированном шкафу со встроенной вентиляцией (дверцы шкафа должны быть немного открыты).
Перед началом обработки материал следует качественно промыть, зачистить и обезжирить для достижения лучшего эффекта.
Патинирование, оксидирование меди и других металлов
Оксидирование и патинирование – эти понятия не являются синонимами, последствия каждого из этих процессов порядком отличаются друг от друга.
Оксидирование меди – образование на поверхности металла закисей и окисей вследствие его взаимодействия с кислородосодержащими элементами и другими определенными химическими реактивами.
Патинирование – формирование тонкого слоя из хлорных и серных соединений посредством воздействия на металл соответствующими составами. Оба процесса ведут к изменению цвета материала, для чего в естественных условиях потребовались бы значительные промежутки времени.
Патинирование в домашних условиях
Существует несколько наиболее распространенных и универсальных способов чернения меди. Применение этих методов позволяют с помощью химии достичь желаемого результата в кратчайшие сроки. Самыми популярными среди них являются:
- использование вареных яиц;
- воздействие сульфидом или сульфатом калия;
- нанесение раствора сульфида меди;
- помещение в раствор медного купороса с хлористым цинком или марганцовокислого калия.
Чем прочнее медь связана в комплекс, тем медленнее идет формирование оксидной пленки и тем удобнее работать
Явные визуальные различия между материалом, подверженным воздействию времени и природы, или обработанным специальным раствором, незначительные, а в некоторых случаях и вовсе отсутствуют. Поэтому искусственное патинирование – довольно эффективный прием.
Вареные яйца
Самый простой способ, не требующий специальных химических реактивов. Все действия для достижения ожидаемого результата нужно выполнять в точности, следуя инструкции:
- сварить яйца (при высокой температуре в желтке проходят химические процессы, сопровождающиеся выделением серы);
- через 10 минут варки изъять и охладить;
- после остывания очистить от скорлупы и раздавить на мелкие части;
- поместить яйца с подготовленным объектом в емкость, накрыть крышкой (медь не должна соприкасаться с яйцами, а просто лежать рядом);
- оставить ингредиенты в емкости на 30 или более минут (чем дольше металл будет внутри, тем темнее он станет).
Яичная патина
В итоге от взаимодействия меди с серой, выделяемой вареным яйцом, изделие должно изменить цвет, приняв темно-коричневый оттенок. Количество яиц, используемых в опыте, зависит от габаритов медного предмета (чем больше предмет, тем больше яиц). Способ чернения меди вареным яйцом имеет два значительных недостатка: недолговечность и нестабильность. Со временем полученный результат пропадает. Плюсом же является простота и доступность самого эксперимента.
Сульфид калия
Один из лучших способов затемнения металла – применение сульфида калия. Перед началом эксперимента изделие следует качественно помыть и обезжирить, чтобы патинирование меди проходило правильно и дало хороший результат.
Нужный реагент для осуществления реакции продается в трех агрегатных видах: твердом, гелеобразном и жидком. Каждому виду характерен разный срок годности: жидкий – до двух недель, твердый – несколько лет.
Для работы снова понадобится емкость, в которой будет разводиться сульфид. Реагент имеет большой уровень токсичности, поэтому следует принять меры предосторожности – обязательно надеть перчатки и очки. Саму процедуру рекомендуется проводить на улице или в помещении с хорошей системой проветривания.
Химический элемент разводится только водой (горячей или холодной), исходя из агрегатного состояния. Разведение раствора производится согласно прилагающейся при покупке инструкции. Твердый реагент следует сначала измельчить в порошок, а после смешать с водой до растворения.
После завершения всех приготовлений можно поместить предмет из меди в раствор и наблюдать за процессом химической реакции. Предварительно необходимо подготовить состав воды с содой (1:16) для остановки действия агрессивного вещества. По окончании процесса щипцами аккуратно изъять изделие из раствора и поместить в подготовленную воду с содой для остановки реакции. Процесс патинирования меди окончен.
Сульфат калия производится во время окисления сульфида при высокой температуре. Его воздействие на медное изделие происходит быстрее. Производимый эффект аналогичен.
Использование сульфида меди
Данное химическое вещество получается в процессе реакции солей двухвалентной меди с серой. Полученное соединение сульфида меди способно вызывать изменение цвета меди. Причем качество оттенка зависит от насыщенности раствора серой.
Процесс получения
Используемое черное вещество не растворяется в воде и разбавленных составах кислот, поэтому производимое затемнение бывает долговечным и устойчивым к истиранию или смыванию.
Прекращение процесса чернения, как и в предыдущем способе, происходит после помещения изделия в воду с растворенной в ней содой. Если полученный цвет излишне темный, его можно осветлить путем трения с чистящим порошком. Потом медный предмет омывается водой и просушивается.
Патинирование раствором медного купороса
Можно добиться возникновения на изделии пленки коричневого цвета с красным оттенком. Приготовление раствора готовится следующим образом:
Медный купорос
- в стеклянную емкость наливается вода;
- в ней разводится порошок медного купороса;
- добавляется хлористый цинк и все перемешивается.
Соотношение ингредиентов: 50% – воды, 25% – медного купороса, 25% – хлористого цинка.
В зависимости от времени нахождения предмета в полученном соединении, его цвет может изменяться от красного до коричневого.
Образование на меди бело-зеленого налета происходит путем погружения металла в состав, полученный в результате добавления марганцовокислого калия (5 гр. на 1 литр) в пятипроцентный водный раствор медного купороса.
Цвет меди, полученный искусственным способом
Помимо изложенных способов, существуют другие методики патинирования и оксидирования меди, позволяющие придать материалу следующие цвета и оттенки:
Что делают из искусственной меди
- коричнево-серый – при погружении в раствор серной печени;
- темно-серый – при нагреве изделия в соединении раствора серной печени и нашатырного спирта;
- коричнево-черный – возникает под действием хлористой платины (если результат не удовлетворяет, можно добавить соляную кислоту);
- черный – в результате воздействия серного аммония, разведенного в воде;
- зеленый – от нанесения азотнокислой меди слабой концентрации, смешанной с поваренной солью, либо от олеиновой кислоты;
- золотистый – от помещения в разогретый раствор сульфида меди, едкого натра и молочного сахара.
Применение каждого способа дает свой результат и отличается не только цветом патины, но и длительностью сохранения покрытия. Иногда для защиты изделия производится покрытие лаком, тогда чернение не пропадает от времени вовсе.
Патинирование меди, а также другие методы ее декоративной обработки (в том числе в домашних условиях) позволяют сделать изделия из этого металла более привлекательными, придать им налет благородной старины. Подвергать такой обработке можно предметы, изготовленные не только из меди, но и из таких ее сплавов, как бронза и латунь.
Используя различные способы патинирования медных сплавов, можно добиться совершенно разнообразных оттенков
Патинирование и оксидирование
Поверхность многих металлов (и медь входит в их число) при взаимодействии с окружающим воздухом и различными химическими веществами начинает покрываться тонким слоем окисей и закисей. Такой процесс, который также приводит к изменению цвета металлической поверхности, называется оксидирование. По большей части процесс окисления металла происходит естественным путем, но люди научились вызывать его искусственно, в производственных или домашних условиях, что делается для придания изделию состаренного вида.
Не следует путать оксидирование с патинированием – процессом, суть которого заключается в том, что на поверхности металла при взаимодействии с различными химическими элементами формируется тонкий слой сернистых или хлористых соединений. Патинирование, которое, как и оксидирование, сопровождается изменением цвета меди и бронзы, также можно выполнять искусственно, используя для этого специальные составы.
Старение меди происходит с течением времени естественным путем или сразу при обработке поверхности какими-либо препаратами
Если в естественных условиях процесс окисления и покрытия патиной меди или бронзы может протекать годами, то при использовании специальных растворов патинирование происходит за очень короткий промежуток времени. Поверхность изделия, помещенного в такой раствор, буквально на глазах меняет свой цвет, приобретая налет благородной старины. Используя различные химические составы, можно в производственных и даже в домашних условиях выполнять такие процедуры, как чернение меди, патинирование предметов из меди и бронзы, чернение латуни.
Подготовка к обработке
Решив выполнить патинирование или оксидирование, вы должны не только внимательно изучить вопрос о том, как состарить латунь, бронзу или выполнить чернение меди, но и предусмотреть необходимые меры безопасности. Преимущественное большинство химических составов, которые применяются для осуществления подобных процедур, являются очень токсичными и выделяют пары, представляющие значительную опасность для здоровья человека. Поэтому для хранения таких веществ как в производственных, так и в домашних условиях следует использовать сосуды с хорошо притертыми пробками, которые предотвратят попадание ядовитых паров в окружающий воздух.
Храните химикаты в недоступном для детей месте
Саму процедуру, проводимую для изменения цвета поверхности изделия под воздействием на него химических веществ, следует выполнять в специальном шкафу, к которому подведена вытяжная вентиляция. Следует иметь в виду, что дверцы такого шкафа в процессе выполнения оксидирования или патинирования должны быть слегка приоткрыты, что обеспечит эффективную вытяжку вредных паров из его внутренней части.
Изделия из меди, латуни и бронзы перед патинированием следует тщательно очистить, обезжирить и промыть в теплой воде. После самой процедуры патинирования или оксидирования обработанные предметы также промывают и укладывают в опилки для просушки. Использование опилок является более щадящим методом просушки, так как выполнение такой процедуры при помощи тканевого материала может повредить тонкую пленку сформированной патины, которая еще не закреплена лаком. Кроме того, при помощи ткани после патинирования практически невозможно качественно удалить влагу из углублений на рельефных поверхностях, а опилки ее легко вытянут.
Покрытую лаком поверхность можно отполировать войлочной насадкой
Изменения цвета меди и ее сплавов от серого до черного
Серый, темно-серый или черный цвет меди и ее сплавов делает внешний вид изделия более привлекательным и презентабельным. Для получения этих цветов, степень насыщенности которых можно регулировать, нужен используемый уже не один десяток лет состав «серная печень». Свое название он получил из-за того, что в процессе приготовления он должен спечься, то есть превратиться в запекшуюся массу.
Чтобы сделать такой состав для патинирования в домашних условиях, необходимо выполнить следующие действия:
- одну часть порошковой серы смешивают с двумя частями поташа;
- полученную смесь помещают в жестяную банку, которую затем надо поставить на огонь;
- дождавшись расплавления порошка и начала его спекания, необходимо поддерживать этот процесс на протяжении 15 минут.
Для приготовления серной печени понадобится сода и сера
В процессе спекания порошка на его поверхности может вспыхнуть сине-зеленое пламя, которое можно не сбивать, так как оно не ухудшит качественные характеристики серной печени. После окончания спекания и полного остывания полученную массу следует измельчить до порошкообразного состояния. Этот порошок, если его поместить в стеклянную банку с плотно закрывающейся крышкой, можно хранить достаточно долго.
Для того чтобы при помощи серной печени выполнить патинирование различных металлических сплавов, используют несколько основных методов. Метод №1
Данный способ предполагает использование водного раствора серной печени. С его помощью можно изменить цвет изделий, изготовленных из следующих материалов:
- меди;
- стерлингового серебра;
- бронзы и латуни.
Цвета, которыми можно окрасить поверхности изделий при помощи данного метода, также различаются:
- медь и серебро – пурпурный, голубой (получить очень сложно), серый, коричнево-серый, черный;
- латунь и бронза – нежно-золотистый.
Проба раствора на меди, бронзе и латуни дает различные эффекты
Если вы не знали раньше, как состарить медь и сформировать на поверхности данного металла прочную пленку патины, отличающуюся насыщенным черным цветом, используйте именно этот способ. Для его реализации изделие из меди помещается в раствор, состоящий из литра воды и 1–20 граммов порошка серной печени.
Чтобы окрасить медь в светло-серый цвет, раствор готовят по другой рецептуре: в 1 литр воды растворяют по 2–3 грамма хлористого натрия и серной печени. В полученный раствор помещается изделие из меди, за изменением цвета которого следует внимательно следить. После того как цвет металла приобретет желаемую тональность, подвергаемый патинированию предмет необходимо промыть водой и просушить в опилках.
Продолжительность обработки медного украшения раствором зависит от желаемого эффекта чернения
Метод №2
Для патинирования меди можно также применять раствор, приготовленный по следующей рецептуре: в насыщенный водный раствор сульфата меди добавляют нашатырный спирт и делают это до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной и ярко-синей. Очищенное и обезжиренное обрабатываемое изделие помещается в такой раствор на несколько минут, после чего его извлекают и подвергают незначительному нагреву. После таких манипуляций медь должна приобрести насыщенный черный цвет.
Метод №3
Для использования данного метода, который также позволяет качественно почернить медь даже в домашних условиях, обрабатываемый предмет необходимо зачистить при помощи тонкой наждачной бумаги. К зачищенной поверхности не следует прикасаться руками, чтобы на ней не образовались жировые пятна. После предварительной подготовки к патинированию предмет обрабатывается раствором хлористой платины или полностью погружается в него. В такой раствор, если он не вызывает кислой реакции, можно добавить небольшое количество соляной кислоты.
Метод №4
Сформировать на поверхности медного изделия прочную окисную пленку, отличающуюся насыщенным черным цветом, позволяет его погружение в состав, приготовленный из азотной кислоты и металлической меди. Чтобы изменение цвета медной детали проходило более интенсивно, такой раствор можно дополнительно подогреть.
Получение патины других цветов
Для формирования на меди окисной пленки другого цвета можно даже в домашних условиях воспользоваться одним из следующих методов.
Красно-коричневый
Для получения красно-коричневой окисной пленки медное изделие на несколько минут помещают в состав, приготовленный из одной части медного купороса, одной части хлористого цинка и двух частей воды.
На примере одной детали видно, как изменяется оттенок в зависимости от продолжительности нахождения в растворе
Гамма от светло-коричневого до черного
Чтобы получить такую патину, предмет из меди необходимо поместить в раствор, состоящий из одного литра воды и 20 граммов сернистого аммония. Изменяя температуру нагрева обрабатываемого изделия перед патинированием, можно регулировать интенсивность окрашивания.
Светло-коричневый
Чтобы придать поверхности медного изделия светло-коричневый цвет, необходимо обработать его смесью натриевого хромпика (124 г/литр), азотной (15,5 г/литр) и хлористоводородной (4,65 г/литр) кислот, 18-процентного сульфида аммония (3–5 г/литр). Такой раствор наносится кистью и выдерживается в течение четырех-пяти часов.
Покрывайте поверхности детали, пока не добьетесь нужного оттенка
Гамма от темно- до тепло-коричневого
Для получения поверхности такого цвета медную деталь на 5–25 минут помещают в горячий раствор (90–95°), в состав которого входят персульфат аммония (9,25 г/литр) и едкий натр (50 г/литр). Процедуру для достижения требуемого эффекта повторяют 2–3 раза.
Гамма от оливкового до коричневого
Медное изделие для патинирования на 10–15 минут помещают в подогретый водный раствор бертолетовой соли (50–70 г/л), нитрата меди (40–50 г/л) и хлорида аммония (80–100 г/л).
Благородный бело-зеленый
Наиболее популярным методом создания зеленой патины является погружение медного предмета в состав, приготовленный из воды (1 литр), медного купороса (50 г) и марганцовокислого калия (5 г).
Существует еще множество методов, позволяющих создавать патину разнообразных оттенков зеленого, коричнево-черную, золотистую, золотисто-коричневую с малиновой побежалостью и других.
ЧЕРНЕНИЕ ЧЕКАНКИ. Многие читатели интересуются, как чернить медные изделия, например чеканку. Биохимик Н. Костыря из Киева предлагает метод, который дает устойчивую чернь на меди и в котором используются только легкодоступные вещества: столовый уксус и гипосульфит натрия (он продается в фотомагазинах).
Для приготовления чернящей смеси надо растворить 5 г гипосульфита в 10 — 20 мл воды и добавить 13 мл девятипроцентного уксуса. Естественно, можно приготовить любое количество раствора, однако пропорции нужно строго выдерживать. В растворе появляется светло-желтая муть — это образуется сера. Так как, кроме серы, образуется и раздражающий слизистую оболочку носа сернистый газ, чернение лучше проводить при открытом окне.
Перед чернением металл надо обезжирить раствором какого-либо моющего средства.
Чернить можно, либо опуская изделие в ванночку с чернящей смесью, подогретой до 70 — 90 градусов либо смазывая этой смесью чеканку и помещая над паровой баней. Баней может служить обычная кастрюля с кипящей водой, на которую вместо крышки положена чеканка. Пар нагревает металл, и чернение идет весьма быстро.
В зависимости от времени и температуры окраска изменяется от светло-коричневой до черной с голубоватым отливом. Это результат реакции Cu + S — CuS. Для получения светлой окраски лучше пользоваться ванночкой.
Чтобы осветлить выпуклые части изображения. их надо протереть влажным лоскутом ткани с порошком для чистки кухонной посуды. После этого чеканку полируют суконкой, желательно с полировочными пастами.
Для большего блеска изделие можно посеребрить. На поверхность чеканки нанесите смесь, состоящую из 50 мл отработанного фотозакрепителя, 1—2 мл нашатырного спирта и 2 — 3 чайных ложен зубного порошка. Медь покроется тонким белым слоем серебра. Серебрить чеканку можно и без предварительного чернения.
«ЮТ для умелых рук», середина 70-ых годов ХХ века