Декоративная покраска металла – актуальные способы. Химическое декорирование металла Защитное тонирование цветных металлов и сплавов

Окрашивание медных вещей в красновато-коричневый цвет.

Для окраски поверхности медных вещей в красивый и прочный красновато-коричневый цвет может служить следующий состав: 4 части по весу уксуснокислой меди (ярь-медянки), 4 части крокуса и 1 часть обрезков рога. Тщательно растолочь и смешать с таким количеством уксуса, чтобы образовалась кашица. Смазав поверхность вещи этим составом и дав подсохнуть, вещь нагревают до тех пор, пока состав не почернеет; после этого его смывают и вещь полируют - получается красивое красновато-коричневое окрашивание. Если хотят, чтобы цвет окраски был темно-каштановый, то к приведенной смеси добавляют 1 часть медного купороса (в порошке); для более светлого, желтоватого (похожего на бронзу), окрашивания вместо медного купороса примешивают 1/2 - 1 часть буры.

Окрашивание художественных медных изделий.

Художественные медные изделия (статуэтки, медали и т.п.) лучше всего окрашивать одним из следующих составов:

1. 32 части по весу уксуснокислой меди (ярь-медянки) в порошке, 30 3/4 части толченого нашатыря и 1 часть крепкого уксуса прокипятить с 20 частями воды. После кипячения дать. отстояться и осторожно слить без осадка прозрачный раствор, в который и погрузить вещи на 1/4 часа.
2. 5 частей уксуснокислой меди (кристаллической), 7 частей нашатыря, 3 части уксусной кислоты и 85 частей воды. Сильно нагретую над огнем древесных углей медную вещь погрузить в раствор. Когда вещь окрасится, вынуть, промыть, просушить и натереть раствором, состоящим из 1 части воска и 4 частей скипидара.
3. 2 части по весу нашатыря, 1 часть поваренной соли, 1 часть селитры, 1 часть крепкого нашатырного спирта вскипятить с 96 частями крепкого уксуса и в кипящий раствор погрузить вещи, держа их там до тех пор, пока они не окрасятся надлежащим образом. Вынув, промыть сначала в горячем растворе нашатыря в воде, а затем в кипящей воде.

Если вещи неудобно погружать в растворы, то их можно смазывать губкой, смоченной этими растворами; но смазывать нужно равномерно и, главное, быстро, иначе окрашивание может оказаться пятнистым.

Смазывать вещи можно также жидкой кашицей, приготовленной из 2 частей уксуснокислой меди, 2 частей киновари и 5 частей нашатыря с нужным количеством уксуса. Смазанные вещи нагреваются, промываются и просушиваются несколько раз, пока окрашивание не примет необходимого оттенка.

Окрашивание вещей из настоящей бронзы.

Для окрашивания в коричневый цвет вещей из настоящей бронзы (т.е. из сплава меди с оловом) лучше употреблять один из следующих растворов;

1. 4 части нашатыря, 1 часть щавелевокислого калия и 200 частей уксуса. Вещи смазывают этим составом, дают высохнуть. Эту операцию повторяют до тех пор, пока вещи не приобретут желаемой окраски. Остающийся после этого на вещах довольно резкий металлический глянец скоро пропадает, и они получают ту приятную мягкую коричневатую окраску, которая при обыкновенных условиях образуется на бронзе только по истечении нескольких лет (патина).
2. 1 часть кристаллической уксуснокислой меди, 1 части нашатыря и 200 частей воды. Смазав поверхность вещи этим составом, сушат ее над огнем до тех пор, пока не начнет исчезать зеленое окрашивание. Разбавляют приведенный состав еще 340 частями воды и таким разведенным раствором смазывают вещь еще 10-15 раз, каждый раз просушивая ее над огнем. Этот разведенный состав можно приготовить отдельно: 1 часть уксуснокислой меди, 2 части нашатыря и 600 частей воды. Это даже необходимо, если имеется в виду последовательно оперировать над многими вещами. После первых смазываний окраска имеет оливково-зеленый цвет, но затем она постепенно все более и более принимает приятный коричневый оттенок, не исчезающий даже от очень сильного нагревания вещей.

Окраска медных, латунных и бронзовых вещей.

Медные, латунные и бронзовые вещи можно также окрашивать в очень красивый коричневый цвет при помощи раствора, висмута в крепкой азотной кислоте: вещи после погружения их в этот раствор держат над огнем до тех пор, пока не получится желаемый коричневый цвет.

Цвет бронзы, с увеличением процентного содержания олова, переходит из красного (90% - 99% меди) в желтый (85% меди), белый (50%) и стально-серый (до 35% меди). Что касается тягучести, то при 1% - 2% олова сплавы ковки на холоду, но менее нежели чистая медь; при 5% олова бронзу можно ковать только при температуре красного каления, а при содержании свыше 15% олова ковкость совершенно пропадает; сплавы с очень большим процентом олова опять становятся несколько мягкими и вязкими. Сопротивление разрыву зависит частью от состава, частью от агрегатного состояния, обусловливаемого способом охлаждения; при полной однородности и одинаковом составе, бронза с мелко кристаллическим строением обладает большею способностью сопротивления. Удельный вес бронзы обыкновенно больше, чем среднее из удельного веса составных частей, и меняется от проковки и более или менее быстрого охлаждения. По исследованиям Риша (Riche), сплав, отвечающий формуле SnСu3, имеет наибольший уд. вес 8,91 (следовательно, при его образовании происходит наибольшее сжатие); строение его кристаллическое, цвет синеватый; при медленном охлаждении он остается совершенно однородным; по всей видимости, здесь имеется определенное химическое соединение. Подобными же свойствами обладает сплав SnCu4. Под влиянием влажности и углекислоты воздуха и тому подобных причин, на бронзе, с течением времени, появляется иногда превосходный голубовато-зеленый налет, или слой основных медных солей, столь ценимый в бронзовых предметах знатоками и носящий название Aerugo nobilis, Patina, Verde antico. Patina предохраняет бронзу от дальнейшего изменения; имеет ли влияние на быстроту появления ее состав бронзы - вопрос спорный; известно, что образование patina можно ускорить искусственным образом, но только в ущерб красоте. Не так давно был поднят вопрос по поводу того, что бронзовые статуи в больших городах (Лондоне, Берлине) или прямо чернеют, или же образовавшаяся на них зеленая patina постепенно приобретает более темный, почти черный цвет. Комиссия, собранная по этому поводу в Берлине, решила, что такое явление зависит от дымной и пыльной атмосферы больших городов, где здания отапливаются по преимуществу каменным углем, содержащим сернистые соединения. Для сохранения статуй рекомендуют чистить их раствором спермацета в бензине.

Античная бронза была известна гораздо раньше латуни; в очень отдаленные времена ею, как известно, пользовались для выделки оружия, монет, различных украшений и т.п. (бронзовый век). Бронзу получали тогда выплавкой медных и оловянных руд, а потому в античной бронзе нередко содержатся, в виде примеси, железо, кобальт, никель, свинец, цинк, серебро и др. Наиболее старинная бронза, золотистого цвета, содержит приблизительно 88% меди и 12% олова (F. Wibel, "Die Cultur der Bronzezeit Nord- und Mittel-europas", Киль, 1865).

Пушечный или артиллерийский металл состоит (в круглых цифрах) из 90 -1 ч. меди и 9 - 10 ч. олова (содержит также иногда небольшие количества цинка и свинца). Сплавы с таким составом весьма склонны к ликвации. Уд. вес артиллерийского металла, содержащего 10% олова, равен 8,87. Бронза для орудий должна отличаться твердостью, вязкостью, упругостью, обладать большим сопротивлением разрыву и возможной индифферентностью по отношению к химическим агентам; этим требованиям удовлетворяют сплавы указанного состава, но только до известной степени. Так называемая стальная бронза Ухациуса (Stahlbronze) содержит 8% олова. Для увеличения сопротивления разрыву такую бронзу подвергают сильному давлению, загоняя при помощи гидравлического пресса в высверленное жерло пушки стальной конус большего диаметра.

Колокльный металл отличается от предидущего большим содержанием олова; средний состав его: 78% меди и 22% олова; уд. вес 8,368. Содержание серебра в некоторых колоколах составляет случайную или излишнюю примесь: ошибочно думают, что серебро увеличивает звучность колоколов. Сплав меди с оловом указанного состава обладает всеми теми свойствами, которые можно требовать от хорошего колокола, т.е. звучностью, достаточной твердостью и прочностью (противодействием разрыву). В изломе он мелкозернист, желтовато-серого цвета) легкоплавок, хрупок. Известный тон колокола зависит от его формы, отливки и состава. Сплавы, идущие на изготовление музыкальных ударных инструментов и для китайских там-там или гонг-гонг, имеют состав подобный колокольному металлу. Особенная звучность китайских инструментов достигается быстрым охлаждением сплава (закалкой) и продолжительной проковкой.

Новая статуйная бронза . Употребление литейных работ бронзы, состоящей только из меди и олова, кроме сравнительной дороговизны, представляет не мало и других неудобств: такая бронза довольно трудноплавка, не так хорошо отливается в форму, при затвердевании легко подвергается ликвации, что невыгодно отражается на наружном виде отлитых предметов и на образовании равномерного слоя медных солей (patina); притом она трудно поддается обработке резцом. Эти неудобства могут быть устранены известным изменением состава бронзы, а потому в настоящее время при отливке статуй часть олова в бронзе заменяют цинком. Сплавы с 10% - 18% цинка и 2% - 4% олова отличаются красивым красновато-желтым цветом, хорошо выполняют малейшие углубления формы, достаточно вязки для обработки и приобретают от действия атмосферных влияний красивый зеленый налет (patina). Большее содержание олова делает бронзу слишком хрупкой, а от излишней прибавки цинка она теряет свой цвет и покрывается некрасивым темным налетом металлических соединений. От примеси свинца бронза становится более способной к обработке, но уже при количествах свыше 3% сплавы весьма легко подвергаются ликвации. По Д"Арсе, наиболее пригодна для отливки статуй бронза, состоящая из 82% меди, 18% цинка, 3% олова и 1,5% свинца. Нормальная бронза Эльстера содержит 862/3 % меди, 62/3 % олова, 31/3 % свинца и 31/3 % цинка.

Фосфорная бронза , предложенная Кюнцелем в 1871 г., состоит из 90% меди, 9% олова и 0,5% - 0,5% фосфора; употребляется для отливки пушек, колоколов, статуй, подшипников, различных частей машин и т.п. Прибавка фосфора (в виде фосфорной меди или олова) увеличивает упругость бронзы, сопротивление разрыву и твердость; расплавленный металл легко отливается и хорошо выполняет углубления формы. Изменяя весовые отношения составных частей, можно придать сплавам желаемые свойства: сделать их мягкими как медь или вязкими как железо, и твердыми как сталь; от ударов и толчков строение фосфористой бронзы не меняется; при содержании фосфора свыше 0,5% цвет ее золотистый.

Алюминевая бронза -сплавы меди с алюминием, содеожащие от 5% до 10% алюминя и 90% - 95% меди. Цвет бронзы, при содержании 5% алюминия, весьма похож на золото; кроме красоты, она отличается многими другими превосходными качествами (между прочим сплавы с 8% - 5% алюминия весьма тягучи). В торговле имеется алюминиевая бронза пяти сортов, с различной степенью тягучести и противодействия разрыву; она хорошо сопротивляется окислению и действию морской воды, гораздо лучше, чем другие сплавы. Примесь кремния меняет цвет и свойства алюминиевой бронзы. Как материал для изготовления различных частей машин, она вытесняет на бумажных фабриках и пороховых заводах фосфорную бронзу ("Jahresber. ub. d. Leist. d. chem. Technol.", 1890, 359).

Кремневая бронза обладает таким же сопротивлением к разрыву, как фосфористая бронза и отличается большой электропроводностью, употребляется для телефонных проволок. Вейлеровская кремневая бронза (для телефонных проволок) содержит, по анализу Гампе, 97,12% меди, 1,62% цинка, 1,14% олова и 0,05 кремния.

Марганцовая бронза получается путем сплавления марганцовистого чугуна (ферромангана) с медью, затем с медью и цинком или же с медью, цинком и оловом. Вronce Сompany в Англии изготовляет пять сортов ее, которые отличаются друг от друга по своим свойствам (твердости, вязкости, сопротивлению разрыву) и применяются для различных целей (Heinzerling, "Abriss d. Chem. Technologie", 1888).

Кроме этих сортов бронзы, существуют ещё другие сплавы имеющие различные применения; такова, напр., бронза для зеркал, медалей, монет, подшипников и различных частей машин и т.д.

Металл широко присутствует в наших помещениях, и используется там, где необходимы его уникальные по сравнению с другими материалами физические качества. Впрочем, нередко металл еще и украшает своим присутствием жилую зону. И для того, чтобы его визуальные характеристики были еще более интересными, металлической поверхности можно придать тот или иной цвет либо текстуру. Сама по себе покраска металла чаще всего производится с защитными целями, однако техника декоративной покраски имеет очень много отличий.

Окраске с декоративными свойствами чаще всего подвержены различные металлические предметы, колпаки для ламп, радиаторы отопления, мойки и тому подобные элементы. При этом работы можно проводить как для предметов, использующихся в помещениях, так и для наружных металлических элементов.

Советы тем, кто собрался красить металлическую поверхность при минусовой температуре

Хоть этот совет может коснуться больше обычной покраски, чем декоративной, но ситуации бывают разные. К примеру, вам необходимо сразу покрасить деталь, только что принесенную с мороза. Поэтому дадим несколько советов:

• Самым лучшим способом окраски на морозе является использование алкидных эмалей желеобразной консистенции, имеющие высокую адгезию (способность проникать в структуру поверхности);
• Окраска поверхности, охлажденной до температурных значений ниже +5 градусов по Цельсию, должна производиться исключительно с предварительной обработкой этой самой поверхности горелкой или тепловой пушкой. В противном случае на поверхности будет образовываться конденсат, на которой краска просто не ляжет;
• Если при окраске холодно в самом помещении, то время высыхания слоя может увеличиться в несколько раз, что при декоративной окраске особенно неприятно. Поэтому рекомендуется установить тепловую пушку, а поверхность покрыть пленкой.

Что такое кузнечные краски

В последнее время большой популярностью пользуются кузнечные краски, специально оптимизированные для работы с кованными материалами. Такие краски наносятся на ковку с декоративными целями, что позволяет имитировать самые различные поверхности, начиная от золота и заканчивая чугуном.

Стоимость таких красок выше, чем у обычных. Однако это объясняется их повышенным сроком годности, который достигает 5 лет и более. При этом такие краски еще и действительно эффектно смотрятся, позволяя придать требуемый визуальный эффект уже самым фактом своего присутствия. Без необходимости применять различные способы окраски.

Сегодня имеется немало видов подобного покрытия, однако самым востребованным по праву считается немецкая краска WS-Plast, производимая Weigel & Schmidt GmbH. Данные краски позволяют придавать металлической поверхности множество различенных цветов и текстур. Тут вам и изумрудный цвет, и отличающийся красными тонами графит, и различные виды окраски под старину. При этом такое покрытие не только украшает, но еще и защищает металлическую поверхность от коррозии и прочих неприятностей, вызванных воздействием природы.

Также популярностью обладает молотковая краска (Hammerite), которая в настоящее время становится все более востребованной. Причина заключается в том, что такая краска не требует нанесения грунтовки, и даже может быть использована непосредственно на поверхностях, поврежденных коррозионными процессами. Впрочем, если ржавчина рыхлая, то ее все же придется удалить. Поверхность, обработанная данным покрытием, становится однотонной с эффектом узоров неравномерной формы и алюминиевых хлопьев.

Нанесение данной краски в основном практикуется с черными металлами, такими, как сталь и чугун. Впрочем, ей можно обрабатывать и некоторые цветные металлы.

Чем проявить налет патины

Патина является характерным налетом зеленоватого цвета, проявляющимся на поверхности изделий из меди и бронзы после окисления. На данный момент оптимальным способом проявить данный эффект является краска WS-Patina. Таким образом, удается состарить металл и придать ему характерный респектабельный блеск.

Покраска под старину

Одним из самых популярных способов красить черный металл является эффект старины. В этом случае на поверхность металла наносится несколько вариантов покрытия в определенном порядке. Но сначала сам металл необходимо подготовить должным образом. Его в обязательном порядке очищают от коррозии, подвергаю шлифовке, удаляют грязь и жир. Только будучи уверенным в чистоте поверхности, можно приступать к процессу, который подразделяется на несколько этапов:

• При помощи кисти наносим на поверхность металлизированную краску. Не бойтесь делать это небрежно, так как в создаваемом нами эффекте подобное только помогает;
• Как только первый слой полностью высох, необходимо нанести кракелюрную грунтовку. Последняя позволяет получить слой прозрачной пленки, созданной из полимеров;
• Кракелюрное покрытие наносится после высыхания слоя грунтовки, что позволяет получить характерные трещины, подобные тем, что появляются на вещах, которыми пользовались десятилетия и даже века.

Важно! Вместо кракелюрного состава эффект старины можно добиться нанесением на краску жженой умбры. В этом случае лучше всего работать сухой тканью, а остатки убрать после высыхания слоя краски.

Окраска металла под бронзу

Бронзовое покрытие является одним из самых эффектных визуально. Поэтому часто люди стремятся воссоздать именно его. И способов сделать это существует несколько, и все они подразумевают использование бронзовой краски.

В первую очередь поверхность подготавливается. Производится очистка от грязи, жира и ржавчины. После этого на нее наносится слой грунтовки для металла, что повысит адгезию наносимых выше слоев. На третьем этапе идет нанесение бронзовой металлизированной краски в 2-3 слоя.

Если данному бронзовому слою хочется придать эффект старины, то углубления необходимо обработать патиной, что позволяет получить эффект потемнения от времени. После этого проводится лессировка, в ходе которой мы проходим по выступающим элементам и тем местам, для которых характерны потертости, белой краской. После высыхания последней наносится прозрачный лак, позволяющий закрепить эффект.

Заключение

Аналогичным образом происходит покраска под все остальные виды металлов. Современные металлизированные краски позволяют создать эффект латуни, меди, серебра, золота и прочих металлов.

Не стоит опасаться, что у вас не получится, Практика показывает, что подобные способы обработки металла осуществимы без каких-либо серьезных познаний. Приведенный ниже видеоурок даст вам исчерпывающую информацию по этому поводу.

К настоящему времени разработано множество сплавов металлов, обладающих различными свойствами, для разных сфер применения. Первым из них стала бронза. Сплав, его производство, применение и особенности рассмотрены далее.

Варианты состава

Данный материал представляет собой смесь меди с легирующими элементами, в качестве которых применяют неметаллы и металлы. При этом цинк и никель не должны являться основными среди них.

Путем варьирования соотношений между компонентами изменяют свойства бронзы. В соответствии с этим существует несколько ее разновидностей, выделяемых на основе легирующих добавок. В их качестве используют:

• олово;
• бериллий;
• цинк;
• кремний;
• свинец;
• алюминий
• никель;
• железо;
• марганец;
• фосфор.

Первой была разработана бронза оловянная (в начале 3 тысячелетия до н. э.). В небольшом количестве данный элемент придает твердость, легкоплавкость, упругость. При повышении его концентрации до 5% снижается пластичность, а при 20% бронза обретает хрупкость. Путем доведения олова до максимальной доли в 33% сплаву придает серебристо-белую окраску.

Материал с бериллием отличается наибольшими упругостью (закаленный) и твердостью, а также химической устойчивостью. Он подходит для обработки путем резания и сварки.

Цинк и кремний повышают текучесть, что актуально для литья, а также придают поверхности устойчивость к истиранию. Кремниево-цинковая бронза характеризуется отсутствием искр при механическом воздействии и хорошим сопротивлением сжатию.

Свинец улучшает устойчивость к коррозии, антифрикционные свойства, прочность, тугоплавкость.

Алюминий повышает плотность, антифрикционные свойства, устойчивость к коррозии и химическому воздействию. Бронза такого состава подходит для резки.

Фосфор используется в совокупности с некоторыми прочими добавками с целью раскисления сплава. Его наличие отражается в названии при содержании более 1% (оловянно-фосфористая бронза).

Введение любых легирующих добавок понижает теплопроводность. Следовательно, чем их меньше, тем сплав по данному показателю ближе к меди, а наиболее легированные бронзы имеют худшую теплопроводность.

Что касается меди, ее содержание определяет не только технологические и эксплуатационные параметры, но и цвет, который имеет бронза. Красная окраска свидетельствует о концентрации меди более 90%. При содержании ее около 85% (наиболее часто встречается) бронза имеет золотистый цвет. Если сплав состоит из меди наполовину, белым цветом он напоминает серебро. Для получения серой и черной окраски нужно сократить процент меди до 35. Такой цвет материала тоже встречается нередко, однако нужно учитывать, что данный сплав может приобрести темную окраску с течением времени в результате воздействия различных факторов (температуры, воды и т. д.). К тому же технологии, позволяющие добавлять в бронзу придающие ей насыщенный черный цвет легирующие элементы, стали применять относительно недавно, а изделия из рассматриваемого сплава такой окраски обширно распространены издавна.

Таким образом, в зависимости от числа элементов данные материалы подразделяют на двух- (один легирующих компонент) и многокомпонентные. Их доля составляет от 2,5%.

Кроме того, существует классификация бронзы, основанная на внутренней структуре, а именно количестве фаз в твердом растворе. Она подразумевает ее разделение на одно- и двухфазные варианты.

Наконец, ввиду обширной распространенности оловянного типа сплав подразделяют на оловянные и безоловянные бронзы.

Производство

Исходным сырьем для бронзы служат чистые металлы либо сплавы, в том числе бронзовые отходы. Второй вариант более обширно распространен, прежде всего, ввиду меньшей стоимости. В качестве флюса, предотвращающего чрезмерно интенсивное окисление расплава металла, применяют древесный уголь. Из всех исходных материалов составляют шихту, рассчитывая ее состав на основе целевых параметров и используемой технологии производства.

Процесс плавки осуществляют в определенной последовательности:

• в предварительно разогретую до необходимой температуры печь (обычно используют электродуговые и электрические устройства ввиду их высокой эффективности) помещают тигель с шихтой;
• после полного прогрева и расплавления металла в его состав включают служащую катализатором фосфористую медь;
• после выдержки добавляют связующие и легирующие компоненты бронзы, перемешивая;
• с целью удаления газовых примесей осуществляют дегазацию путем продувки азотом или аргоном;
• для снижения интенсивности окисления перед разливкой снова добавляют фосфористую медь.

На протяжении всего процесса необходим контроль температурного режима и количества добавляемых в расплав компонентов.

Свойства

Характеристики рассматриваемого материала определяются двумя факторами: составом и структурой.

Как было отмечено, химический состав бронзы разрабатывают с целью придания ей требуемых параметров. Одними из основных среди них являются пластичность бронзы, твердость и прочность. Варьировать первые две характеристики позволяет изменение концентрации олова. Так, его доля в составе бронзы связана прямой зависимостью с твердостью и обратной с пластичностью.

Наибольшее влияние на твердость и прочность оказывает концентрация бериллия. Некоторые содержащие его марки бронзы превосходят по второму параметру стали. Для придания пластичности бериллиевый сплав подвергают закалке. При этом основное значение имеют не количественные показатели содержания веществ, а выраженность создаваемых ими свойств. То есть, при одинаковом количестве двух различных элементов, один из них может изменять характеристики материала в значительно большей степени, чем другой.

Что касается структуры, она определяет вмещающую способность материала по отношению к элементам. Это можно рассмотреть на примере олова. Так, однофазная структура содержит до 6 - 8% данного элемента. При превышении его количеством предела растворимости, составляющего 15%, формируется вторая фаза твердого раствора. Это влияет на баланс твердости и эластичности. Так, однофазные варианты более эластичны, в то время как двухфазная бронза тверже, но хрупкая. Это определяет дальнейшую обработку: материалы первого типа подходят для ковки, а двухфазные сплавы - для литья.

Далее в качестве примера рассмотрены основные характеристики литьевой оловянной бронзы. Ее плотность определяется содержанием олова и при его доле 8 - 4% составляет 8,6 - 9,1 кг/см 3 . Температура плавления равна в зависимости от состава 880 - 1060°С. Теплопроводность данного материала - 0,098 - 0,2 кал/(см*с*С). Это небольшое значение. Электропроводность составляет 0,087 - 0,176 мкОм*м, что также немного. Интенсивность коррозии в морской воде равна 0,04 мм/год, на воздухе - 0,002 мм/год. То есть такая бронза обладает высокой устойчивостью к ней.

Обработка

Существует еще одна классификация бронзы, основанная на технологии обработки, применяемой при производстве из нее каких-либо изделий. В соответствии с этим выделяют два типа сплавов:

• литейные;
• деформируемые.

Литейные бронзы служат для создания отливок сложной конфигурации (деталей различных устройств и т. д.), так как деформируются только в расплавленном состоянии, в то время как деформируемую бронзу обрабатывают способами ковки, прокатывания, резания, производя металлопрокат в виде проволоки, ленты, труб, плит, втулок, прутков. Кроме того, бронза подходит для пайки и сварки.

Дополнительная обработка

Для декоративного эффекта и в защитных целях возможно нанесение на поверхность бронзовых изделий лака, хрома, позолоты, никеля.

Кроме того, для рассматриваемого материала существует специфический способ обработки поверхности, называемый искусственным патинированием. Он основан на процессе естественного старения бронзы, состоящем в формировании пленки зелено-белого цвета карбонатного либо оксидного состава, называемой патиной, в результате воздействия воздуха и содержащихся в нем компонентов. Искусственное создание такого покрытия носит декоративный (придание винтажности) и защитный смысл.

Данную процедуру осуществляют путем нагрева после нанесения на поверхность серного состава. Существует и обратная технология, то есть удаление патины со старых бронзовых изделий.

Достоинства и недостатки

Бронза обладает множеством положительных качеств. Среди них:

• разнообразие свойств и, следовательно, сфер применения;
• возможность создания вариантов для различных способов обработки (литья либо деформирования) в зависимости от потребностей;
• небольшая усадка (0,5 - 1,5%);
• возможность многократной обработки без потери свойств, то есть бронзу можно перерабатывать;
• высокие показатели устойчивости к химическому воздействию среды (воды, воздуха, кислот);
• большая упругость многих вариантов.

Основным недостатком является высокая стоимость некоторых марок, например, оловянной бронзы. Виды другого состава, такие как алюминиевый сплав, значительно дешевле. Таким образом, стоимость рассматриваемых материалов в значительной степени определяется входящими в их состав легирующими элементами.

Применение

Оловянный материал с 2% олова подходит для ковки при нормальной температуре ввиду высокой пластичности. Варианты с его концентрацией 15% характеризуются твердостью и прочностью. Такая бронза имела обширную область применения в древности. Предметы из нее были обнаружены при археологических раскопках. Она служила для производства посуды, оружия, денег, статуй, зеркал, украшений. Однако наиболее известно применение бронзы данного состава для изготовления колоколов, в связи с чем оловянную бронзу до сих пор называют колокольной.

Закаленную бронзу, содержащую бериллий применяют для производства пружин, мембран и рессор.

Для изготовления изделий, эксплуатирующихся в особо неблагоприятных условиях (высокой влажности, химически активных средах и т. д.), используют бронзу, обогащенную алюминием. Она обладает высокими коррозионной стойкостью и прочностью.

В качестве материала для подвергающихся фрикционным и ударным нагрузкам деталей (подшипников и т. д.) подходит свинцовая бронза.

Алюминиево-никелевая бронза особо актуальна для деталей, постоянно находящихся в соленой воде, ввиду высокой коррозионной устойчивости. Это относительно новый материал, который применяют для производства элементов шельфовых нефтяных платформ.

Детали из бронзы

Кроме того, большинство марок бронзы отличается отсутствием магнитности и малой усадкой. Ввиду этого они подходят для производства электротехнических изделий, а также декоративных предметов.

Также многие варианты сплава имеют низкую теплопроводность, вследствие чего их применяют для производства ванн, умывальников, сантехнических деталей.

Наконец, большая часть бронзовых сплавов характеризуется плохой электропроводностью. Одним из исключений является серебряный сплав, близкий по данному параметру к меди.

Помимо названных сфер, бронзу используют в машино-, судо-, авиастроении, для изготовления агрегатов подвижных узлов благодаря износостойкости, химических приборов и трубопроводов ввиду химической устойчивости.

Маркировка

В настоящее время встречается множество марок бронзы. Они отличаются составом, определяющим параметры и сферу применения. Для удобства на основе этого была создана система маркировки, включающая буквенные и цифровые символы. Так, легирующие добавки обозначают буквами, первыми в названии представляющих их химических элементов. Цифры означают содержание компонентов сплава в долях процента. При этом данные обозначения не содержат данных о количестве меди. Данное значение высчитывают как разность между общим составом бронзы и количеством легирующих добавок.

Маркировка бронзы позволяет легко определить требуемую для конкретной задачи марку. Для этого достаточно воспользоваться специальными таблицами. Они содержат данные о составе, параметрах сплава и сферах его применения.

Применяя несложную химическую обработку, на поверхности изделия получают разноцветное защитнодекоративное покрытие. Небольшое изделие погружают в емкость с химическим раствором целиком, крупное обрабатывают кистью, губкой, поролоном. Чтобы полученная пленка держалась на изделии прочнее и не покрывалась налетом, после промывки и просушки ее протирают ветошью, смоченной в машинном масле или в олифе.

Для того, чтобы всякий раз не экспериментировать в ожидании, в поиске для получении необходимого цветового тона на том или ином материале, запаситесь образцами из пластинок стали, меди, латуни, алюминия, обработанных тем или иным раствором с указанием их рецептов.

Декорирование черных металлов

Готовые изделия из черных металлов нуждаются в декоративно-защитных покрытиях, от технологических качеств которых зависят их привлекательность и долговечность.

При обработке черных металлов, особенно кузнечным методом, на их поверхности образуется слой окалины, на первый взгляд, красивого серо-голубого цвета. Но этот покров не защищает металл от коррозии, а является окисью железа.

Имея различную толщину и плотность, он подвержен постепенному отслаиванию от основного изделия, поэтому окалину необходимо удалить. Сделать это можно разными способами. Например, химическим способом, пользуясь раствором соляной кислоты, уротропина и йодистого калия в различных пропорциях. Или механическим - наждаком, металлической щеткой, мелкозернистым напильником, смесью воды с молотой пемзой. После очистки и сушки изделие оксидируют нагреванием его поверхности горелкой или паяльной лампой. На ней образуются цветовые тона от желтого до темно-синего. Получив желаемый оттенок, нагрев резко прекращают. Учитывая различную толщину изделия, оксидированием можно добиться разных цветовых оттенков на разных его деталях. После оксидирования изделие покрывают воском, растворенным в бензине. После сушки полируют волосяной щеткой. Черный цвет металла можно получить натиранием очищенного металла растительным маслом и нагревом до получения пленки нужного оттенка. Масло не должно воспламеняться; разлагаясь от нагрева, оно плотно заполняет поры окислов, образуя надежное покрытие черного или темно-бурого цвета. Изделия садово-парковой архитектуры, которые постоянно подвергаются атмосферному влиянию, покрывают лакокрасочными покрытиями.

Хорошо себя зарекомендовало покрытие автомобильным герметиком, который наносится на грунтовку. Окрасить сталь в темно-синий цвет можно в водном растворе иносульфита и уксусно-кислого свинца: на литр воды - 150 г сульфита и 50 г свинца. Легче окрашивание происходит при нагреве раствора до кипения. С помощью этого раствора латуни придают серебристо-голубой оттенок.

Известна строгая красота вороненой стали, когда металл приобретает иссиня-черный цвет, как крыло ворона. В то же время воронение - один из лучших способов защиты от коррозии. Наряду с отполированным до Зеркальной поверхности серебром и канфаренным золотом вороненое железо почиталось геральдическим металлом. Именно такие виды декоративной обработки применялись для произведения гербов, а также художественного царского или княжеского оружия.

Для получения черной с синим отливом стали в литре воды растворяют 100 г двухромовокислого калия, в обиходе у мастеров называемого хромпик. Стальное изделие выдерживают в этом растворе 20 минут и высушивают над пламенем или жаром высокой температуры. Появляется серо-бурый оттенок. Повторяя воронение, достигают вороненого цвета.

Черную матовую поверхность получают также химическим оксидированием в растворе такого состава: на литр воды 80 г гипосульфата натрия (поташ), 60 г аммония, до 7 г ортофосфор-ной кислоты, 3 г азотной кислоты.

Темно-коричневый цвет металла получают оксидированием в литре воды 15 г хлористого железа, 30 г железного купороса и 10 г азотнокислой меди. Металл начинает менять окраску на бурый цвет. Повторение оксидирования приведет к густому черно-коричневому цвету.

Оксидирование при комнатной температуре длится до часа, с подогревом оксидирующего раствора - сокращается втрое.

Синий цвет стали получают оксидированием в растворе 120 г воды по 30 г хлорного железа, азотной ртути, соляной кислоты и 120 г спирта; при 20-градусной температуре время оксидирования занимает 20 минут.

Перед любым способом оксидирования слой окиси необходимо декапировать химическими растворами (3-5-про-смоловым раствором в воде соляной или серной кислоты), а также чисто обезжирить ацетоном или бензином. Эти операции для избежания жировых пятен или иного загрязнения поверхности. Изделия обрабатывают в растворах на проволочных подвесках и промывают под струей воды для смывания кислоты.

Кроме химического оксидирования пользуются и термическим методом декорирования черных металлов, а также цветных, из которых изготавливаются изделия, предназначенные для пользования в сухом помещении.

При нагреве изделия газовой горелкой на нем меняются оттенки побежалости (цветовой изменчивости) - от соломенного до черного. На необходимом цвете мастер прекращает термическое тонирование металла. Для оксидирования путем нагрева поверхности изделия в индивидуальной мастерской применима простейшая газовая горелка с деревянной ручкой, соединенная гибким шлангом с газовым баллончиком. Такую горелку можно изготовить самому. Самодельная горелка состоит из сопла, пробки и капсюля (как и в горелке газовой плиты), трубки и ручки. Сопло (с внутренней нарезкой) и пробку (с внешней резьбой) проще всего изготовить из латуни на токарном станке. Сбоку в сопле высверливаются отверстия для подачи воздуха. В пробке, которая соединяется с соплом резьбой, сверлят два отверстия и также делают резьбу в них для трубки и капсюля. Ручка одевается и закрепляется на трубке, которая соединяется с гибким шлангом резьбой. Подачу (силу) газового пламени регулируют краником на баллоне. При работе с газовой горелкой необходимы меры предосторожности: нужно следить, чтобы не произошло каких-то побочных возгораний, не было утечки газа и не возникло взрыво- и пожароопасных ситуаций. Цветовой гаммы, тонирования, цветовых переходов можно достичь умелым пользованием горелкой. Таким способом тонируются как чеканные, так и другие изделия или произведения смешанных техник. После термической обработки изделия покрывают восковым слоем (воск с растворителем) и полируют войлоком и фетром.

Олифо-масляный обжиг обычно применяют для нанесения декоративно-защитного черно-коричневого покрытия на изделия из чугуна, получаемые литьем,- скульптурные произведения, фигурные решетки для ограды парков, цветников и другие. Изделия смачивают олифой, а затем прокаливают. Такой способ декорирования применяется и для произведений, созданных художественной ковкой, поскольку в кузнечном деле при работе с черными металлами мастеру нередко приходится натыкаться на ржавчину. В зависимости от степени поражения ржавчину выводят механически или растворителями соответствующей интенсивности. Частично пораженные участки металла зачищают наждаком, предварительно смочив их керосином. Ржавчину, охватившую большую площадь, удаляют раствором на основе фосфорной кислоты, содержание которой определяет его интенсивность. Раствор наносят приготовленным тампоном на держаке, а после высыхания место ржавчины обрабатывают железной щеткой.

Рецепты растворов различной концентрации

Слабый : в литре воды 15 г концентрированной фосфорной кислоты, 5 г бутилового или этилового спирта;

Средний : 700 г воды, 200 г фосфорной кислоты, 160 г технического спирта, 70 г стирального порошка.

Сильный : на 100 г воды 275 г фосфорной и 15 г винной кислот, 6 г азотнокислого калия, 3 г хромового ангидрида, 8 г фосфата цинка и 3 г тиокарбамида.

Для удаления ржавчины с произведений, имеющих художественную ценность, для их реставрации применяются щадящие растворы, способные удалить ржавчину и минимально повредить основную часть реставрируемого изделия. Приготовление таких растворов осуществимо в частной мастерской. Это почти что естественный, минимально химизированный препарат, который готовится на 5-процентном растворе соляной кислоты из измельченных листьев и стеблей лекарственных трав - чистотела, алтея, тысячелистника, а также томатов и картофеля.

Кислотный раствор должен покрывать измельченную травяную массу. Накрытая крышкой, эта настойка выдерживается 7-10 дней. После этого приготавливают раствор для травления ржавчины, смешивая 5 г полученного в результате настаивания экстракта, 40 г концентрированной соляной кислоты и 75 г воды. Эти пропорции при необходимости легко изменяются для получения еще более щадящего травильного раствора: 10 г экстракта, 20 г кислоты, 100 г воды (обратно пропорциональное изменение).

Защитное тонирование цветных металлов и сплавов

Особенно восприимчивы к тонированным покрытиям медь и ее сплавы: латунь и бронза.

Черный (серый) цвет меди и латуни можно придать с помощью разных оксидирующих растворов.

Получают серную печень сплавлением в фарфоровой чашке одной части порошковой серы с двумя частями сухого поташа в течение 15-20 минут. При реакции с воздухом происходит взаимодействие компонентов расплава. Хранить спеченную с поташом серу дольше в крупных кусках - лучше сохраняется активность этого спечения - в сосудах темного стекла, герметично закрытых. Водный раствор серной печени (полисульфид калия, используемый и для оксидирования серебра с целью придания ему стойкой пленки сульфида) готовят из 10-15 г серной печени на литр воды (хранить не более суток). Тонируют изделие погружением в растворили обмакиванием ветошью, тогда нанесение раствора на изделие легче контролировать, а, значит, и регулировать глубину окрашивания поверхности металла.

Черный цвет меди придают и раствором такого состава: на 100 мл воды - 0,9 г едкого натра и 0,3 г персульфата аммония - при температуре не более 100ºС.

Старые мастера осуществляли чернение меди по такому рецепту: раствор сернокислой меди смешивают в равном количестве с нашатырным спиртом (смесь приобретает яркосиний цвет), изделие опускают в него на несколько минут, затем, вынув, нагревают, пока медь не почернеет.

Такая же процедура и в таких составах: раствор чистой меди в азотной кислоте; насыщенный раствор сернокислой меди с таким же количеством углекислой соды, затем после получения осадка углекислой меди жидкость раствора сливают, а промытый осадок растворяют в нашатыре.

Чернение меди можно осуществить и опустив изделие в раствор хлорного железа в соотношении одной его части на одну часть воды.

Серую окраску получают в растворе 2-3 г поваренной соли и такого же количества серной печени в литре воды.

Наиболее насыщенного цвета оксидных пленок на меди - от светло-коричневого - до коричнево-черного - можно получить, приготовив раствор в сочетании сернистого аммония с серной печенью соответственно в различных дозах - от 5 до 15 г.

Шоколадный цвет меди и латуни можно придать в растворе хлорида калия, сульфата никеля и сульфата меди - соответственно 4,5 г, 2 г и 10,5 г на 100 мл воды при нагревании раствора до 100ºС.

Коричневый цвет с красноватым оттенком получают в растворе 2,5 г пятисернистой сурьмы в литре 4-процентного едкого натрия.

Красно-коричневый цвет латуни придает водный раствор хлористого цинка и медного купороса в равном соотношении частей цинка и купороса.

Коричневый и черный цвет на латуни получают обработкой изделия раствором 60 г гипосульфата и 5 г азотной, серной или соляной кислоты в литре воды. Такой раствор оказывает тонирующее действие лишь 20 мин.

Оливковый и черно-коричневый цвет придаст латуни обработка раствором хлорокиси меди и нашатыря.

Латунь становится черной в следующем растворе: в литре воды смешивают 2 ложки хлорокиси меди с двумя третями водного аммиака; этот раствор нужно быстро размешать и закупорить. Получится смесь зеленоватого цвета, а после выпадения осадка - сине-зеленого; в этом растворе и тонируют латунь; при этом сплав не теряет своего блеска. Длительность обработки не превышает нескольких секунд.

Оранжево-красным за несколько минут латунное изделие сделает раствор 5 г сернистого калия в литре воды.

В старину латуни придавали и иные, казалось бы, совершенно неожиданные для этого сплава цвета.

Фиолетовый цвет получали погружением изделия в раствор хлорной сурьмы; шоколадно-бурый - обжигом окисью железа и последующей полировкой свинцовым блеском.

Цвет античной патины произведениям из меди, бронзы и латуни можно придать обработкой их в растворе 50-250 г хлористого аммония и 100-250 г углекислого аммония в литре воды. Также возможно сделать это следующим составом: 64 г хлористого аммония, 132 г среднеуксуснокислой соли и меди и литра 5-процентной уксусной кислоты.

Серо-зеленую тонировку создают раствором из пяти компонентов: 50 г серной печени, 75 г хлористого аммония, 50 г уксусной соли железа, 60 г аммония, 35 г уксусной 5-процентной кислоты на литр. Черно-зеленый цвет получают заменой уксусной соли железа уксусной солью меди.

Сине-зеленый, близкий к малахитовому, цвет создаст такой раствор: 40 г хлористого аммония, 160 г хлористого натрия, 120 г виннокислого калия и 200 г азотнокислой меди.

Лазурный цвет латуни придаст несколько минут пребывания в растворе 3 г ацетата свинца, 6 г гипосульфита (тиосуль-фита натрия) и 5 г уксусной кислоты в 100 мл воды при температуре 80ºС.

Медь станет зеленой в растворе 20 г нитрата меди, 30 г нашатырного спирта, 40 г углекислого аммония, столько же ацетата натрия в 100 мл воды (ацетат натрия - смесь соды с уксусом).

Аммоний в индивидуальной мастерской можно тонировать несколькими способами. Опишем доступные частному мастеру, поскольку электрохимическая обработка этого металла требует специального оборудования.

Изделие, предварительно обработанное щелочью (едкий калий или натрий), промывают и обрабатывают в виннокислом калии со щелочью, затем погружают в раствор из 130 г медного купороса или 5 г хромовокислого цинка, 3-5 г азотной кислоты и 15 г фтористого цинка, размешанных в литре воды; алюминий приобретает цвет от желтого до золотистого.

Также существует способ тонирования алюминия в золотистый цвет. Покрытый слоем расплавленного парафина алюминий обжигают паяльной лампой.

Иногда изделие натирают олифой или растительным маслом и держат над коптящим факелом из толи или рубероида, выделяющих смолистую сажу, частички которой прочно соединяются горячей олифой, образуя серный цвет покрытия, причем пламя не должно касаться металла.

Прокаливанием тонируют и натертые олифой или растительным маслом изделия. Полученная блестящая пленка определенного цвета надежно защитит металл от коррозии и придаст алюминию пикантный декор.

Покрытые растительным маслом изделия обретут оливковый цвет, олифой - красно-коричневый или коричнево-черный.

Самый простой способ тонирования алюминия с одновременным предохранением от коррозии - покрытие изделий масляными красками. Варьирование цветовой гаммы здесь самое богатое. Но такой способ применим только для алюминия.

А вот прокаливание применяют при декоре стали и чугуна.

Свинец окрашивают в серый (темно-серый) цвет лимонной или уксусной кислотой при помощи тампона на деревянной палочке. Обычно из этого металла и его сплавов гарта и баббита изготавливают небольшие изделия методом литья. Окрашенное до нужной тонировки изделие моют под краном и сушат.

Известно, что некоторые растения (травы) в своем соке содержат различные кислоты. Так, в соке чистотела содержится более 4 процентов органических кислот, в том числе и лимонная, а также хелидоновая, яблочная и янтарная; попадая на кожу, он вызывает раздражения, ожоги. Сок чистотела применяют для чернения мелких изделий из различных металлов, в том числе и из свинца и цинка.

Тонирование цинка производят в разные цвета благодаря хорошей реакции с другими веществами, дающими окрашенные соединения. Цинк гравируется, хорош для литья, и, как уже сказано, удобно тонируется. Цинку придают в числе других декоров вид старого серебра.

Серый цвет получают слабыми растворами кислот. Например, чайная ложечка лимонной кислоты и столько же медного купороса на стакан воды. "Лимонку" можно заменить, цвет дает обработка раствором, в составе которого 1 часть винной кислоты, 2 части соды и 1 часть воды. Этот раствор смешивают с глиной, обмазывают изделие, а после высыхания моют в воде.

Коричнево-бронзовый цвет получают составом из 1 части медянки и 5 частей кислоты. Поверхность также натирают смесью, просушивают и смывают ее.

Медный цвет цинку дает смачивание купоросом, поскольку цинк активнее меди.

Если протереть цинк соляной кислотой с песком (в роли абразива для подготовительной очистки), а затем окунуть в раствор из 3 частей вино-каменномедной соли, 4 частей едкого натра и 48 частей дистиллированной воды 10градусной температуры, то, в зависимости от времени пребывания цинка в растворе, на нем можно получить совершенно разные цвета: 2 мин - фиолетовый, 3 мин - темно-синий, 4-5 мин - золотисто-желтый, 8-9 мин пурпурно-красный.

Синий цвет цинка можно получить и раствором 6 г сернокислого никеля и такого же количества хлорида аммония в 100 г воды.

Зеленым цинк становится в таком растворе: 10 частей сульфата меди, столько же винной кислоты, 12 частей воды плюс растворенной в воде едкий натр (1:15) - 24 части.

Цинк можно сделать и черным; для этого металл нужно обработать раствором, в который входят следующие компоненты: 2 части нитрата меди, 3 части оксида меди, 8 частей соляной кислоты и 65 частей воды.

Такими способами можно тонировать (окрашивать, патинировать) не только чистый цинк, но также и оцинкованное железо.

И в заключение раздела о декоративной отделке из металла. При необходимости высветлить какие-то фрагменты рельефа чеканки, детали скульптурного металлического произведения или изделия, исполненные в другой технике художественной обработки металла, эти части протирают тампоном с мелким кирпичным порошком (в качестве тонкого абразива, удаляющего загрязнение окислы), смоченным тонирующим раствором для создания начальной тонировки - ровного идеального чистого слоя грунтовки. Особенно такой метод подходит для отделки рельефных изделий.

Добиваться пленки абсолютно черной (непрозрачной) - ни к чему: какого бы цвета не было покрытие, металл все равно должен как бы проглядывать сквозь него, намекая даже через декор на свой первозданный облик.