Оксидирование и патинирование

Готовую чеканную композицию можно оставить в натуральном металлическом цвете исходной бляшки, но можно и "состарить" ее, затемнить, подвергнуть химической обработке с последующей шлифовкой, полировкой, а если потребуется, с покрытием лаком.

Некоторые химические реакции приводят к образованию на поверхности бляшки окисей и закисей металлов, т. е. кислородных соединений. Этот процесс называют оксидированием.

Нередко химические элементы, взаимодействуя с металлом и сплавом, способствуют появлению сернистых или хлористых соединений. Процесс образования таких соединений называют патинированием. Если окунуть металлическое изделие в подготовленный раствор, оно буквально на глазах меняет цвет. Сверкающий прокатный лист за несколько секунд приобретает облик старинного изделия. При помощи химических реакций создатель произведения может усилить выразительность композиции. Затемненный фон отступает на задний план, подчеркивается высота рельефа; одни детали смягчаются, другие, наоборот, начинают резче контрастировать; уменьшается блеск на второстепенных участках - это позволяет добиться единства изображения.

Большинство химических соединений, которые применяют для патинирования и оксидирования металлов, токсичны и опасны для человека. Поэтому хранить их нужно в сосудах с притертыми пробками, а все работы, связанные с выделением ядовитых и горючих паров и газов, следует проводить в вытяжном шкафу. Дверцы шкафа должны быть слегка приоткрыты.

Для каждого металла и сплава, применяемого в чеканке, существуют определенные химические соединения, обогащающие цветовой тон.

Перед изменением цвета металла необходимо провести некоторые подготовительные операции. Чтобы удалить остатки смолы, изделия из металла отжигают, отбеливают в кислотах слабой концентрации (5-15%), хорошо промывают и просушивают в опилках. Металлические художественные изделия ни в коем случае нельзя протирать полотенцем. Далеко не зря мастера искали столь своеобразный способ просушивания изделий. Полотенцем стираются непрочные патинирующие пленки, не закрепленные лаком, остается влага в углубленных рельефах, ткань зацепляется за высокие выступы и может погнуть их. Кроме того, о необработанные края можно порезать руки. Опилки быстро и равномерно оттягивают воду от металлической поверхности.

Обратимся теперь непосредственно к рецептам и способам декоративной отделки поверхности наиболее распространенных и легко доступных металлов и сплавов.

Химическая обработка меди. Для изменения цвета красноватого металла чаще всего пользуются патинированием серной печенью и сернистым аммонием или оксидированием азотной кислотой.

Патинирование серной печенью. В состав серной печени входят поташ и сера. Сера горюча, поэтому требует аккуратности в обращении. Ее пары с воздухом образуют взрывчатые смеси. Хранить серу нужно в сухом месте, изолированном от окислителей (серной кислоты, марганцевокислого калия, бертолетовой соли). Дозы поташа и серы могут быть различными. Чаще всего смешивают 1 часть серы с 2 частями поташа. Ссыпанные вместе, оба порошкообразных вещества тщательно перемешивают, помещают в металлический сосуд с ручкой и ставят нагреваться. Содержимое сосуда рекомендуется помешивать. Сплавление реактивов происходит в течение 15-25мин. При реакции образуется темная масса серной печени. От высокой температуры сера тлеет сине-зеленым огнем. Это не должно вызывать беспокойства, так как патинирующие свойства серной печени сохранятся. Готовую горячую массу заливают водой, в которой растворяется образовавшийся расплав. Вода приобретает интенсивный черный цвет.

В горячий водный раствор серной печени опускают предварительно обработанные медные изделия. Если лист большой и в сосуд не входит, его поливают сверху раствором или смазывают мягкой кистью.

Медь чернеет очень быстро. От взаимодействия ионов серы с металлом образуется сульфид меди. Эта соль черного цвета, нерастворимая в воде и в разбавленных кислотах.

Реакция идет быстрее и патинирование будет качественнее, если пластинку предварительно нагреть. (Следует пользоваться не открытым огнем, а электроплиткой.) Затем пластинку промывают в теплой проточной воде и слегка протирают выпуклые места пемзовым порошком. В углублениях получается черный цвет, на наклонных поверхностях - сероватый, на выпуклостях - блестящая красная медь. Создается имитация под старину.

Водный раствор серной печени может воздействовать и на изделия из серебра или гальваническим способом посеребренные. Они также покрываются черным налетом.

Если патинируется не чеканка, а изделие с узором из горячей эмали, то не рекомендуется всю поверхность покрывать раствором серной печени, так как может произойти замутнение эмалевого глянца. В этом случае изделие как бы расписывают кисточкой в тех местах, которые хотят запатинировать.

Использовать раствор серной печени рекомендуется в течение суток. Серную печень можно заготовить впрок и расходовать малыми дозами. Расплав серы и поташа выливают на негорючую поверхность, остужают, а затем разбивают на куски и хранят в сосуде с притертой пробкой. Готовят раствор печени из расчета 5-20 г порошка на литр воды.

Патинирование сернистым аммонием. Почернение металла наблюдается при патинировании меди сернистым аммонием. В литре воды разбавляют 20 г сернистого аммония. В полученный раствор опускают изделие или поливают сверху и протирают кистью. Работу осуществляют в вытяжном шкафу. Находящиеся в водном растворе сернистого аммония ионы серы взаимодействуют с ионами меди. Образуется сульфид меди черного цвета.

Интенсивность патинирующего налета на металле может быть различного оттенка, от светло-коричневого до черного. Регулируют цвет, изменяя температуру нагревания пластинки перед патинированием. Если нужно очистить изделие от естественного цвета металла, поступают так: опускают его в смесь азотной и серной (10-15%) кислот. К азотной кислоте добавляют серную для увеличения концентрации, так как она обладает свойством притягивать влагу. При смешивании концентрированной серной и азотной кислот происходит реакция с выделением большого количества тепла, и толстостенные сосуды могут лопнуть. Поэтому нужно пользоваться только тонкостенной химической посудой. От медной пластинки, опущенной в смесь кислот, мгновенно отпадает патинирующая пленка и черный цвет исчезает. При работе с концентрированными кислотами следует соблюдать следующие предосторожности:

а) разливать их через воронку под тягой;

б) при разбавлении концентрированных кислот вливать кислоту порциями в воду и слегка перемешивать. Азотная и серная кислоты являются особо опасными веществами. Они вызывают сильные ожоги. Хранить кислоты рекомендуется в стеклянных сосудах вдали от горючих материалов.

Работать с ними разрешается детям только под наблюдением. При соблюдении правил техники безопасности работа с химикатами не представляет угрозы. Все случаи травм связаны, как правило, с нарушением правил.

Если капли концентрированной кислоты все же попали на обнаженные участки тела, требуется быстро обмыть обожженное место большим количеством воды (подставить под кран), а затем протереть 3%-ным раствором соды или 5%-ным раствором бикарбоната натрия или питьевой соды.

Оксидирование меди азотной кислотой. Этот способ прост и надежен, но требует осторожности, так как работа ведется концентрированной кислотой. Кусочком ваты, привязанным на деревянную палочку или зажатым пинцетом, наносят на поверхность слой концентрированной азотной кислоты и нагревают пластину. По мере повышения температуры меняется цвет поверхности от зеленовато-синего до черного. Металлический рельеф покрывается равномерной чернотой. Остывшее изделие промывают под краном, а затем для большей выразительности высвечивают выпуклые элементы композиции. Для этого кусок фетра или толстой шерсти смачивают в бензине, натирают пастой ГОИ и с нажимом несколько раз проводят по лицевой стороне металлического изделия. Затем насухо протирают суконкой. Следует помнить, что соли меди ядовиты даже при вдыхании пыли. Поэтому после работы руки нужно тщательно вымыть.

Патинирование и оксидирование латуни. У латуни диапазон оттенков, получаемых при химической обработке, весьма велик: желтый, оранжевый, красный, голубой, фиолетовый, синий, черный. Причем разнообразия красок можно добиться на поверхности одной бляшки.

Наряду с интенсивными, яркими, хроматическими цветами латунь можно запатинировать в ахроматические, светло- или темно-серые и черные тона.

Патинирование с помощью триосульфата натрия и азотной кислоты. В эмалированную, пластмассовую или капроновую посуду наливают 0,5 л горячей воды и насыпают в нее 20-30 г триосульфата натрия, более известного под названием гипосульфита (фиксаж для фотопленки). Если в этот раствор добавить немного (примерно два наперстка) какой-нибудь кислоты, например азотной, появляется запах сернистого газа и через некоторое время прозрачная жидкость становится мутно-желтой с легким зеленым оттенком от выделяющейся серы. Срок действия патинирующего раствора очень мал, всего 15 мин. В раствор опускают латунь и наблюдают за потемнением поверхности. Предварительно прогретая в струе горячей воды пластинка, опущенная в раствор, быстро темнеет, приобретая серовато-синие или коричневато-фиолетовые оттенки, сменяющие один другой.

Запатинированную пластинку вынимают пинцетом или руками, на которые надеты резиновые перчатки, и, промыв в горячей воде, протирают щеткой с песком всю плоскость металла, как бы нанося химическую грунтовку на фон. Затем пластинку вновь опускают в раствор для получения окончательного цвета. За изменениями окраски пластинки наблюдают, слегка наклоняя сосуд, чтобы из непрозрачного раствора время от времени проглядывал металл.

Когда нужный цвет достигнут, изделие вынимают, промывают в горячей воде и, взяв на мокрые пальцы пемзового порошка, очень осторожно (пленка очень непрочная) протирают выпуклые места, обнажая чистый металл. Пемза легко снимает патину с мокрой пластинки. Смывают пемзовый порошок водой.

После просушивания в опилках изделие как бы припорошено мутноватым налетом. Чтобы вернуть чеканке металлический блеск, ее протирают швейным маслом или покрывают бесцветным лаком. Изделие можно считать готовым.

Патинирование смесью растворов триосульфата натрия и уксуснокислого или азотнокислого свинца. Такой способ патинирования позволяет получить на поверхности латунного изделия все радужные оттенки: желтый, оранжевый, малиновый, фиолетовый, синий.

Патинирование идет следующим образом. В одном литре горячей воды растворяют 130-150 г триосульфита натрия. В другом сосуде в таком же количестве воды растворяют 35-40 г уксуснокислого или азотнокислого свинца. Оба раствора сливают в одну посуду. Раствор нагревают до 80-90° Сив него опускают отбеленную, протравленную в азотной кислоте и хорошо промытую латунную пластинку. На поверхности металла быстро сменяются оттенки: желтый переходит в оранжевый, тот, в свою очередь, сменяется красно-малиновым, затем фиолетовым. Дальше пластинка постепенно синеет, подергивается сероватым налетом, чернеет, и реакция прекращается. Все перечисленные цвета возникают непрерывно. Время существования каждого из них недолго. Поэтому, как только на пластинке прояснился нужный цвет, ее следует немедленно вынуть, промыть и просушить.

Если изделие вынуть из раствора, промыть, а потом опустить какой-нибудь участок вновь в раствор, затем опять вынуть, промыть и вновь окунуть в патинирующую смесь, получатся интересные радужные расцветки с относительно резкими линиями перехода. Если же изделие вынимать из раствора постепенно, то цвета будут мягко переходить друг в друга. Эти способы надо знать, чтобы добиваться задуманного эффекта.

Изменение цвета латуни под влиянием хлористой сурьмы. Далеко не всем нравятся яркие цветовые тона на металле, да они и не всегда уместны. Иногда металл необходимо лишь зачернить. Для этого мастера чеканки довольно широко используют хлористую сурьму. Ее наносят кистью на готовую пластинку и натирают кистью или жесткой щеткой.

Работают в резиновых перчатках. Пластинка окрашивается в черный бархатистый цвет. В зависимости от концентрации раствора и длительности обработки получаются цвета от светло-серого до бархатисто-черного. При получении нужного цвета пластинку хорошо промывают и просушивают. Закреплять лаком пленку не следует, так как она прочна.

Оксидирование азотной кислотой. Покрытая слоем кислоты, латунная пластинка по мере нагревания окрашивается в голубовато-зеленый цвет, так как при этом образуется азотнокислая медь. При дальнейшем повышении температуры происходит разложение азотнокислой меди. На чеканке появляется налет черного цвета. Изделие охлаждают, тщательно промывают и высушивают. Окисная пленка прочно, надежно скреплена с металлом. В зависимости от замысла создатель чеканки может остановить реакцию на любой стадии. Чтобы сохранить нужный оттенок, достаточно прервать нагревание и быстро и тщательно промыть и просушить пластинку. Высветляют выпуклые участки таким же способом, как и на меди, т. е., смочив кусок войлока бензином, натирают пастой ГОИ. Правила техники безопасности те же.

Декоративная отделка алюминия. Обработка алюминиевых изделий и проще, и сложнее, чем медных и латунных. Дело в том, что алюминий отлично принимает различные цветовые оттенки при электрохимическом оксидировании, так называемом анодировании. Образуется декоративная пленка, которая защищает металл от коррозии и придает ему более эстетичный вид.

Алюминиевые изделия весьма удачно чернятся и обычными красителями: тушью, черным спиртовым лаком, мелкой графитной пудрой, копотью березовой коры и другими тонирующими элементами. После чего их протирают керосином, полировочной пастой или денатурированным спиртом.

Хорошие результаты по патинированию алюминия могут быть получены и другим, "нехимическим" способом.

Готовую алюминиевую чеканку протирают тряпочкой, смоченной ацетоном, удаляя остатки смазки и жировые пятна от рук. Затем просохшую чеканку смачивают растворителем (это может быть пинен, очищенный керосин, Уайт-спирит или любой другой стандартный растворитель, употребляемый в живописи) и обжигают паяльной лампой.

Надо иметь в виду, чем больше растворителя на чеканке, тем чернее будет патина (от въевшихся в металл продуктов сгорания). Если нужно получить слегка затемненный рельеф, чеканку равномерно протирают щетинной кистью, смоченной в растворителе. Чтобы получить совсем черный налет, чеканку не протирают, а обильно смачивают растворителем. При этом с выступающих частей рельефа снимают лишний растворитель сухой тряпицей. Лишь в углубленных местах оставляют неглубокие лужицы. Чеканку в этом случае располагают горизонтально (чтобы не стек растворитель) и обжигают 4-5 мин паяльной лампой. Пламя нужно постоянно перемещать по всей плоскости, так как от сильного нагревания алюминий разрушается.

Когда чеканка остынет, высветляют выпуклые места. Их протирают тряпочкой, смоченной швейным или другим жидким маслом, смешанным с мелким абразивным порошком. Вместо абразивного порошка можно использовать абразивную пыль, скапливающуюся в корытце под наждачным кругом. После этого чеканку нужно тщательно протереть сухой тряпицей, удалив следы порошка. По внешнему виду и прочности патина не отличается от химической. Этот способ значительно безопаснее, так как школьникам не приходится обращаться с концентрированными кислотами.

Что же касается химического метода чернения алюминия, здесь еще нет стабильных, общепризнанных рецептов патинирования и оксидирования. Наиболее простым и надежным является тонирование по рецепту, разработанному сотрудниками кафедры художественной обработки металла Московского высшего художественно-промышленного училища (бывшего Строгановского).

В одном литре концентрированной соляной кислоты при постоянном помешивании разводят 200 г электролита медной кислой ванны. В этом растворе патинируют алюминий. При погружении в раствор алюминиевой чеканки жидкость сильно нагревается, бурлит, кипит. Выделяются пузырьки водорода. Чеканка быстро покрывается густым черно-бархатным налетом. В процессе работы раствор слабеет. Его необходимо периодически обновлять. Чернение происходит быстро, бурно, активно, в считанные секунды. Изделие -вынимают, хорошо прополаскивают в теплой, проточной воде, протирают мокрой поролоновой губкой с кварцевым песком или пемзовым порошком, снимая лишнюю чернь с выступающих рельефов. Выпуклости становятся плотно-серыми, а пониженные участки темнеют матово-черной глубиной. Чеканка становится похожей на старинное почерневшее серебро.

Для того чтобы выявить благородную, черно-серую поверхность оксидированного рельефа, начисто отшлифовывают и отполировывают кромки. Сверкание полированного торца и матовая плоскость создают выразительный эффект. Изделие, высушенное и протертое машинным маслом, можно считать законченным.

Патинировать и оксидировать можно не только чеканные рельефы. Эти процессы аналогично используются в самых различных видах художественной обработки металлов для декоративного оформления изделий.