Термическое и химическое окрашивание металлов

Убытки, причиняемые коррозией огромны. Как же можно с ней бороться?

Самый простой способ подсказывает сама природа. Поверхность металла можно покрыть плёнкой окисла этого же металла. Плёнка может быть очень тонкой, почти незаметной, но при этом хорошо защищать метал от дальнейшего окисления. Хороший пример здесь – алюминий. Он быстро покрывается слоем оксида. Сквозь этот плотный слой кислород не может проникнуть в толщу металла и окислить его.

На железе оградительную оксидную плёнку можно создать прокаливанием. Возьмите железный гвоздь и подержите в пламени газовой горелки примерно одну минуту, пока гвоздь не приобретёт желтоватый цвет. Потом возьмите несколько других гвоздей и также прокалите их в пламени газовой горелки – один гвоздь две минуты, второй – три, третий – пять. После прокаливания гвозди приобретают соответственно красную, синюю и серо-зеленую окраску. В зависимости от времени термообработки увеличивается толщина (и цвет) защитной пленки окислов железа.

Надо сказать, что пленка окислов не очень-то эффективна для защиты железа от коррозии. В основном здесь работает непосредственно прилегающий к поверхности металла слой FeO, другие слои более рыхлые и поэтому легко пропускают кислород, воду и растворы электролитов.

Нанести на поверхность железа защитную пленку можно и другим способом — обработав ее концентрированной серной или азотной кислотой. Очистите наждачной бумагой два гвоздя и один из них поместите на несколько минут в концентрированную азотную кислоту. Промойте оба гвоздя водой и опустите их в стакан с разбавленной серной кислотой. Вы увидите, что гвоздь, побывавший в азотной кислоте, не будет реагировать с серной кислотой, в то время как необработанный гвоздь энергично выделяет из нее пузырьки водорода. Стоит заметить, что степень окисления железа азотной кислотой весьма непростым образом зависит от концентрации кислоты и достигает максимума, когда концентрация примерно 40-процентная.

Теперь проведите химическое оксидирование железа или стали. Для этого в стакане воды растворите примерно 150 граммов едкого натра (осторожно — это весьма агрессивное вещество!), 10 граммов азотнокислого натрия и 40 граммов азотистокислого натрия. Раствор нагрейте до кипения в металлической кастрюле (будьте очень осторожны!) и примерно на полчаса опустите в него очищенный железный предмет. После промывки водой железо приобретет сине-черный цвет.

Чтобы получить красно-коричневый цвет, растворите и стакане воды около 5 граммов хлорного железа и нанесите этот раствор дважды с промежутком в несколько часов на железный предмет. Образующийся налет протрите железной щеткой и еще раз нанесите раствор.

Черно-коричневый цвет можно получить так. Нагрейте железный предмет в кипящей воде и опустите ненадолго в раствор бихромата калия в воде (20 граммов соли на стакан воды), высушите предмет на воздухе и подержите 1—2 минуты над газовой горелкой. Повторяя эту процедуру несколько раз, вы получите коричнево-черную или чисто черную окраску.

Можно наносить на легко окисляющиеся металлы не окисные пленки, а слои других, труднее корродирующих металлов. Широко распространены покрытия из никеля, хрома, олова; с точки зрения химика, ту же роль выполняют серебряное и золотое покрытия. Покрывать металлы можно и неметаллическими составами-красками, лаками, смолами, цементами. Часто поверхность железа фосфатируют, то есть покрывают слоем не растворимого в воде фосфата железа.

Есть и такой остроумный способ защиты от коррозии. Вспомните: электрохимическая коррозия железа сопровождается переносом электронов от железа, в результате чего железо растворяется, в раствор переходят ионы Fe2+. Если подключить к этой системе еще один металл, более активный, чем железо, например, цинк, то электроны будет поставлять именно цинк и именно он будет растворяться, сохраняя железо. Вот почему оцинкованное железо трудно поддается коррозии.

ХИМИЧЕСКОЕ ОКРАШИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Перепечатываем из старинных журналов некоторые рецепты окрашивания металлов. Предупреждаем тех, кто пожелает воспользоваться этими рецептами: при работе с такими едкими и ядовитыми веществами, как азотная и серная кислота, едкий натр, медный купорос, хлорная сурьма, необходимо соблюдать предельную осторожность!

Приводим современные названия веществ в приводимых рецептах: сурьмяное масло — треххлористая сурьма; серноватисто-натровая соль — серноватистокислый натрий; свинцовый сахар — уксуснокислый свинец; углекислая окись меди (она же углемедная соль) — основной карбонат меди; молочный сахар — лактоза; уксусномедная соль (она же ярь-медянка) — основная уксуснокислая медь; винно-каменно-медная соль — медное производное виннокаменной кислоты.

Придание железу каштанового – бурого цвета. Наливают 16 капель азотной кислоты в фарфоровый сосуд, нагревают последний, прибавляют 32 капли сурьмяного масла, затем 16 капель тонкого оливкового и кипят до полного соединения масла с остальными веществами. Подогретые и предварительно очищенные железные предметы покрываются этой протравою, оставляются на 12 часов, обтираются щеткою, снова подогреваются, покрываются протравою и снова протравляются еще раз 12 часов. Такую операцию повторяют в третий раз, после чего обмакивают шерстяную тряпку в костяное масло и натирают предметы до получения ими желаемого блеска. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 2).

Блестящая чернь на железе получается нанесением при помощи волосяной кисточки кипяченого раствора серы в скипидаре. По испарении последнего остается тонкий слой серы, который соединяется с металлом самым тесным образом при нагревании на газовой горелке. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 20).

Чернение меди. Приготовляют насыщенный раствор сернокислой меди и прибавляют к нему столько нашатырного спирта, чтобы смесь приняла прекрасный яркий прозрачный синий цвет. Обрабатываемая вещь опускается в этот раствор на несколько минут, затем вынимается и слегка нагревается, пока не почернеет. Более прочное чернение получается, если медную вещь погрузить в насыщенный раствор металлической меди в азотной кислоте и затем слегка нагреть. Иначе: приготовляют насыщенный раствор сернокислой меди и прибавляют столько углекислой соды, чтобы образовался осадок углекислой меди. Жидкость с этого осадка сливают, самый осадок промывают и растворяют в нашатырном спирте. В остальном поступают, как в первом рецепте чернения меди. Для чернения медная вещь может быть также опущена в раствор хлорного железа (одна часть по весу на одну часть воды). («Журнал новейших открытий и изобретений», 1899, № 10).

Окрашивание латуни в разные цвета. Бурый цвет получается погружением латунных предметов в раствор хлорного железа после предварительного протравливания в разведенной серной кислоте, очищения песком и водою и высушивания. Крепость раствора определяет оттенок. Фиолетовый достигается погружением в раствор хлорной сурьмы; шоколадно - бурый — обжиганием металла с влажною красною окисью железа и последующей полировкою небольшим количеством свинцового блеска. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 10).

Окрашивание латуни в синий цвет. В одной чашке растворяют в полуведре дистиллированной воды 600 граммов серноватисто-натровой соли, а в другом немного большем таком же сосуде — 200 граммов свинцового сахара также в полуведре воды. Первый раствор смешивают со вторым и нагревают смесь до 94—96оС. После этого кладут в нее чисто отполированные предметы и равномерно нагревают в песчаной бане в течение 4 минут. При достижении желаемого оттенка вынимают предметы и тщательно прополаскивают водою. Другой способ, в особенности пригодный для тонких предметов, состоит в погружении в раствор 50 частей хлорного железа и 50 частей желтой кровяной соли, после чего предметы покрываются бесцветным лаком. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 23).

Окрашивание латуни в черный цвет. Смешивают вместе 180 граммов углекислой окиси меди, 400 граммов нашатырного спирта и 400 граммов воды. В эту смесь погружают предварительно очищенные латунные предметы, почаще быстро вынимают их для наблюдения, затем ополаскивают водою и высушивают в опилках; такой процесс повторяется еще два раза. В заключение слабо натирают небольшим количеством льняного масла. («Иллюстрированный технический обзор», 1882, № 23).

Гладко выточенные или отполированные латунные вещи можно покрывать великолепным золотисто-желтым, оранжевым или карминово-красным слоем окиси, опуская их в смесь из 5 частей едкого натра, 50 частей воды и 10 частей влажной углемедной соли (углекислой окиси меди). Оттенки появляются в несколько минут, и весьма легко наблюдать за их развитием. При появлении желаемого тона вынимают латунную вещь, промывают хорошенько водою и высушивают в мелких опилках. («Иллюстрированный технический обзор», 1882, № 21).

Латунным предметам можно придать золотисто - желтый цвет посредством жидкости, которая приготовляется кипячением в продолжение 15 минут 4 частей едкого натра и 4 частей молочного сахара со 100 частями воды и прибавлением 4 частей концентрированного раствора медного купороса при непрерывном размешивании. Полученную жидкость охлаждают и кладут в нее предварительно очищенные предметы, принимающие вследствие этого золотистый цвет. При более продолжительном лежании в таком растворе предметы принимают сначала голубоватый, а потом радужный цвет. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 14).

Окрашивание цинковых поверхностей. Совершенно чистый и не содержащий свинца металл натирается песком и соляною кислотою, промывается, высушивается пропускною бумагою и затем погружается в раствор, состоящий из 3 частей виннокаменно - медной соли, 4 частей едкого натра и 48 частей дистиллированной воды при температуре около 10°С. Смотря по продолжительности погружения, окрашивание различно: так, например, в две минуты происходит фиолетовое, в три — темно-синее, в четыре с половиной — золотисто-желтое и в восемь с половиной — пурпурово-красное. По достижении желаемого оттенка хорошо промывают цинк водою и для лучшего сохранения покрывают лаком. («Иллюстрированный технический обзор», 1884, № 22).

Окраска металлических резервуаров. Рекомендуется следующий рецепт окраски, которая не только предохраняет от ржавчины, но и противостоит многим кислотам. Смешивается сернокислый барит, обращенный в порошок, с белками куриных яиц, пока не образуется кашица, которою и производится окраска. Поверхность окрашиваемых сосудов предварительно обливается раствором соды. Первый слой окраски сушат, нагревая сосуд, и когда краска совершенно суха, то покрывают ее вторым слоем и также сушат нагреванием сосуда. Затем окрашенная поверхность обливается кипятком, потом еще раз прокрашивается одними белками, которые по высыхании также обливаются кипятком. («Популярный техник», 1902, № 3).

Для химического меднения применяется следующий pаствоp:
 

    Сернокислая медь (медный кyпоpос)....2 г
    Едкий натp.........................................4 г
    Hашатыpный спирт 25%-ный...............1 мл
    Глицерин...........................................3,5 мл
    Формалин 10%...................................8-15 мл
    Вода..................................................100 мл

После осаждения меди плату промывают и сушат. Слой получается очень тонким, его толщину необходимо увеличить до 50 мкм гальваническим способом.

Посеребрение металлов

Компоненты:

1. Фиксаж - стандартная упаковка на 350 грамм (применяется при создании фотографии).
2. Засвеченная фотобумага или фотопленка (не отснятая).
3. Емкость на пол-литра.

Изготовление:

Развести фиксаж в воде 350грам воды, поместить туда фотобумагу или фотопленку, подождать 10 минут и поместить туда объект. При этом не надо передерживать.

PRETICH.ru

***