Нюансы безопасного и качественного патинирования меди в домашних условиях

Набирающим популярность методом декорирования ювелирных и декоративных изделий из натуральных металлов является патинирование. Этот способ позволяет придать изделию эффект старины, поэтому к нему часто прибегают антиквары, воссоздающие аутентичный вид украшения после реставрации. Также патинирование меди используют при изготовлении новых изделий, придавая им стиль прошлых веков и соответствующий художественный облик.

Патинирование меди (другие названия — оксидирование, чернение) — создание на поверхности металла искусственной оксидной пленки (патины). Термин имеет итальянское происхождение — от слова patina, что дословно переводится как «пленка».

Процесс патинирования меди

Патина — природная или искусственная химическая пленка (оксидная или оксидно-солевая), образующаяся на поверхности медного изделия и изолирующая металл от агрессивной внешней среды. Основная функция природной патины — защита меди от коррозии.

Патинирование не является окрашиванием: в основе процесса — химическая реакция металла и вещества, приводящая в результате окисления к изменению цвета поверхности изделия.

Патинирование может быть как искусственным, так и естественным. В природе процесс оксидирования связан с взаимодействием металла (меди) с воздушной или водной средой. Цвет медной пластины, оставленной на воздухе и в воде, со временем изменяется, приобретая оттенок «полежалости». Наиболее распространенными оттенками природной патины являются:

• темно-зеленый;
• бурый;
• сине-зеленый;
• синий.

Чаще всего естественное патинирование можно увидеть на бронзовых скульптурах, особенно расположенных во влажных местах или рядом с водоемом.

В отличие от природной, искусственная патина является неустойчивой к воздействию атмосферы. Для ее защиты необходимо использовать специальные составы: воск, лак, олифа, масляная краска. Со временем защитное покрытие разрушается, что приводит к трещинам и шелушению, которые наносят вред не только патине, но и самому изделию. Диапазон оттенков искусственной патины от светло-голубого и зеленого до ярко-красного, розового и фиолетового, также возможно получение серой и черной пленки.

Подготовка к патинированию меди

Перед началом чернения меди металл необходимо обработать и подготовить к предстоящему химическому процессу. Основными способами предварительной обработки являются:

• Механическая очистка — удаление органических элементов с поверхности с помощью растворителей, абразивов, выжигания и т.д.;
• Химическая очистка — обработка меди специальными химическими составами и растворами:
  1. обезжиривание — используются фосфат натрия, карбонат натрия, жидкое стекло;
  2. травление — используются азотная или серная кислота, хлорид натрия или сульфат цинка (данный способ можно использовать только для новых медных изделий, при реставрационных работах он недопустим);
  3. декапирование — непродолжительное травление поверхности специальным травильным раствором, разведенным до 4-5% концентрации.

Медные изделия с рельефной поверхностью и монеты после обработки нельзя протирать тканью: она стирает пленку, а в мелких углубления остается раствор и влага. Возможен только один способ сушки: помещение изделия в опилки.

Способы патинирования меди в домашних условиях

На дому процесс патинирования меди возможен. Результат будет схожим, различается только окончательный оттенок патины. Рассмотрим наиболее популярные и простые методы чернения металла.

Быстрые способы

1. Термическое чернение. Самый простой из всех методов патинирования. В его основе — воздействие на металл высокой температуры. При погружении медного изделия в струю огня на его поверхности начнут появляться радужные разводы. Их цвет от светло-желтого до ярко-оранжевого и фиолетового. Глубина оттенка напрямую связана с температурой огня. Отсутствие ювелирной горелки можно компенсировать обычной кухонной плитой: украшение зажимается пинцетом или плоскогубцами и погружается в огонь. Чтобы зафиксировать оксидную пленку, медное изделие подвергается температурному контрасту. Его опускают в холодную воду, а для защиты патины покрывают специальным лаком.
2. Патинирование серной мазью. Наиболее распространенный быстрый способ химического чернения — обработка медного изделия серной мазью. Мазь находится в свободном доступе, ее можно приобрести в любой аптеке без рецепта, цена — низкая.Процесс патинирования простой: мазь накладывается на поверхность металла и спустя 3-4 часа смывается туалетным мылом или средством для мытья посуды.
   Не рекомендуется использовать серную мазь для рельефных изделий: консистенция средства высокая, поэтому оно забивается в щели и углубления. В результате обработки на поверхностном слое металла образуется темная и нестабильная оксидная пленка. Для обеспечения равномерного покрытия и спокойного оттенка предмет нужно смазать вазелином и поместить в воду. После этого следует переходить к процессу нанесения мази.Если чернение пошло неудачно, то пленку можно снять. Для этого украшение погружается на четверть часа в подогретый раствор лимонной кислоты. При отсутствии под рукой кислоты можно тщательно промыть изделие с хозяйственным мылом.
3. Обработка вареным яйцом. Безопасный и эффективный способов облагородить медное украшение или монету подручными средствами — обработка вареным яйцом. Куриное яйцо варится, остужается, разминается до пастообразного состояния вместе со скорлупой в емкости или пакете. В получившуюся массу погружается обезжиренный предмет. Спустя 30 минут на его поверхности образуется легкая патина, которая через 5-6 часов выдерживания станет яркой и ровной радужной оболочной.

Чернение серной печенью

Серная печень (другое название — печеная сера) — это печеная или жареная сера, образующаяся в результате сплавления с древесной золой или содой. В результате получается соединение натрия или калия. Получить серную печень можно 2 способами:

1. Приготовить дома: сплавить вместе серу (20 г) и соду (до окончания бурления раствора), добавить воду (50 мл) и прокипятить 2 минуты. Главный недостаток — сильный неприятный запах, сопровождающий приготовление состава.
2. Приобрести печеную серы в специализированном магазине химических реактивов. Для обработки изделий в домашних условиях достаточно 1-2 гранул.

Серная печень теряет свои свойства со временем, поэтому долго хранить раствор в домашних условиях не рекомендуется. Процесс патинирования представляет покрытие поверхности предмета тонким слоем серной печени. Взаимодействие длится от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от того, какой оттенок хотелось бы получить. Возможные цвета пленки: от красного до черного.

Для получения ровного и устойчивого покрытия процесс должен сопровождаться повышенными температурами: или нагреванием раствора (сопровождается неприятным запахом), или подогревом изделия под струей горячей воды.

Серная печень негативно влияет на драгоценные и полудрагоценные камни-вставки в ювелирных украшениях: жемчуг, бирюзу, агат, яшму.

Патинирование в парах азота

Для чернения медного изделия с приданием ему коричневого, оливкового или пятнисто-лазурного цвета используется нашатырный спирт (10% раствор аммиака). Перед обработкой изделие нужно тщательно подготовить, иначе цвет получится неравномерный. Для рельефных украшений шлифовка не требуется: полученный в результате градиент цвета является дополнительным художественным эффектом.

Для получения на меди необычных голубых вкраплений перед патинированием украшение нужно поместить в раствор поваренной соли. Методы чернения медных изделий нашатырным спиртом:

После окончания чернение украшения промываются под теплой проточной водой. Если получившийся оттенок не устраивает, то процесс повторяется.

Если обрабатываются ювелирные украшения со вставками, важно учитывать особенности взаимодействия нашатырного спирта с камнями:

• опасен: для агатов, малахита, природного жемчуга, бирюзы;
• безопасен: кварцы, агат, стекло, искусственные кристаллы.

Патинирование в опилках

Использование материала из клееной фанеры не допускается: клей вступает в химическую реакцию с раствором и металлом, что негативно влияет на процесс. Раствор для оксидирования состоит из следующих ингредиентов:

1. соль (16 г),
2. нашатырный спирт (600 мл);
3. вода (700 мл).

Компоненты для раствора тщательно смешиваются, после этого опилки поливаются готовой смесью. Важно придерживаться «золотой середины»: опилки должны пропитаться и стать влажными, но не быть мокрыми. Полученную массу загружают в контейнер для патинирования, размещают в нем предметы и тщательно закрывают, не допуская попадение воздуха. Продолжительность химической реакции — 5-6 часов.

При отсутствии подходящих для чернения опилок их можно заменить на альтернативные впитывающие материалы: сено, сухую листву (без гниения), кошачьим наполнителем и т.д. В зависимости от используемого материала придерживаются определенного алгоритма: наполнители с мелкой структурой не перемешиваются, тогда как листву или сено регулярно переворачивают. Это необходимо для получения равномерного цвета на всей поверхности.

Другими способами регулирования цвета и его интенсивности являются:

• соотношение нашатырного спирта и воду в первоначальном растворе;
• уровень влажности материала: чем суше опилки или наполнитель, тем слабее процесс окрашивания; влажная среда — препятствует формированию крапчатого окраса.

По итогу чернения в опилках медь приобретает темно-розовый, сине-голубой или черным с крапинками оттенок.

После окончания патинирования изделия необходимо промыть в воде и тщательно высушить на воздухе. Используемая смесь опилок будет годна для употребления 2-3 суток, тогда как раствор, при хранении его в герметичной емкости в условиях отрицательной температуры, может быть использован спустя месяц.

Радужное (электрохимическое) патинирование

Особенностью электрохимического патинирования от других способов является исключительно декоративная сфера применения. Радужное чернение не позволит «состарить» медь: получится только причудливый художественный эффект.

Раствор электролита может быть приготовлен самостоятельно и в домашних условиях. Необходимые компоненты:

• медный купорос (60 г),
• сахар-рафинад (90-100 г),
• каустическая сода, она же — едкий натр (45 г),
• дистиллированная вода (1000 мл).

Чернение электролитом осуществляется только при открытых окнах и в хорошо проветриваемом помещении. Обязательно наличие резиновых или латексных перчаток, респиратора и защитных очков. Приготовление электролита:

1. Половина дистиллированной воды (300 мл) нагревается до температуры 60-80 градусов по Цельсию.
2. В воде постепенно растворяются медный купорос и рафинад.
3. Вторая половина воды (300 мл) охлаждается, в нее постепенно и небольшими порциями добавляется едкий натр;
4. В раствор едкого натра маленькими порциями вливается раствор медного купороса с рафинадом
5. Доливается дистиллированная вода (до 1 литра итогового веса раствора).

В результате должен получиться мутный раствор темно-синего цвета и с небольшим осадком.

Источником тока для патинирования может выступить стандартный автомобильный аккумулятор. Процесс его подключения простой: «плюс» — на медную палочку-анод, «минус» — на медное изделие.

Сам процесс электрохимического патинирования осуществляется в разогретом до 80 градусов Цельсия растворе, в который опускаются обрабатываемые изделия и подается электрическое напряжение. Исходя из размеров изделия (чем крупнее предмет, тем выше скорость реакции и темнее итоговый оттенок), выбирается подходящее напряжение: от 0,6 до 2,0 V.

Зависимость окончательного оттенка медного изделия от степени напряжения:

• 0,7-1,0 V — золотистая пленка с градиентом в сторону сиренево-розовых оттенков;
• 1,2-1,4 V — ярко-лиловая пленка с градиентом в сторону желто-зеленых оттенков;
• 1,6-2,0 V — синяя пленка с градиентов в сторону фиолетового оттенка.

Зависимость окончательного оттенка медного изделия от продолжительности электрохимического воздействия:

Советы

Если вы готовы экспериментировать с цветом, то попробуйте резким рывком повысить напряжение от минимального, 0,6 V, до максимального, 2,0 V. Гарантированный оттенок цвета отсутствует, наиболее высока вероятность получения тонкой оксидной пленки с глянцевым голографическим эффектом. Оттенок будет изменяться в зависимости от угла зрения: то красный, то лиловый, то зеленый.

Радужное патинирование позволяет получить наиболее устойчивую и безопасную для кожи оксидную пленку. Для повышения стойкости медные изделия покрываются лаком. Продолжительность жизни радужной патины — 6-7 месяцев, потом процесс чернения необходимо повторить.

Для патинированных изделий рекомендуется использовать акриловый изоляционный лак (в магазинах представлен как «лак для печатных плат»), предназначенный для защиты электроники от влажности и механического воздействия. Преимуществами данного лака является устойчивость к стиранию, а также сохранение первоначального цвета патинированного металла (без искажений).

Техника безопасности

Процесс оксидирования, какой бы способ ни был выбран, представляет совокупность химических реакций, поэтому при его выполнение обязательным является соблюдение мер безопасности. Это позволит не только обезопасить окружающих, но и сохранить собственное здоровье.

Общие меры безопасности при патинировании:

1. Работа с любыми химическими компонентами должна осуществляться только в резиновых перчатках. Перед началом чернения необходимо проверить наличие трещин на материале перчаток.
2. При приготовлении растворов необходимо использовать респиратор. К его выбору нужно подойти внимательно: респиратор должен плотно прилегать к лицу, но не сдавливать кожу. Обязательно наличие специальных картриджей для обезвреживания кислых газов.
3. При патинировании слизистые оболочки глаз должны быть прикрыты защитными очками. Как и респиратор, очки необходимо покупать так, чтобы не было свободного пространства между дужкой и лицом.
4. Патинирование осуществляется только в вентилируемых помещениях, рекомендуется открыть окно или форточку. Необходимо тщательно следить за отсутствие газов в помещении.
5. Помещение, где осуществляется обработка медных изделий, не должно использоваться для приема и приготовления пищевых продуктов. Нежелательно присутствие в помещении детей до 6 лет.
6. В растворах используются только качественные компоненты (по возможности — проверенных марок и фирм). Покупка «таинственных» или «акционных» ингредиентов недопустима.
7. После окончания процесса патинирования рабочее место необходимо тщательно очистить, правильно утилизировав все использованные реагенты и внимательно удалив химические вещества с рабочих поверхностей.
8. При приготовлении и нанесении растворов обязательно соблюдение концентраций и пропорций всех химических веществ. Нанесение растворов осуществляется аккуратно, без разбрызгивания по сторонам и попадания на незащищенные поверхности. При распылении необходимо пользоваться пульверизатором.

Итак, вместе с вами мы рассмотрели особенности процесса искусственного патинирования медных изделий и основные способы его осуществления в домашних условиях. Эти варианты не подходят для промышленного чернения или реставрационных работ.

Выбирайте по процессу и итоговому результату способ — и ваши медные украшения преобразуется за счет необычного художественного эффекта «благородного металла» и «старины».

Используемая литература и источники:

• Редкие металлы / О.А.Сонгина. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии
• Печи для цветных и редких металлов / В.В. Крапухин. — М.: Металлургия, 1993.
• Универсальный справочник строителя / В.С. Алексеев. — М.: Рипол Классик, 2006.
• Статья на Википедии