Искусственное старение меди

Как покрасить кованые изделия под старину: выбор материала, технология состаривания изделий из металла

Основной сайт MyKrasim.ru

Наиболее распространенный способ отделки металлических решеток, заборов или перил — покраска кованных изделий под старину.

Нанесение благородной патины и создание искусственных потертостей делают детали интерьера особенно декоративными.

Окраска уличных ограждений и других конструкций с элементами ковки помогает замаскировать мелкие дефекты сборки и предохраняет стальные изделия от коррозии.

Покраска кованых изделий под бронзу — один из самых популярных методов придания изделиям старинного эффекта.Интересно: Выбор антикоррозийной краски по металлу

Материалы для состаривания

Для окрашивания кованого металла чаще всего применяют краски с металлик-эффектом. Это составы, в которых прозрачный лак (связующее вещество) содержит большое количество пудры цветных металлов (меди, бронзы, алюминия и пр.).

В результате на конструкциях образуется декоративное покрытие, напоминающее поверхности серебряных, бронзовых или латунных изделий. Декорирование позволяет получить эффекты позолоты, а при приемах состаривания сделать ее и слегка потертой.

Декоративная краска WS-patina — акриловый состав для художественной отделки кованых изделий.Интересно: Чем покрасить металлическую печь в бане?

Среди современных материалов:

• краски и лаки на акриловой основе, с глянцем;
• полиуретановые лакокрасочные покрытия (глянцевые и матовые);
• нитроэмали;
• алкидные;
• трехкомпонентные кузнечные составы с трансформатором ржавчины и грунтовкой (марки Zinga и др.).

Основные требования, предъявляемые к красителю при выборе, — предназначение для работы по металлу, устойчивость к воздействию погодных факторов и содержание антикоррозийных компонентов. Использовать можно и составы для нанесения кистью, и спреи.

При покупке патины и красок для отделки интерьера необходимо выбирать марки, предназначенные для внутренних работ. Определить это поможет специальная пометка или информация на упаковке. При отделке уличных конструкций покупают материалы для наружных работ. Трехкомпонентные составы применяют без предварительной очистки металла, удаляя только рыхлый слой ржавчины.

Как самостоятельно состарить металл?

Самый простой способ — окрашивание металлизированными красками и патинирующими покрытиями. Поверх основного слоя часто наносят и лак с эффектом кракле, который создает сеточку мелких трещинок и имитирует состарившуюся поверхность полированной меди или ее сплава.

Интересно: Расчет расхода порошковой краски по металлуПодготовка кованого изделия к покраске включает в себя удаление грязи и ржавчины методом шлифовки.

Чтобы результат получился хорошим, а покрытие было прочным и служило долго, работу выполняют поэтапно:

• Очищают кованое изделие от загрязнений и ржавчины. Основной способ — механический. Стальную основу нужно зачистить и отшлифовать, используя наждачную шкурку с разным зерном. Следы жира удалить растворителем (уайт-спирит и пр.).
• Перед покраской на металл наносят слой грунтовки. Он увеличит адгезию краски и позволит создать тонкое и равномерное декоративное покрытие.
• Окрашивание металлизированными составами удобнее производить кистью, тщательно обрабатывая стыки. Большие ровные поверхности легче покрасить спреем.
• Нанесение патины, кракелюра, потертостей и создание других признаков старения. Выполняется поролоновыми тампонами, сухой кистью, снятием части красочного слоя.

Покраска под бронзу

Старинная литая бронза — это дорогой способ отделки интерьера, поэтому чаще всего используют имитации из дешевых металлов (кованой стали, алюминия) или даже неметаллические предметы. Придать им вид антикварных помогает окраска своими руками под сплав золотистого цвета и патинирование (старая бронза темнеет от контакта с воздухом).

Придание однотонного эффекта

Декорирование под старинную бронзу начинается с окрашивания и придания черному металлу внешнего сходства с отливкой из цветного сплава.

Если изделие изготовлено по технологии горячей ковки, его нужно обязательно отшлифовать до чистой и блестящей стальной поверхности.

Темный налет окалины, который образуется из-за нагрева, может помешать ровному нанесению красителя или отвалиться в процессе эксплуатации, разрушая его слой.

Холоднокованые и гнутые изделия очищают от грязи и ржавчины. При использовании акрила, полиуретановых красок без добавок растворителя очистку желательно производить так же, как и для горячекованых изделий.

При использовании кузнечной трехкомпонентной смеси можно только убрать то, что слабо держится на металле: толстый слой ржавчины, отслаивающееся старое покрытие или грязь.

Удалив налеты наждачной бумагой, изделие покрыть грунтовочным составом по металлу. При использовании трехкомпонентных окрашивающих смесей этот шаг тоже не является обязательным.

Просушив слой грунтовки по инструкции производителя, переходят к окрашиванию:

• нанести на изделие слой краски под бронзу нужного оттенка (темная или светлая, старая бронза и т. п.);
• просушить изделие до полного отвердения покрытия (минимальный срок указан производителем и составляет около 24 часов);
• окрасить еще раз, просушить и сделать еще 1 слой;
• готовое к состариванию изделие приобретет равномерно золотистую, свойственную полированной бронзе поверхность с блеском.

Для достижения старинной бронзы используются специальные лакокрасочные покрытия, которые наносятся контурным методом на изделие.

Достижение эффекта старинной бронзы

Достичь эффекта потемневшей от времени бронзы помогает патинирование — окрашивание поверхности специальными составами (например, WS-Patina или др.). В качестве патины можно использовать и полупрозрачный темный лак. Патину удобнее наносить кистью, это позволит заполнить углубления более толстым слоем, создавая там темные участки. Выпуклости будут светлее.

Заключительный этап составляет нанесение светлой бронзовой краски на самые высокие точки рельефа. При эксплуатации бронзовых изделий эти выступающие точки полируются при соприкосновении с руками (например, перила, ручки и пр.), выглядят светлее и блестят.

После лессировки изделию снова дают высохнуть и покрывают его лаком. Он убережет результаты проделанной работы от быстрого истирания при эксплуатации и случайных механических повреждений.

Покраска под старинную латунь

Декоративная краска для ковки может имитировать и другой красивый сплав — латунь. Как и бронза, он имеет теплый золотистый оттенок. Технология окрашивания под латунь напоминает декорирование под бронзу с патиной.

Можно применять следующий способ:

• на очищенный и загрунтованный металл наносят 1 слой латунной краски;
• после высушивания покрывают изделие кракелюрным лаком: покрытие образует мелкие трещинки;
• чтобы усилить выразительность покрытия, поверх лака окрашивают жженой умброй или полупрозрачным темным лаком, нанося тонкий слой и стараясь втереть его в потрескавшуюся поверхность;
• после высыхания изделие покрывают прозрачным акриловым лаком.

Подобным способом отделывают и поверхности под старинную медь, используя для первичного окрашивания состав с медной пудрой. В отличие от золотистых латуни и бронзы металлизированная краска имеет красноватый оттенок.

Искусственное старение меди

Медь не относится к благородным металлам, но издавна использовалась для изготовления денежных знаков и элементов декора.

Люди обратили внимание на способность материала изменять свой цвет под воздействием времени, принимая различные оттенки (от зеленого до черного). Процесс окисления, сопровождающийся потемнением поверхности, можно ускорить – это чернение меди.

Существует несколько способов искусственного вызывания патины (налета) на поверхности цветного металла, придающей ему вид патриархальности и старины.

Главной целью использования затемнения меди является придание эффекта старения обрабатываемому металлу.

В древности большинство изделий (монеты, статуэтки, различные сувениры, предметы быта) изготавливались из этого материала.

Дойдя до нашего времени, предметы понесли на себе некоторые преобразования – окислительные процессы изменили цвет и общий вид этих вещей, создав все признаки старинности и, следовательно, ценности.

В наше время патинирование меди производится искусственным образом, но преследуют при этом единую цель – придать вещи раритетный вид, обратить на себя внимание, вызвать желание приобрести ее.

Подготовка к патинированию

Как и в любой работе с химическими реактивами, в первую очередь нужно позаботиться о безопасности. Большинство составов, применяемых при чернении, являются очень токсичными. Выделяемые пары при попадании в атмосферу могут представлять опасность для здоровья. Есть определенные стандартные правила, которыми нельзя пренебрегать:

• хранить вещества нужно в специальных пробирках, плотно закрытых пробками для герметизации;
• растворы держать в недоступном для детей месте;
• процесс должен проходить в специализированном шкафу со встроенной вентиляцией (дверцы шкафа должны быть немного открыты).

Перед началом обработки материал следует качественно промыть, зачистить и обезжирить для достижения лучшего эффекта.

Патинирование, оксидирование меди и других металлов

Оксидирование и патинирование – эти понятия не являются синонимами, последствия каждого из этих процессов порядком отличаются друг от друга.

Оксидирование меди – образование на поверхности металла закисей и окисей вследствие его взаимодействия с кислородосодержащими элементами и другими определенными химическими реактивами.

Патинирование – формирование тонкого слоя из хлорных и серных соединений посредством воздействия на металл соответствующими составами. Оба процесса ведут к изменению цвета материала, для чего в естественных условиях потребовались бы значительные промежутки времени.

Патинирование в домашних условиях

Существует несколько наиболее распространенных и универсальных способов чернения меди. Применение этих методов позволяют с помощью химии достичь желаемого результата в кратчайшие сроки. Самыми популярными среди них являются:

• использование вареных яиц;
• воздействие сульфидом или сульфатом калия;
• нанесение раствора сульфида меди;
• помещение в раствор медного купороса с хлористым цинком или марганцовокислого калия.

Чем прочнее медь связана в комплекс, тем медленнее идет формирование оксидной пленки и тем удобнее работать

Явные визуальные различия между материалом, подверженным воздействию времени и природы, или обработанным специальным раствором, незначительные, а в некоторых случаях и вовсе отсутствуют. Поэтому искусственное патинирование – довольно эффективный прием.

Вареные яйца

Самый простой способ, не требующий специальных химических реактивов. Все действия для достижения ожидаемого результата нужно выполнять в точности, следуя инструкции:

1. сварить яйца (при высокой температуре в желтке проходят химические процессы, сопровождающиеся выделением серы);
2. через 10 минут варки изъять и охладить;
3. после остывания очистить от скорлупы и раздавить на мелкие части;
4. поместить яйца с подготовленным объектом в емкость, накрыть крышкой (медь не должна соприкасаться с яйцами, а просто лежать рядом);
5. оставить ингредиенты в емкости на 30 или более минут (чем дольше металл будет внутри, тем темнее он станет).

Яичная патина

В итоге от взаимодействия меди с серой, выделяемой вареным яйцом, изделие должно изменить цвет, приняв темно-коричневый оттенок.

Количество яиц, используемых в опыте, зависит от габаритов медного предмета (чем больше предмет, тем больше яиц). Способ чернения меди вареным яйцом имеет два значительных недостатка: недолговечность и нестабильность.

Со временем полученный результат пропадает. Плюсом же является простота и доступность самого эксперимента.

Сульфид калия

Один из лучших способов затемнения металла – применение сульфида калия. Перед началом эксперимента изделие следует качественно помыть и обезжирить, чтобы патинирование меди проходило правильно и дало хороший результат.

Нужный реагент для осуществления реакции продается в трех агрегатных видах: твердом, гелеобразном и жидком. Каждому виду характерен разный срок годности: жидкий – до двух недель, твердый – несколько лет.

Для работы снова понадобится емкость, в которой будет разводиться сульфид. Реагент имеет большой уровень токсичности, поэтому следует принять меры предосторожности – обязательно надеть перчатки и очки. Саму процедуру рекомендуется проводить на улице или в помещении с хорошей системой проветривания.

Химический элемент разводится только водой (горячей или холодной), исходя из агрегатного состояния. Разведение раствора производится согласно прилагающейся при покупке инструкции. Твердый реагент следует сначала измельчить в порошок, а после смешать с водой до растворения.

После завершения всех приготовлений можно поместить предмет из меди в раствор и наблюдать за процессом химической реакции.

Предварительно необходимо подготовить состав воды с содой (1:16) для остановки действия агрессивного вещества.

По окончании процесса щипцами аккуратно изъять изделие из раствора и поместить в подготовленную воду с содой для остановки реакции. Процесс патинирования меди окончен.

Сульфат калия производится во время окисления сульфида при высокой температуре. Его воздействие на медное изделие происходит быстрее. Производимый эффект аналогичен.

Использование сульфида меди

Данное химическое вещество получается в процессе реакции солей двухвалентной меди с серой. Полученное соединение сульфида меди способно вызывать изменение цвета меди. Причем качество оттенка зависит от насыщенности раствора серой.

Процесс получения

Используемое черное вещество не растворяется в воде и разбавленных составах кислот, поэтому производимое затемнение бывает долговечным и устойчивым к истиранию или смыванию.

Прекращение процесса чернения, как и в предыдущем способе, происходит после помещения изделия в воду с растворенной в ней содой. Если полученный цвет излишне темный, его можно осветлить путем трения с чистящим порошком. Потом медный предмет омывается водой и просушивается.

Патинирование раствором медного купороса

Можно добиться возникновения на изделии пленки коричневого цвета с красным оттенком. Приготовление раствора готовится следующим образом:

Медный купорос

• в стеклянную емкость наливается вода;
• в ней разводится порошок медного купороса;
• добавляется хлористый цинк и все перемешивается.

Соотношение ингредиентов: 50% – воды, 25% – медного купороса, 25% – хлористого цинка.

В зависимости от времени нахождения предмета в полученном соединении, его цвет может изменяться от красного до коричневого.

Образование на меди бело-зеленого налета происходит путем погружения металла в состав, полученный в результате добавления марганцовокислого калия (5 гр. на 1 литр) в пятипроцентный водный раствор медного купороса.

Цвет меди, полученный искусственным способом

Помимо изложенных способов, существуют другие методики патинирования и оксидирования меди, позволяющие придать материалу следующие цвета и оттенки:

Что делают из искусственной меди

• коричнево-серый – при погружении в раствор серной печени;
• темно-серый – при нагреве изделия в соединении раствора серной печени и нашатырного спирта;
• коричнево-черный – возникает под действием хлористой платины (если результат не удовлетворяет, можно добавить соляную кислоту);
• черный – в результате воздействия серного аммония, разведенного в воде;
• зеленый – от нанесения азотнокислой меди слабой концентрации, смешанной с поваренной солью, либо от олеиновой кислоты;
• золотистый – от помещения в разогретый раствор сульфида меди, едкого натра и молочного сахара.

Применение каждого способа дает свой результат и отличается не только цветом патины, но и длительностью сохранения покрытия. Иногда для защиты изделия производится покрытие лаком, тогда чернение не пропадает от времени вовсе.

по теме: Патинирование меди в домашних условиях

Способы придания медным изделиям старинного вида

Со временем медные вещи теряют свой цвет и начинают приобретать тёмный или зелёный оттенок. Это происходит естественным путем в процессе окисления, но современные дизайнеры активно пропагандируют винтажные элементы интерьера, это выглядит красиво, изыскано, дорого.

Старинная медная чаша

Но чтобы добиться красивого оттенка патины необязательно ждать несколько лет, можно состарить изделие искусственно. Способов для этого существует много. Можно подобрать для себя любой, который будет лучше всего подходить.

Патинирование и оксидирование

Поверхность многих металлов (и медь входит в их число) при взаимодействии с окружающим воздухом и различными химическими веществами начинает покрываться тонким слоем окисей и закисей.

Такой процесс, который также приводит к изменению цвета металлической поверхности, называется оксидирование.

По большей части процесс окисления металла происходит естественным путем, но люди научились вызывать его искусственно, в производственных или домашних условиях, что делается для придания изделию состаренного вида.

Старение меди происходит с течением времени естественным путем или сразу при обработке поверхности какими-либо препаратами

Если в естественных условиях процесс окисления и покрытия патиной меди или бронзы может протекать годами, то при использовании специальных растворов патинирование происходит за очень короткий промежуток времени.

Поверхность изделия, помещенного в такой раствор, буквально на глазах меняет свой цвет, приобретая налет благородной старины.

Используя различные химические составы, можно в производственных и даже в домашних условиях выполнять такие процедуры, как чернение меди, патинирование предметов из меди и бронзы, чернение латуни.

Подготовка к обработке

Решив выполнить патинирование или оксидирование, вы должны не только внимательно изучить вопрос о том, как состарить латунь, бронзу или выполнить чернение меди, но и предусмотреть необходимые меры безопасности.

Преимущественное большинство химических составов, которые применяются для осуществления подобных процедур, являются очень токсичными и выделяют пары, представляющие значительную опасность для здоровья человека.

Поэтому для хранения таких веществ как в производственных, так и в домашних условиях следует использовать сосуды с хорошо притертыми пробками, которые предотвратят попадание ядовитых паров в окружающий воздух.

Храните химикаты в недоступном для детей месте

Следует иметь в виду, что дверцы такого шкафа в процессе выполнения оксидирования или патинирования должны быть слегка приоткрыты, что обеспечит эффективную вытяжку вредных паров из его внутренней части.

Изделия из меди, латуни и бронзы перед патинированием следует тщательно очистить, обезжирить и промыть в теплой воде.

После самой процедуры патинирования или оксидирования обработанные предметы также промывают и укладывают в опилки для просушки.

Использование опилок является более щадящим методом просушки, так как выполнение такой процедуры при помощи тканевого материала может повредить тонкую пленку сформированной патины, которая еще не закреплена лаком. Кроме того, при помощи ткани после патинирования практически невозможно качественно удалить влагу из углублений на рельефных поверхностях, а опилки ее легко вытянут.

Покрытую лаком поверхность можно отполировать войлочной насадкой

Изменения цвета меди и ее сплавов от серого до черного

Серый, темно-серый или черный цвет меди и ее сплавов делает внешний вид изделия более привлекательным и презентабельным.

Для получения этих цветов, степень насыщенности которых можно регулировать, нужен используемый уже не один десяток лет состав «серная печень».

Свое название он получил из-за того, что в процессе приготовления он должен спечься, то есть превратиться в запекшуюся массу.

Чтобы сделать такой состав для патинирования в домашних условиях, необходимо выполнить следующие действия:

• одну часть порошковой серы смешивают с двумя частями поташа;
• полученную смесь помещают в жестяную банку, которую затем надо поставить на огонь;
• дождавшись расплавления порошка и начала его спекания, необходимо поддерживать этот процесс на протяжении 15 минут.

Для приготовления серной печени понадобится сода и сера

В процессе спекания порошка на его поверхности может вспыхнуть сине-зеленое пламя, которое можно не сбивать, так как оно не ухудшит качественные характеристики серной печени.

После окончания спекания и полного остывания полученную массу следует измельчить до порошкообразного состояния.

Для того чтобы при помощи серной печени выполнить патинирование различных металлических сплавов, используют несколько основных методов. Метод №1

Данный способ предполагает использование водного раствора серной печени. С его помощью можно изменить цвет изделий, изготовленных из следующих материалов:

• меди;
• стерлингового серебра;
• бронзы и латуни.

Цвета, которыми можно окрасить поверхности изделий при помощи данного метода, также различаются:

• медь и серебро – пурпурный, голубой (получить очень сложно), серый, коричнево-серый, черный;
• латунь и бронза – нежно-золотистый.

Проба раствора на меди, бронзе и латуни дает различные эффекты

Если вы не знали раньше, как состарить медь и сформировать на поверхности данного металла прочную пленку патины, отличающуюся насыщенным черным цветом, используйте именно этот способ. Для его реализации изделие из меди помещается в раствор, состоящий из литра воды и 1–20 граммов порошка серной печени.

Чтобы окрасить медь в светло-серый цвет, раствор готовят по другой рецептуре: в 1 литр воды растворяют по 2–3 грамма хлористого натрия и серной печени.

В полученный раствор помещается изделие из меди, за изменением цвета которого следует внимательно следить.

Продолжительность обработки медного украшения раствором зависит от желаемого эффекта чернения

Метод №2

Для патинирования меди можно также применять раствор, приготовленный по следующей рецептуре: в насыщенный водный раствор сульфата меди добавляют нашатырный спирт и делают это до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной и ярко-синей. Очищенное и обезжиренное обрабатываемое изделие помещается в такой раствор на несколько минут, после чего его извлекают и подвергают незначительному нагреву. После таких манипуляций медь должна приобрести насыщенный черный цвет.

Метод №3

Для использования данного метода, который также позволяет качественно почернить медь даже в домашних условиях, обрабатываемый предмет необходимо зачистить при помощи тонкой наждачной бумаги.

К зачищенной поверхности не следует прикасаться руками, чтобы на ней не образовались жировые пятна. После предварительной подготовки к патинированию предмет обрабатывается раствором хлористой платины или полностью погружается в него.

В такой раствор, если он не вызывает кислой реакции, можно добавить небольшое количество соляной кислоты.

Метод №4

Сформировать на поверхности медного изделия прочную окисную пленку, отличающуюся насыщенным черным цветом, позволяет его погружение в состав, приготовленный из азотной кислоты и металлической меди. Чтобы изменение цвета медной детали проходило более интенсивно, такой раствор можно дополнительно подогреть.

Получение патины других цветов

Для формирования на меди окисной пленки другого цвета можно даже в домашних условиях воспользоваться одним из следующих методов.

Красно-коричневый

Для получения красно-коричневой окисной пленки медное изделие на несколько минут помещают в состав, приготовленный из одной части медного купороса, одной части хлористого цинка и двух частей воды.

На примере одной детали видно, как изменяется оттенок в зависимости от продолжительности нахождения в растворе

Гамма от светло-коричневого до черного

Чтобы получить такую патину, предмет из меди необходимо поместить в раствор, состоящий из одного литра воды и 20 граммов сернистого аммония. Изменяя температуру нагрева обрабатываемого изделия перед патинированием, можно регулировать интенсивность окрашивания.

Светло-коричневый

Чтобы придать поверхности медного изделия светло-коричневый цвет, необходимо обработать его смесью натриевого хромпика (124 г/литр), азотной (15,5 г/литр) и хлористоводородной (4,65 г/литр) кислот, 18-процентного сульфида аммония (3–5 г/литр). Такой раствор наносится кистью и выдерживается в течение четырех-пяти часов.

Старение металла

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Старение металла Старение металла (1 голос, в среднем: 5 из 5)

Старение металлов достаточно медленный процесс, в результате которого происходят механические изменения, изменение физических и химических свойств.

На старение металлов оказывает влияние целый ряд факторов, среди которых:

• тепловое движение атомов и молекул;
• механическое воздействие (различные нагрузки на сгибание/сдавливание/разрыв и т.д.);
• световое излучение (особенно невидимые человеку излучения);
• магнитное поле (намагничивание/размагничивание) и др.

Суть старения металла заключается в том, что происходит процесс равновесного состояния, при котором свойства металла отклоняются от нормы. А именно, материал может стать более мягким, хрупким, менее упругим и т.д.

Типы старения металлов

Различают естественное старение и искусственное.

Искусственное старение металла это когда металл, быстро приобретает тот состав и те свойства, которые необходимы. Достигается искусственное старение путем воздействия термообработкой и пластическим деформированием. Например, при получении дюралюминия его подвергают на несколько часов искусственному старению.

Естественное старение происходит соответственно естественным путем и не требует создания дополнительных условий. Хотя более интенсивно процесс идет при большой длительности по времени и температуре, приближенной к 20°С.

Применение процессов старения в металлургии и металлообработке

Старение в качестве дополнительной обработки применяется как заключительная операция.

Используется к некоторым металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и распадаться самопроизвольно с течением времени.

Особенно актуален метод для подготовки материалов при создании отдельных узлов и деталей, для которых описанный выше процесс будет критичен.

Старение стали выполняют для изменения внутренней структуры и применяется после закалки. Так, полученный твердый раствор феррита пресыщенный азотом и углеродом при нагревании распадается. В зависимости от объема включений углерода в «стареющем» материале, внутренняя структура приобретает формы:

• кубическую;
• сферическую;
• дискообразную (в виде тонких пластинок);
• игольчатую.

Термообработка (искусственное старение металла) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это свойство ярко проявляется при снижении температуры.

В сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, при искусственном старении, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. Как результат выделяются избыточные фазы. После такой обработки снижается пластичность, но явно увеличивается твердость и прочность. А именно эти качества часто требуются в конечном продукте металлургии.

Модель Орована

На показанном рисунке продемонстрирована модель Орована, наглядно иллюстрирующая перемещение дислокаций.

Получить максимальный эффект можно при естественном старении, Однако на это дело потребуется большое количество времени, что не выгодно и не практично в случае с постоянным и объемным производством (это ведь не вино/коньяк в бочках отстаиватьJ).

Поэтому существуют искусственные методы по ускорению этих естественных процессов (жаль такого не провернуть с вискарикомJ). Но стоит отметить, что при искусственном «старении» прочностные характеристики материала будут заметно снижены.

Твердость в зависимости от времени старения

Показанный график наглядно демонстрирует описанную выше проблему – сокращение времени старения металла не увеличивает его прочностных характеристик.

Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе.

Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды.

Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.

Старение – это основной способ увеличения прочности жаропрочных сплавов (с высоким содержанием никеля). В эту же группу относятся сплавы на основе алюминия, меди, магния. Кроме того, измененная структура вышеперечисленных металлов и сплавов придает им коэрцитивную силу.

Алюминиевые и алюминисто-медные сплавы подвергаются деструкции при различных температурах (свыше 100°С) из-за различия в температуре распада структуры разных металлов. Так выделяют низкотемпературное и высокотемпературное изменение структуры.

Распад твердого раствора проходит по двум путям. В первом случае это образование и рост частиц фазы идет по всему объему. Во втором случае распад прерывистый (ячеистый). Во время него ячейки растут колониями. У колоний структура ячеистая, а рост идет от границы зерна и движется во внутрь, уменьшая размер.

Механическое и термическое старение

Существует два вида старения металла: термическое и механическое. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Термическое старение

Фаза упрочняющая металл во время термического воздействия происходит в точке максимума. Здесь проходит метастабильный промежуток раствора в зоне Гинье-Престона. Такой вид упрочнения металлов и сплавов принято называть дисперсионным.

Зависимость прочности от времени и температуры старения

При более длительной выдержке начинается перестаривание, то есть снижение прочностных характеристик. На это влияют:

• коагуляция;
• частичная замена частиц некогерентыми.

Виды термического старения металла:

• Двухступенчатое – закалка, затем выдержка при температуре замещения, а потом выдерживание с повышенной температурой для получения однородности твердого раствора.
• Закалочное – закалка и одна фаза выдержки с естественным охлаждением.
• Естественное – для алюминиевых сплавов.
• Искусственное – для сплавов из цветных металлов с нагревом до температуры выше той, которая используется для естественной деструкции.
• Стабилизационное – высокая температура старения и длительный срок выдержки помогают сохранить размеры и свойства детали.

Механическое старение металла

Деструкция стали при помощи деформирующих усилий происходит в диапазоне температур ниже процесса рекристаллизации. Обусловлено это образованием и движением дислокаций. При холодной пластической деформации увеличивает плотность дислокаций, которые далее еще больше увеличиваются при увеличении нагрузок.

Изменяющиеся механические свойства металла вызывает движение атомов углерода и азота к дислокациям, которые размещены в альфа растворе. Достигнув дислокаций атомы образуют облака (атмосферы Котрелла). Данные скопления препятствуют движению дислокаций, благодаря чему происходит изменение свойств. Появляются присущие состаренным термообработкой деталям свойства.

Если на эффект старения деформированием сильно влияют азот, никель и медь, то с добавками ванадия, титана и ниобия данный эффект полностью пропадает. Поэтому рекомендуется использовать сталь с содержанием алюминия 0,02-0,07%.

Рекомендуемые режимы для проведения старения

Термическая обработка:

• для сталей с высоким содержанием углерода: температура порядка 130°С-150°С, время выдержки    порядка 25-30 часов;
• для сплавов из цветных металлов: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

Пластическая обработка:

• для естественного процесса: температура порядка 20°С;
• для искусственного протекания процесса: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

Температура нагрева и время выдержки подбирается индивидуально к каждой марке металла и к сплаву в зависимости от их состава

Патинирование или как состарить металл

Анастасия Исакова · 07.09.2017

Патинирование – это техника «состаривания» поверхности металла или дерева, которая достигается путем нанесения красителей на основе различных кислот. В результате изделия приобретают особый шарм, дух старины.

Рабочие поверхности перед проведением манипуляций приводят в порядок, затем обрабатывают специальной грунтовкой из баллончика, позволяющей краске лучше закрепиться на поверхности.

Патинирование металла требует времени и терпения, о том, как нанести краску-патину на поверхность и какой эффект можно получить, рассмотрим далее.

Само значение слова «патина» никак не связано с процессами окрашивания. Оно имеет итальянское происхождение и обозначает пленку, которая образуется на металле после длительного взаимодействия с кислородом.

Изначально приходилось долго ждать, когда металл сам окислится, а результат был совершенно непредсказуем, сейчас эту технику можно воспроизвести дома своими руками при помощи следующих материалов:

• патина понравившегося вам цвета (в порошке);
• жидкий растворитель;
• кисть (размер 2-3) или губка;
• небольшие пластиковые или стеклянные ванночки (не берите металлические, они могут взаимодействовать с краской);
• изделие из металла, которое вы хотите декорировать.

Обратите внимание на технику безопасности!Средства для патинирования подразумевают работу с химическими окислителями, растворителями и требуют особой аккуратности.

Рекомендуется не работать в замкнутых помещениях без защиты дыхательной системы. Лучше работать на свежем воздухе, в помещениях с хорошей вентиляцией (с открытыми окнами, включенной вытяжкой, сквозняком).

При попадании кислоты на поверхность кожи немедленно промойте под проточной водой затем нанесите кашицу из пищевой соды.

При появлении высыпаний, ожогов или каких-либо кожных изменений, немедленно обратитесь к врачу!

Цвета патинирования

На различных металлических поверхностях путем патинирования можно добиться совершенно различных цветовых решений. Наиболее распространенный цвет патины – зеленоватый, он получается путем окисления меди. На других металлических поверхностях получаемый оттенок может быть совершенно иным:

• Насыщенный желтый или цвет охры на стальных поверхностях.

• Шоколадно-коричневый на латунных и бронзовых предметах.

• Темно-серый на серебряных изделиях.

Выбор сухой патины для работы по металлу достаточно разнообразен. Продается пудра практически в каждом строительном магазине. Наиболее распространенные цвета:

• состаренное серебро;
• натуральная или окисленная медь;
• червонное золото.

Также доступны более яркие радикальные цвета, например, синий, сиреневый, красный, позволяющие добиться оригинального эффекта на поверхности различных металлов.

Подготовка поверхности

Декоративное нанесение патины требует тщательной подготовки обрабатываемой поверхности, металл должен быть идеально гладким. На нем не должно быть проявления коррозии, она не даст хорошо загрутновать поверхность, верхние слои достаточно быстро запузырятся и облезут.

Все заусенцы необходимо удалить, сколы, выбоины зашпатлевать и зашлифовать наждачной бумагой (сначала грубой, затем более мелкой).

Подготовленное изделие покрывается специальной грунтовкой (удобнее всего, из спрея-баллончика), а затем на него наносится краска-патина для металла.

Обратите внимание, что эффект патины лучше всего выглядит на изделиях, окрашенных темной, особенно черной краской. Окрашенное изделие должно хорошо высохнуть, иначе патина будет плохо ложиться, и вы не добьетесь желаемого эффекта.

Техника нанесения краски-патины

Состаривать металл можно двумя способами: наносить патину при помощи кисти или губки. Набирая растворенную краску на кончик кисти, вы можете добиться совершенно разной текстуры, направленных мазков и различной глубины прокраски. Не мочите кисть перед началом работы, она должна быть обязательно сухой, мокрая кисть даст подтеки и капли на обрабатываемом металле.

Не берите слишком большую или маленькую кисточки – оптимальный размер щетины 2-3 см. Губка дает эффект «запыления», но не прижимайте её слишком сильно, иначе на обрабатываемой поверхности отпечатаются поры.

Держите наготове салфетку с растворителем и немного основной краски, которой окрашено изделие. Работа с патиной должна быть практически безошибочной. Повторное нанесение патины на металл на одно и тоже место дает некрасивый «плоский» эффект. При окрашивании отдельных элементов будьте аккуратны: если вы случайно «мазнули» рядом, просто закрасьте этот участок фоновой краской.

На видео: нанесение патины на металл.

Патинирование металла окислителями

Получение патины на металле путем его погружения в различные химические составы – трудоемкий способ, результатом которого станет образование цветной пленки (налета) на поверхности металла.

Этот вид гораздо более прочен, поскольку пленка не стирается быстро при механическом воздействии, как краска.

Если вам хочется почувствовать себя творцом и попробовать добиться состаривания металла при помощи патинирующих растворов, вам понадобятся специальные химикаты.

Обрабатываемую поверхность следует подготовить, как и при работе с краской, но не грунтовать и не красить, а обезжирить и отбелить в кислотном растворе. Все манипуляции вы можете провести дома, своими руками создать шедевр или дать новую жизнь старым предметам.

Как сделать классическое патинирование дома и получить желаемые цвета? При патинировании латуни наиболее часто стремятся добиться черного или глубокого коричневого цвета, оливкового оттенка, темно-оранжевого или мышино-серого цветов. Коричневый цвет достигается путем погружения металла в раствор тио-сульфита натрия, в народе известного как фотофиксаж.

Важно! Покрытие не очень стойкое, его надо обязательно покрывать сверху лаком.

Как получить другие оттенки:

• Для получения оливкового оттенка латунное изделия погружают в раствор, состоящий из нашатыря, воды и хлорированной окиси меди (в пропорции 4/5/2). Будьте очень аккуратны – состав токсичен.
• Густой оранжевый оттенок на латуни даст смесь сульфита калия, а седой серый – печени серной (спекшаяся смесь серы 5 г в порошке и поташа).
• На меди, как и на латуни, патина получается очень эффектной. На ней можно получить черный оттенок (при погружении в раствор печени серной) и старинной черноты (если смешать 2-3 г печени серной, добавить столько же обычной соли).
• Медный купорос вместе с хлористым цинком даст кроваво-красный оттенок патины.
• Роскошный синий цвет стали придаст смесь гипосульфита и уксусного кислого свинца (150 г плюс 50 г на 1 л воды). Патина на стали проявляется как при погружении в холодный раствор, так и при его кипячении (оттенок будет насыщеннее).
• Добиться оттенка воронова крыла («воронение») можно погружением изделия в раствор хромпика из расчета 100 г на литр воды. Сталь приобретет удивительное металлическое свечение с глубоким, черно-синим оттенком. Примерно через 20 минут сталь покроется пленкой удивительного, иссиня-черного оттенка.
• Бронзовые изделия при патинировании приобретают разнообразные оттенки зеленого и синего. Для получения светло-зеленого оттенка понадобится 3 части хлористого алюминия, 1,5 5% уксуса и 5 соли меди. Время выдержки желаемого оттенка на бронзе определяют визуально. Чем дольше выдержка, тем глубже, темнее будет получаемый оттенок.

После завершения работы с кислотами, неиспользованные жидкости непременно необходимо утилизировать. Не храните смеси! Полученные изделия необходимо тщательно просушить, покрыть сверху матовым или блестящим лаком.

Патинированиие, придание предметам оттенка старины – увлекательнейший процесс, который не только увлечет всех членов семьи, но и позволит вам реализовать дизайнерские идеи. Неважно, какой именно вид состаривания вы выберете – при помощи краски или сложный процесс работы с химикатами, результатом кропотливого труда будет новая жизнь ваших любимых предметов.

Покраска кузнечными эмалями и патиной (1 видео)

ПАТИНИРОВАНИЕ и ОКСИДИРОВАНИЕ меди и латуни