Работа с металлами

(сборник 3)

Пайка алюминия.

В настоящее время в электробытовой технике стали широко использовать алюминий и его сплавы, как, например, алюминиевые электрические провода в трансформаторах-стабилизаторах напряжения и т.п. Поскольку алюминий и его сплавы, соприкасаясь с воздухом, быстро окисляются, обычные методы пайки не дают удовлетворительных результатов. Ниже описываются различные способы пайки алюминия оловянно-свинцовыми припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-90.

1. Для спаивания двух алюминиевых проводов их предварительно залуживают. Для этого конец провода покрывают канифолью, кладут на шлифовальную шкурку (со средним зерном) и горячим залуженным паяльником прижимают к шлифовальной шкурке, при этом паяльник от провода не отнимают и на залуживаемый конец все время добавляют канифоль. Провод залуживается хорошо, но все операции приходится повторять много раз. Затем пайка идет обычным порядком.

Лучшие результаты получаются, если вместо канифоли применять минеральное масло для швейных машин или щелочное масло (для чистки оружия после стрельбы).

2. При пайке листового алюминия или его сплавов на шов наносят горячим паяльником канифоль с мелкими железными опилками. Паяльник залуживается, и им начинают протирать место шва, добавляя все время припой. Опилки своими острыми гранями снимают с поверхности окись, и олово прочно пристает к алюминию. Паяют хорошо нагретым паяльником. Для пайки тонкого алюминия достаточна мощность паяльника 50 Вт, для алюминия толщиной 1 мм и более желательна мощность 90 Вт, если толщина более 2 мм - место пайки необходимо прогреть паяльником и только после этого наносить флюс и производить пайку. Здесь также с успехом можно применять в качестве флюса минеральное масло.

3. Оригинальный способ пайки алюминиевых проводов и алюминиевой поверхности. Перед пайкой алюминиевую поверхность (провод или пластинку) предварительно омедняют, используя простейшую установку для гальванического покрытия, подробно описанную в статье «Гальванопластика и гальваностегия». Но можно сделать проще. Место пайки зачищают шлифовальной шкуркой и аккуратно наносят на него несколько капель насыщенного раствора медного купороса. Далее к алюминиевой детали (провод или пластина) подключают отрицательный полюс источника постоянного тока (выпрямитель, батарейка от карманного фонаря или аккумулятор), а к положительному полюсу присоединяют кусок медного провода 1-1,2 мм (без изоляции), находящегося в "устройстве", выполненном на базе зубной щетки (см. статью «Химопластика»). Медный провод находится в щетине зубной щетки так, чтобы провод не касался поверхности алюминия во время трения щетины (омеднения) поверхности детали. Через некоторое время на поверхности алюминиевой детали оседает слой красной меди, который после промывки и сушки лудят обычным способом (паяльником).

Примечание.
В промышленности и ремонтной практике для пайки монтажных элементов из алюминия и его сплавов, а также соединения их с медью и другими металлами применяют припои марок П150А, П250А и П300А. Пайку производят обычным паяльником, жало которого прогрето до температуры 350°С, с применением флюса, представляющего собой смесь олеиновой кислоты и йодида лития.

Способы изготовления надписей и рисунков на металле

Надписи на металлических табличках, изготовление шкал и просто рисунков на металлической поверхности можно выполнить методом травления (химическое фрезерование, гравирование).

Химическое фрезерование также может быть применено для уменьшения толщины металлических стенок деталей, увеличения диаметра отверстий или уменьшения диаметра стержней, болтов и штифтов.

Изготовление надписи или рисунка на алюминиевой панели (выпуклое изображение - химическое фрезерование). Поверхность металла полируют, промывают водой и сушат. Затем на нее наносят надписи или рисунок любым спиртовым лаком, после чего панель травят в щелочи. Металл, защищенный лаком, щелочью не травится, и надписи получаются выпуклыми.

Алюминий и его сплавы лучше травить 10-15%-ным раствором едкого натрия. Следует помнить, что такое фрезерование происходит очень медленно. При нагревании раствора до 60-80°С за 20 мин может раствориться металл толщиной 1 мм.

После травления панель тщательно промывают водой и полируют.

Изготовление надписи или рисунка на латунной панели (углубленное изображение - химическое гравирование). Металлическую панель полируют, промывают водой и сушат. Затем разогревают до температуры 60-70°С и покрывают слоем парафина, который, расплавившись, ровно растекается по всей поверхности. На покрытую парафином панель переводят через копировальную бумагу надпись или рисунок. Далее острием иглы и кончиком перочинного ножа тщательно удаляют слой парафина с надписи или рисунка, которые должны быть углубленными (протравленными).

Рис. 1. Химическое гравирование

По краям панели из размягченного парафина делают бортик высотой 8-10 мм (рис. 1). После этого на панель наливают 50%-ный раствор азотной кислоты, который растворяет (травит) металл в очищенных от парафина местах, образуя надпись или рисунок. Наклонив панель, можно наблюдать, достаточно ли вытравилась надпись пли рисунок.

Внимание! Травить панель азотной кислотой можно только под вытяжкой или на открытом воздухе.

Когда травление окончено, раствор выливают, а панель тщательно промывают. Оставшийся парафин легко удалить, положив панель в горячую воду, нагретую до температуры 90°С, и протерев ее сухой тряпкой с мелом. Для предохранения панели от окисления ее покрывают прозрачным лаком.

Очистка серебряных и посеребренных изделий

Серебряные изделия чистят мелом с нашатырным спиртом. Потом их промывают водой и насухо вытирают.

Можно также положить их на несколько минут в горячий водный раствор винного камня, а затем тщательно протереть замшей.

Известен и другой способ: серебряное изделие моют водой с мылом и еще теплую поверхность смазывают раствором, состоящим из 1 части гипосульфита и 3 частей воды. Даже сильно окисленное серебро через несколько секунд сделается светлым. Затем изделие вытирают тканью насухо. Серебряные и посеребренные вещи тускнеют на воздухе. Чтобы избежать этого, на них наносят тонкий слой жидкого раствора коллодиума. Незаметная для глаза пленка коллодиума предохраняет серебро от потускнения. А если понадобится, коллодиум легко удалить горячей водой или еще лучше спиртом. Для очистки серебряных и золотых предметов применяют следующий способ. В стеклянный или эмалированный сосуд кладут кусочек цинка, подлежащие очистке предметы из драгоценного металла и поливают их сверху горячим раствором кальцинированной (бельевой) соды в воде (1 столовая ложка соды на 0,5 л воды). Этим способом пользуются многие ювелиры для очистки брошей, колец, цепочек и других золотых и серебряных предметов.

Химические способы травления металлов.

Травлением называется способ воспроизведения с помощью химических средств рисунков, орнаментов, надписей и т.п. на поверхности металлических предметов.

Травление производится двумя способами: можно покрыть веществом, на которое действует протрава, все линии и поверхности рисунка; можно, наоборот, защитить от действия кислот все промежутки, оставляя линии и поверхности рисунка свободными. Если потом покрыть всю поверхность кислотой, то в первом случае рисунок получится слегка рельефным, во втором – рисунок выйдет углубленным.

Как ни проста, на первый взгляд, операция травления, начинающие часто терпят неудачу, особенно при травлении тонких и сложных рисунков.

Прежде чем наносить предохраняющее покрытие, обрабатываемую поверхность следует тщательно очистить от тонкого налета ржавчины, жира и иной грязи.

Приставший к поверхности жир можно удалить промыванием в спирте или бензине, прокаливанием или, наконец, провариванием в растворе соды или едкого натрия.

Очищенный от грязи и жира предмет погружают в 10%-ный раствор серной кислоты и оставляют в ней до тех пор, пока не исчезнет темный налет ржавчины. После этого обрабатываемую поверхность можно отполировать, если форма предмета позволяет и назначение его не противоречит этой операции. Но подобная предварительная полировка не обязательна. До вычищенной поверхности нельзя дотрагиваться голыми пальцами, так как на них всегда есть большее или меньшее количество жирового вещества, а на жир протрава не действует.

Когда протравливаемая поверхность вычищена настолько, что имеет свежий металлический блеск, приступают к нанесению предохранительного покрытия. Хорошее покрытие можно приготовить следующим образом: расплавляют 1 часть асфальта и 2 части мастики, смесь перемешивают и добавляют к ней 2 части белого воска. По охлаждении этот состав формуют в шарики и конусы, которые завертывают сначала в тряпочку из тонкого плотного полотна, а сверху – в сухую тафту. Состав наносится на поверхность следующим образом: обрабатываемый предмет подогревают и, слабо надавливая на поверхность, водят по ней равномерно массой, завернутой в тафту; при этом состав тает и просачивается сквозь тряпку, покрывая тонким слоем натираемую поверхность. Когда это покрытие затвердеет, его покрывают тонким слоем свинцовых белил, мелко растертых и распущенных в растворе гуммиарабика. Затем при помощи синей бумаги на белую поверхность переводят требуемый рисунок или надпись. Все места, которые требуется вытравить, проскабливают до поверхности металла. Тонкой и острой гравировальной иголкой можно воспроизвести даже тончайшую тушевку рисунка.

Если хотят протравить простую фигуру или надпись, то предохранительное покрытие можно разбавить какой-нибудь жидкостью, например скипидаром, до консистенции густой масляной краски. По такому покрытию можно воспроизвести требуемый рисунок от руки иглой или даже стальным пером.

При нанесении предохранительного покрытия необходимо следить за тем, чтобы металлическая поверхность была совершенно суха, иначе покрытие местами плохо пристанет, а кислота может проникнуть тогда до металла и протравить места, которые должны остаться нетронутыми.

Протравой для медных, латунных, бронзовых и серебряных изделий служит следующая смесь: 3 части насыщенного водного раствора азотнокислой меди и 1 часть насыщенного уксусного раствора нашатыря.

Для железа и стали рекомендуют следующую смесь: 400 частей воды, 2-3 капли азотной кислоты, 15 частей каломея (двухлористой ртути) и 1 часть виннокаменной кислоты.

Протравливаемый предмет опускают в глиняную глазированную кюветку (ванночку), в которую наливают соответствующий растворитель. Если обрабатываемая поверхность плоская, то можно установить ее в горизонтальном положении, вылепить по краям бортик из воска толщиной в палец и в полученную таким образом плоскую кюветку налить соответствующую кислоту. Когда травление считают оконченным, предмет прополаскивают в чистой воде, а предохранительное покрытие удаляют нагреванием или смывают его скипидаром. Если в углублениях останется некоторое количество протравки, то со временем она разъест металлическую поверхность местами глубже, чем требуется. Во избежание этого промытый предмет кладут на несколько минут в известковую воду, которая нейтрализует остаток кислоты.

Гальванический способ травления металлов.

Кроме вышеописанного травления металлов химическим путем, существует еще один способ травления с помощью гальванической батареи. Этот способ имеет много преимуществ перед химическим. Сама операция травления гальваническим способом происходит гораздо быстрее, а контуры вытравленного рисунка получаются более резкими и отчетливыми. В состав протравы не входят едкие кислоты, вследствие чего не образуется вредных для здоровья газов.

Если рассмотреть через лупу рисунок, вытравленный химическим способом, то окажется, что края отдельных углубленных линий неровны и что, чем глубже линия, тем она шире протравлена. При гальваническом способе травления края отдельных линий получаются совершенно гладкими, а стенки углублений вертикальными. Описанный выше способ предварительной обработки предмета применяется и при гальваническом травлении. Обработанный предмет, служащий анодом, подвешивают в ванну, содержащую протраву, на проволоке, которая припаивается оловянным припоем к непокрытому месту; место спайки покрывается лаком. Другой конец проволоки соединен с пластинкой того же металла, служащей катодом. В качестве протравы для стали и железа употребляется железный купорос или раствор нашатыря; для меди, латуни и бронзы - раствор медного купороса; для цинка - цинковый купорос или раствор окиси хлористого цинка. Если разные части рисунка требуется протравить до различной глубины, то через некоторый промежуток времени предмет вынимают из ванны, споласкивают те места, которые не требуется вытравлять глубже, и наносят на них предохранительное покрытие, а затем снова подвешивают предмет в ванну и продолжают травление.

Составы для травления:

меди: 1 часть спирта, 1 часть хромовой кислоты, 10 частей воды.

алюминия: 1 часть спирта, 1,5 части уксусной кислоты, 1 часть хлористой сурьмы (сурьмяного масла), 10 частей воды.

свинца: 8 частей спирта, 5 частей двухлористого олова, 80 частей воды.

Черная протрава для алюминия.

Поверхность предмета из алюминия полируют сначала мельчайшим порошком наждака, затем смазывают оливковым маслом и нагревают, при частом смазывании этим маслом, над спиртовой лампой до тех пор, пока оливковое масло не окрасится в черный цвет. После этого нагревание прекращают и по охлаждении предмета вытирают масло тряпкой.

Черная протрава для железа и стали.

Воронение железа и стали, имеющее своей целью, с одной стороны, придать поверхности этих металлов красивый вид, а с другой - предохранить их от ржавчины, состоит, как известно, в том, что металлические поверхности, тщательно отшлифованные и очищенные от жира и грязи, натирают различными смесями из соответственно выбранных веществ и подвергают затем воздействию высокой температуры.

Привожу некоторые наиболее практичные и быстро действующие составы для воронения:

1). 1 часть азотнокислого серебра (ляписа), 500 частей воды;

2). 1 часть хлористой сурьмы, 1 часть оливкового масла;

3). 2 части хлористой сурьмы, 2 части хлористого железа (кристаллического), кислоты;

4). 54 части медного купороса, 3 части железных опилок, 14 частей азотной кислоты (крепкой водки), 26 частей спирта, 200 частей воды.

Черная протрава для меди.

Готовят насыщенный раствор сернокислой меди и добавляют в него нашатырный спирт до тех пор, пока смесь не примет яркий прозрачный синий цвет. Обрабатываемая вещь опускается в этот раствор на несколько минут, затем вынимается и слегка нагревается до тех пор, пока не почернеет.

Есть еще другой способ. Медная вещь, подлежащая чернению, очищается сначала тонкой наждачной бумагой, после чего до ее очищенной поверхности стараются не прикасаться пальцами. Затем она или погружается в жидкий раствор хлористой платины, или смачивается им при помощи кисти. Раствор этот, если он не имеет кислой реакции, слегка подкисляется соляной кислотой.

Очень прочное чернение медных изделий получается в том случае, если погрузить их в насыщенный раствор металлической меди в азотной кислоте и затем слегка нагреть.

Черная протрава для бронзы.

Обычно как чисто черное, так и серое окрашивание получается образованием на поверхности вещи окиси меди или сернистой меди. Но оба эти окрашивания могут быть достигнуты и отложением на поверхности вещи сернистых соединений других металлов - свинца, висмута, ртути и т.п. Будет ли окрашивание вполне черное или светло-черное, т.е. серое, зависит как от состава, вызывающего окраску, так и от времени действия последнего.

Для образования на поверхности вещей черной окиси меди подогретую вещь погружают на несколько секунд в раствор меди в избытке азотной кислоты и затем держат ее над огнем древесных углей до тех пор, пока поверхность ее не начнет чернеть. Чтобы получить равномерную и достаточно густую черную окраску, операцию повторяют несколько раз, в противном случае окраска будет не совсем черная, а сероватая. По окончании окрашивания вещь протирают тряпочкой, смоченной маслом. Таким образом обычно чернятся оптические инструменты.

Для латуни и бронзы можно употреблять и следующий раствор: 2 части мышьяковой (не мышьяковистой!) кислоты, 4 части соляной кислоты, 1 часть серной кислоты и 80 частей воды. Мышьяковую кислоту можно заменить сурьмяным маслом (треххлористой сурьмой). Вещь погружают в раствор, подогретый до 50°С, и во время погружения прикасаются к ней цинковой палочкой.

Очень хорошее окрашивание дает раствор двойной соли серноватистокислого натрия и свинца: 45 г свинцового сахара (уксуснокислого свинца) растворить в 3/4 литра воды, а 150 г серноватистокислого натрия (гипосульфит) в 1/2 литра воды. Оба раствора смешать и нагреть до 85-93°С. Поверхность вещи, погруженной в раствор, очень быстро покрывается слоем сернистого свинца. Цвет этого слоя по мере утолщения меняется и под конец становится очень красивым - металлическим серым.

Подобным же образом получается черное окрашивание сернистым висмутом. Для этого вещь, окрашенную, как объяснено выше, азотнокислым раствором висмута в коричневый цвет, надо погрузить еще горячей в крепкий раствор серной печени (Hepar sulfuris) - коричневый цвет быстро переходит в черный.

Черная протрава для серебра.

Чернение (так называемая чернь) - широко распространенный и почти единственный применяемый на практике способ окрашивания поверхности серебряных или посеребренных вещей, причем окрашивается в черный цвет не вся поверхность вещи, а только некоторые ее части в форме различных фигур, узоров, арабесков и т.п. Такого рода украшения серебряных вещей чернью очень давно известны у нас: тульские серебряные табакерки и портсигары, кавказские пояса и кинжалы "под чернь".

Процесс чернения заключается в образовании или отложении на поверхности серебряной вещи сернистого серебра.

Кустарным способом чернение производится химическим путем: выгравированные на поверхности вещи углубленные узоры заполняются плавким составом, включающим сернистое серебро, затем вещь подвергается воздействию высокой температуры, достаточной для сплавления состава с серебром. Короче, происходит частичное покрытие поверхности вещи "черной эмалью", состав которой у разных кустарей различен. Вот один из хороших рецептов такой черной эмали: 38 частей серебра, 72 части меди, 50 частей свинца, 384 части серы и 36 частей буры сплавляют в тигле, причем входящие в состав металлы превращаются в сернистые. По охлаждении сплав размельчают в тонкий порошок и тщательно просеивают. При употреблении выгравированные места посыпают порошком эмали и вещь держат на огне до тех пор, пока снова расплавившаяся эмаль не заполнит углублений. По охлаждении излишек эмали стирают, вещь шлифуют и полируют.

На крупных производствах чернь наводят большей частью гальваническим путем.

Иногда серебряные или посеребренные вещи (вазы, канделябры, фигуры) подчернивают графитом. Для этого их смазывают кашицеобразной смесью из 6частей графита в порошке и кровавика в порошке со скипидаром (кровавик, или крокус, - это самородная окись железа). Когда смазка высохнет, вещь обтирают мягкой щеткой и замшей, затем ее выпуклые места, для придания им большего блеска, полируют тряпочкой, смоченной спиртом или водкой. Такое подчернение чисто механическое и обусловливается оно теми же условиями, которые с течением времени производит загрязнение всякой металлической поверхности, т.е. приставанием частиц пыли (в данном случае роль пыли играет графит) к неровностям и шероховатостям поверхности. Следовательно, чем менее гладкая поверхность, тем успешнее достигается подчернение ее этим механическим способом. Такое чернение, понятно, не так прочно, как химическое.

Коричневая протрава для железных и стальных вещей.

Для этого обычно употребляется сурьмяное масло (Butyrum antimonij), смешанное с оливковым или другим растительным маслом. Этой смесью посредством суконки натирают поверхность железной или стальной вещи. Когда через сутки после первого натирания поверхность покроется ржавчиной, ее натирают тем же составом во второй раз, потом в третий раз и т.д. Продолжают это до тех пор, пока не получится желаемое окрашивание - от светло - до темно-коричневого оттенка, смотря по числу натираний. Обусловливается это окрашивание отложением на поверхности вещей окиси железа и металлической сурьмы.

Окрашивание железа в металлический блестящий темно-коричневый цвет может быть получено, если железо, предварительно нагретое до температуры кипения воды, погрузить на мгновение в 10%-ный водный раствор красной хромовой соли (двухромовокислого калия), просушить на воздухе и затем подержать 1-2 минуты над раскаленными древесными углями. Операцию повторяют два-три раза, до получения желаемого оттенка. По окончании промыть, просушить и протереть суконкой, слегка смоченной льняным маслом. Но для успеха необходимо, чтобы железо было нагрето до температуры 100°С (или очень близко). Если нагревание было недостаточно, то окрашивание происходит плохо и вода, в которой железо промывается по окончании операции, окрашивается в желтый цвет, если же, наоборот, железо было нагрето слишком сильно, цвет окрашивания будет не блестящий коричневый, а матовый черный.

Коричневая протрава для цинковых вещей.

Коричневое окрашивание цинка достигается повторным смазыванием 4 частями уксуснокислой меди (ярь-медянки) в 11 частях уксуса. Если цинковые изделия смазать сначала раствором, состоящим из 1 части медного и 1 части железного купороса в 20 частях воды, а затем по просыхании раствором из 4 частей уксуснокислой меди в 11 частях уксуса и по окончании операции отполировать крокусом, то поверхность вещей принимает очень красивый темно-бронзовый цвет.

Смазав цинковые вещи несколько раз слабым водным раствором хлористой или двухлористой меди и затем нагрев и протерев их щеткой, получают тем более темное окрашивание, чем крепче употреблялся раствор и чем большее число раз повторялось смазывание. После многократного повторения смазки коричневый цвет переходит в почти черный.

Если к раствору хлористой меди добавить столько нашатырного спирта, сколько нужно, чтобы образующийся сначала осадок снова растворился, то от повторного смазывания таким раствором вещи окрашиваются в медно-красный цвет. Добавив же к этому раствору немного уксуса, придают окраскежелто-коричневый оттенок.

Очень красивое коричневое окрашивание дает раствор из 15 частей хромовых квасцов и 15 частей серноватистокислого натрия (гипосульфит) в 500 частях кипящей воды, по остывании в раствор примешивают 25 частей серной кислоты. Затем его фильтруют и нагревают до кипения, а потом погружают в него вещи и держат их в нем, помешивая до тех пор, пока они не примут желаемого оттенка.

Мелкие цинковые вещи могут быть окрашены в коричнево-бронзовый цвет погружением их в некрепкий раствор медного купороса, подкисленный уксусом. После погружения вещи просушивают на воздухе и повторяют погружение (каждый раз просушивая) до тех пор, пока окрашивание не даст желаемого оттенка. Чем слабее медный раствор, тем чаще приходится повторять погружение и тем красивее и прочнее окраска.

Коричневая протрава для медных, латунных и бронзовых вещей.

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.

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 ¾ 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.

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.

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.

Золотисто-желтая протрава для латунных вещей.

Мелкие латунные вещи, такие как пуговицы, замочки, пряжки и т.п., могут быть окрашены в золотисто-желтый цвет погружением их на медной проволоке в нейтральный раствор уксуснокислой меди (ярь-медянки). Раствор должен быть вполне нейтральный, т.е. не изменять цвета ни красной, ни синей лакмусовой бумаги Нейтрализацию его, в случае надобности, производят уксусной кислотой.

Золотисто-красная протрава для латунных вещей.

Мелкие латунные вещи, такие как пуговицы, замочки, пряжки и т.п., могут быть окрашены в золотисто-красный цвет натиранием смесью из 4 частей промытого мела (в порошке) и 1 части сусального золота, смоченных водой до консистенции кашицы. Сусальное золото есть не что иное, как серное (двусернистое) олово; оно похоже цветом на настоящее золото и, подобно последнему, не изменяется от атмосферных влияний.

Фиолетовая протрава для латунных вещей.

Мелкие латунные вещи, например пуговицы, замочки, пряжки и т.п., могут быть окрашены в фиолетовый цвет смазыванием сильно нагретой вещи кусочком ваты, пропитанным сурьмяным маслом. Сурьмяное масло (Butyrum antimonij) есть нечистая треххлористая сурьма;

Зеленая протрава для цинковых вещей.

50 частей серноватистокислого натрия (гипосульфита) растворить в 500 частях кипящей воды, добавить 25 частей серной кислоты, профильтровать (для отделения осевшей серы) и погрузить в раствор цинковые вещи, которые очень быстро покрываются светло-зеленым налетом. Если держать вещи в раствореьболее продолжительное время, то светло-зеленый цвет переходит в темно-зеленый. Но лучше всего для такого рода окраски покрыть цинковые вещи предварительно медью и затем поступать с ними, как с медными.

Зеленая протрава для медных, латунных и бронзовых вещей.

Окрасить в зеленый цвет поверхность медных, латунных или бронзовых изделий можно различными способами.

1). Поверхность вещей при помощи губки смазывают сначала сильно разведенным раствором азотнокислой меди с добавлением небольшого количества поваренной соли. Затем, когда вещь просохнет, ее точно таким же образом смазывают раствором из 1 части щавелевокислого калия и 5 частей нашатыря в 94 частях слабого уксуса. Снова дают просохнуть и опять смазывают первым раствором; потом, по просыхании, опять вторым раствором и т.д. попеременно до тех пор, пока окрашивание не приобретет надлежащую силу. Перед смазыванием намоченную в растворе губку следует сильно выжать так, чтобы она была влажной, но не мокрой. По окончании окраски поверхности вещи тщательно растирают жесткими волосяными щетками, особенно в углублениях и щелях. После 8-14 дней работы получается буровато-зеленоватое окрашивание.

2). Вещи в несколько приемов натирают суконкой, пропитанной неочищенной олеиновой кислотой (продукт, получаемый на стеариновых заводах). На поверхности вещей образуется сначала темно-зеленый слой олеиновокислой меди, которая под влиянием кислорода и влаги воздуха постепенно превращается в более светло-зеленую углекислую медь. Процесс значительно ускоряется, если олеиновую кислоту предварительно довольно долго настаивать на стружках меди, а вещи после каждого смазывания такой кислотой, по просыхании смазки, слегка (не более нескольких капель!) опрыскивать при помощи пульверизатора водным раствором углекислого аммония.

Протрава для имитации патины на медных и бронзовых изделиях.

То красивое малахитовое или синевато-зеленое окрашивание, которым обладают древние бронзовые изделия, произошло под влиянием очень продолжительного воздействия на них или влажной атмосферы или влажной почвы, в которой они находились. Химическое исследование показало, что причина этой патины (Patina antica) заключается в образовании на поверхности меди или бронзы более или менее толстого слоя углекислой меди, т.е. той самой соли меди, из которой состоит малахит. Настоящая патина тождественна с малахитом не только по составу и виду, но и по происхождению.

Чтобы искусственно получить зеленое окрашивание, очень схожее с настоящей патиной, нужно, по возможности, подражать тому процессу, при помощи которого совершается естественное образование патины и малахита, т.е. поставить вещи в условия, вызывающие медленное и постепенное образование на их поверхности углекислой меди.

Для этого вещи переносят в помещение с равномерной, умеренно теплой атмосферой, богатой влагой и углекислым газом; оставляют их здесь более или менее продолжительное время, смазывая их поверхность не менее двух или трех раз ежедневно 1-2%-ным раствором уксусной кислоты в воде (или уксусом, разведенным 4-5 частями воды).

Если нет под рукой подобных готовых помещений, то устраивают специальные камеры соответственной величины и с плотно запирающимися дверцами. Для постоянного образования углекислого газа на пол такой камеры ставят один сосуд с размельченным известняком или мелом, а вверху, над этим сосудом, укрепляют другой меньший сосуд, из которого на мел или известняк непрерывно и равномерно капает соляная кислота. Смачивание разведенным раствором уксусной кислоты (см. выше) мелких вещей производится погружением их в раствор, а крупных - поливанием их сверху в виде мелкого дождя или опрыскиванием их при помощи пульверизатора. Смачивать таким образом следует не менее двух раз в сутки. Когда зеленый налет на поверхности вещи станет уже заметным, раствор уксусной кислоты для смачивания можно еще больше развести водой или даже заменить водой.

Для образования надлежащего слоя патины необходимо продолжать описанную обработку от 2 до 6 недель. Чем бронза богаче медью, чем кислее раствор для смачивания и чем выше температура камеры, тем скорее совершается процесс. Но патина получается более естественной, если ее образование происходит медленно.

Перед началом операции с вещей должны быть удалены малейшие следы жира (от пальцев, например), для чего мелкие вещи промывают крепким щелоком и стараются, по возможности, уже более не прикасаться к ним руками.

Никелирование железа и стали.

Помимо гальванического способа можно пользоваться еще следующим, весьма несложным способом для покрытия полированной стали или железа тонким, но весьма прочным слоем никеля. Берут 10%-ный раствор чистого хлористого цинка и постепенно добавляют к раствору сернокислого никеля, пока жидкость не окрасится в ярко-зеленый цвет, затем ее медленно нагревают до кипения, лучше всего в фарфоровом сосуде. Могущая при этом появиться муть не оказывает никакого влияния на никелирование, которое производится следующим образом: когда вышеупомянутая жидкость будет доведена до кипения, в нее опускают предмет, подлежащий никелированию, причем последний предварительно должен быть тщательно очищен и обезжирен. Предмет кипятят в растворе около часа, добавляя время от времени дистиллированной воды по мере ее выпаривания. Если во время кипения будет замечено, что цвет жидкости вместо ярко-зеленого стал слабо-зеленым, то добавляют понемногу сернокислый никель до получения первоначального цвета. По истечении означенного времени предмет вынимают из раствора, промывают в воде, в которой распущено небольшое количество мела, и тщательно просушивают. Полированное железо или сталь, покрытые указанным способом никелем, весьма прочно держат это покрытие.

Штемпелевание железа и стали.

Для штемпелевания стальных изделий (инструментов и т.п.) пользуются обычно едкими кислотами, что, однако, представляет много неудобств, не говоря уже о том, что и сама метка получается не совсем изящной. Следующий способ во всех отношениях заслуживает предпочтения. Прежде всего готовят раствор в 400 г воды поваренной соли (86 г), медного купороса (86 г), цинкового купороса (24 г) и обыкновенных квасцов (12 г). Затем берут кусок простого мыла, смачивают его водой и натирают им то место стального предмета, на котором хотят сделать метку. При этом обращают внимание на то, чтобы натираемое место покрывалось ровным и не очень толстым слоем мыла; после этого каким-нибудь острым предметом - шилом, гвоздем или кончиком ножа - выскабливают на мыльном слое требуемую метку так, чтобы отчетливо обнажилась поверхность металла. Теперь остается только заполнить полученное в мыльном слое углубление несколькими каплями вышеуказанного раствора и оставить в таком виде предмет на несколько минут. Если затем смыть слой мыла водой и протереть насухо предмет, то на его стальной поверхности ясно выступит красивая метка цвета меди.

Для вытравливания надписей на железных или стальных изделиях применяют по большей части разведенную азотную кислоту (15-20%-ную);

Для нанесения кислоты на металлический предмет служит резиновый штемпель, но только изготовленный из гораздо более твердой резины, чем обыкновенные штемпеля для красок, что достигается более продолжительным процессом вулканизации. Для того чтобы получить отчетливое травление буквы, штемпеля должны быть возможно более ясными и тонкими. Вместо подушки применяют кусок стекла, на который кладут кусок полотна. На последний наливают столько кислоты, чтобы он целиком пропитался, и к нему плотно прижимают штемпель. После этого слегка прикладывают штемпель к металлу, подлежащему травлению, и оставляют предмет на продолжительное время, а затем протирают керосином, а для предупреждения образования ржавчины - костяным маслом.

Штемпелевание латуни.

Для нанесения на гладкой латунной поверхности прочных надписей непригодны обычно применяемые краски для штемпелей. Для этой цели необходимы так называемые "протравы", которые предварительно наносят либо на стеклянную пластинку, либо прямо на чистую подушку для штемпелей. Собственно штемпелевание можно производить обыкновенными резиновыми штемпелями.

"Протравы" состоят из раствора хлористой соли какого-либо металла; например, смесь из равных частей хлористой меди и хлористого висмута дает хороший отпечаток. Для этой цели в фарфоровой ступке стирают вместе обе соли, причем разводят растворенной соляной кислотой и сохраняют в плотно закупоренной склянке. Можно также стереть вместе 1 часть сулемы с 2 частями хлористой сурьмы, добавив к смеси немного соляной кислоты, и в результате получится жидкость, пригодная для штемпелевания.

Химический способ полирования металлов.

Полировать металлы можно химическим способом, т.е. простым погружением детали или предмета в ванну с полировальным раствором без применения электрического тока. Для этой цели можно использовать фарфоровые стаканы или ванночки. Полировальный раствор состоит из следующих веществ:

Фосфорная кислота концентрированная 350 мл
Азотная кислота концентрированная 50 мл
Серная кислота концентрированная 100 мл
Сернокислая или азотнокислая медь 0,5 г

Рабочая температура ванны 100-110°С. Время полирования от 0,5 до 4 мин. При полировании выделяются удушливые пары, поэтому ванна должна находиться в вытяжном шкафу или на открытом воздухе.

Этот раствор хорошо полирует алюминий и его сплавы. Пригоден он и для полирования других металлов, однако рабочие условия (время полирования, температура) должны быть иными.

Золочение стальных изделий.

Как известно, стальные и другие металлические изделия покрывают золотом, как с декоративной, так и с технологической целью - золотое покрытие весьма прочно и обладает очень высокой коррозионной стойкостью. В домашних условиях позолоту проще всего осуществлять контактным и горячим методами, поскольку они не требуют особого специфического оборудования и достаточно безопасны.

Контактный способ - электролитическое золочение без внешнего источника тока - позволяет получить равномерные и очень плотные покрытия, достаточно плотно держащиеся на поверхности металла. Так как в данном случае процесс “электролиза” осуществляется в результате разности потенциалов детали и электролита, то качественно позолотить удается лишь латунные детали или детали из других металлов, предварительно покрытых тонким слоем латуни.

Перед нанесением слоя латуни на поверхность изделия из стали, изделие шлифуют, полируют, после чего его поверхность обезжиривают и протравливают, то есть подвергают химической обработке. Первые три операции не требуют особых пояснений. Травление же стальных изделий проводят в щелочном растворе, содержащем 20-30 г/л гидрата окиси калия (или гидрата окиси натрия) и нагретом до 75 - 85 гр. С. Время травления изделия в горячем растворе составляет примерно полчаса, при комнатной температуре изделие держат в щелочи не менее 1 ч. После тщательной промывки в проточной воде деталь погружают на 1 минуту в 0,5%-ный раствор соляной кислоты, чтобы удалить с поверхности металла следы окислов железа. Из раствора соляной кислоты (опять же после тщательной промывки) деталь помещают в ванну для электролитического латунирования, причем, чем скорее влажная деталь очутится в ванне, тем лучше будет покрытие.

Состав электролита (гальванической ванны) для латунирования приведен ниже (в г/л):
ционид меди 30 – 35
ционид цинка 8 – 12
ционид натрия 20 – 25
карбонат натрия 6 – 8
бикарбонат натрия 8 – 12
гидроокись аммония 3 – 5

Компоненты электролита растворяют в дистиллированной воде. Латунирование ведут при температуре раствора 25-35С и плотности тока 0,3 - 0,5 А/кв.дм. В качестве источника тока подойдут гальванические элементы типа 373. Понадобится также реостат для регулирования тока.

Анодом служит пластина из латуни марки М70. Для получения более однородного по толщине покрытия деталь в процессе электролиза необходимо поворачивать. Так как слой латуни служит подслоем для последующего слоя золота, требуется нарастить слой латуни толщиной не менее 1 мкм, для чего потребуется примерно 15-20 минут. Учтите, что поверхностный слой свежеосажденной латуни получается весьма непрочным, и касаться его нельзя.

В тех случаях, когда слой латуни выполняет роль декоративного покрытия, его рекомендуется обработать раствором какого-либо пассиватора для повышения прочности и атмосферостойкости. В нашем же случае латунный слой - промежуточный “продукт”, так что его незапассированная поверхность только способствует взаимной диффузии латуни и золота, приводя к упрочнению соединения слоев. Поэтому после тщательной промывки в горячей воде отлатунированную деталь сразу переносят в ванну для золочения. Некоторые составы ванн для контактного золочения приведены в таблице.

Температура раствора в процессе золочения - 70-80 гр., время для получения слоя золота толщиной около 0,1 мкм составляет: для ванны I - 3-5 минут; для ванны II и III - 5-10 минут. Значительно увеличивать время пребывания изделия в ванне не имеет смысла - при достижении указанной выше толщины слоя золота процесс практически прекращается и утолщения слоя позолоты получить не удается.

Контактное золочение осуществляется в электролитической установке, разрез которой показан на рис. Как видно из рисунка, в стеклянной емкости размещен цилиндрический электрод (анод) из цинка, погруженный во вспомогательный электролит - раствор хлористого натрия (концентрация раствора 30 г/л). Внутри стакана из пористой керамики на медной проволоке подвешивают деталь, которую требуется позолотить. Проволока удерживается в центре стакана с помощью опоры (например, трубки) из изолирующего материала, которую крепят на стакане. Таким образом, проволока не контачит со стаканом, но электрически соединена с цинковым анодом. В данной установке стакан из пористой керамики играет роль полупроницаемой диафрагмы, разделяющей растворы двух электролитов и препятствующих их смешению, но не создающей преград для процесса электронно-ионной проводимости. Если такого стакана у Вас нет, в качестве полупроницаемой перегородки подойдут брезент, фильтрованная и даже непроклеенная бумага. Только учтите, что при замене материала перегородки придется экспериментально определить время электролиза и откорректировать состав ванны. После золочения деталь тщательно промывают и высушивают на воздухе. Несмотря на небольшую толщину слоя золота, покрытие получается достаточно плотным, прочным и блестящим.

Характерной особенностью данного способа золочения является высокая прочность сцепления слоя позолоты с основным металлом, но этот показатель, как уже говорилось ранее, в большой степени зависит от качества предварительной подготовки поверхности металла под латунирование.

В тех же случаях, когда не требуется высокая прочность сцепления покрытия, и слой позолоты предназначен для чисто декоративных целей, лучше воспользоваться так называемым горячим способом золочения - методом менее трудоемким и более безопасным.

Для горячего золочения готовят раствор следующего состава (в г):
кислота азотная (плотность 1,36 г/куб.см) 20
кислота соляная (плотность 1,18 г/куб.см) 20
золото 1
сурьма хлористая 1
олово 1
борная кислота (насыщенный раствор) 20

Раствор готовят следующим образом. В стеклянной посуде смешивают азотную и соляную кислоту и в получившейся “царской водке” растворяют золото, после чего добавляют хлористую сурьму и олово. Далее посуду ставят на водяную баню и после полного растворения олова в раствор добавляют борную кислоту. Работать с раствором надо с соблюдением всех необходимых предосторожностей - жидкость весьма агрессивна, так что попадание ее кожные покровы опасно, а пары жидкости - ядовиты (содержат окислы азота и хлор).

Изделие, предназначенное для золочения, предварительно шлифуют, полируют, обезжиривают, а также протравливают, прокипятив в щелочи. После чего “золотой” раствор наносят на промытую подготовленную поверхность изделия мягкой кистью. Когда раствор подсохнет, изделие прогревают в пламени спиртовки или на костре из древесного угля. В результате образуется позолота, не требующая дополнительной обработки, но сцепление слоя позолоты с основным металлом не обладает высокой прочностью.

Рис. 2. Устройство ванны для электролитического нанесения слоя позолоты контактным способом:
1 – стеклянный сосуд;
2 – кольцевой электрод из цинка;
3 – стакан из пористой керамики;
4 – медная проволока (подвеска);
5 – опоры подвески (изолятор).

Платинирование металлов

Медные и латунные предметы покрываются тонким слоем платины в следующем растворе, нагретом до кипения: 1 часть нашатырной платины (хлороплатината аммония), 8 частей нашатыря и 40 частей воды. После платинирования предметы чистят мелом. Для той же цели предметы можно натирать смесью, состоящей из равных частей нашатырной платины и винного камня.

Стальные и железные предметы можно платинировать, покрывая их раствором хлорной платины в эфире.

Для платинирования мелких галантерейных вещей может служить доведенный до кипения раствор 10 частей хлорной платины и 200 частей поваренной соли в 1000 частях воды, к которому добавляют немного едкого натрия до щелочной реакции. В этом растворе можно платинировать также и с цинковым контактом, т.е. приводя металлическую поверхность в соприкосновение с цинковой палочкой.

Серебрение металлов

Для серебрения мелких предметов из цинка, меди и латуни предлагается следующий способ: готовят тесто из 125 частей поваренной соли, 125 частей винного камня и 2 частей свежеосажденного хлористого серебра. Две части этого теста смешивают со 100 частями воды, нагревают жидкость до кипения и вносят в нее предметы, положенные в фарфоровое сито. Предметы должны оставаться в кипящей жидкости сравнительно долго.

Для серебрения предметов натиранием рекомендуется следующая смесь: 1 часть хлористого серебра, 3 части поваренной соли и 3 части винного камня.

Для серебрения при помощи цинкового контакта, т.е. приводя металлическую поверхность в соприкосновение с цинковой палочкой, берут 10 частей азотнокислого серебра, обливают достаточным количеством соляной кислоты, осаждают и промывают полученное в осадке хлористое серебро. Последнее растворяют при помощи 70 частей нашатырного спирта и добавляют к раствору 40 частей цианистого калия, 40 частей соды, 15 частей поваренной соли и 1000 частей воды.

Для серебрения меди смешивают 3 части азотносеребряной соли, 2 части хлористого натрия и 210 частей кремортартара. Для серебрения берут немного этого порошка и натирают при помощи намоченной в воде тряпки очищенную поверхности медного предмета.

Для серебрения меди можно с успехом употребить следующую жидкость: в 6-10 частях воды растворяют 14 частей хлористого серебра, 21 часть щавелевокислого калия, 30 частей хлористого натрия и 7,5 частей хлористого аммония.

Для серебрения меди и латуни употребляют следующую жидкость: 30 частей азотносеребряной соли растворяют в 100 частях дистиллированной воды, доливают при постоянном помешивании раствор из 10 частей хлористого натрия в 100 частях дистиллированной воды и добавляют смесь, состоящую из 65 частей мела, 30 частей винного камня, 150 частей нашатырного спирта (удельный вес 0,960) и 60 частей дистиллированной воды. Смесь хранят в темном месте. Покрываемые слоем серебра предметы из меди, латуни или железа (предварительно покрытого слоем меди опусканием в раствор медного купороса) тщательно очищают и натирают вышеуказанной смесью при помощи суконки до получения слоя серебра. Наконец смывают теплой водой. Смесь сохраняется в оранжевых склянках в темном месте.

Далее читайте следующую мою статью «Гальванопластика и гальваностегия».

Автор-составитель: Патлах В.В.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.