От чего темнеет медь

От чего темнеет медь

1. Ермаков М.П. Технология декоративно-прикладного искусства. Основы дизайна. Художественное литье : учеб. пособие / сост. М.П.

Ермаков. – 2012. – 397 с. : 508 ил.

3. Медь и ее сплавы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: expertmeet.org/topic/17421-med-i-ee-splavy.

4. Латунь – это сплав меди [Электронный ресурс]. – Режим доступа: fb.ru/article/143264/latun—eto-splav-medi-s-sostav-latuni.

5. Технический форум «Кладоискатель» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: forum.kladoiskatel.ru/viewtopic.php?f=33&t=14011.

Сейчас набирает популярность техника плетения из проволоки wire wrap и идеальным материалом для нее является медь – мягкая, удобная и, кроме того, известна своим бактерицидным действием. В естественных условиях металл покрывается налетом благородной патины, но ждать придется слишком долго. Как в таком случае поступить?

Как в короткий срок придать своей работе законченный вид, расставить необходимые акценты, добавить некую магию и очарование старины? Для этого используют технику искусственного патинирования, заключающуюся в создании декоративного цветного покрытия на поверхности меди.

Медь. Что мы знаем о меди? Интересные факты.

Патинирование позволяет расширить возможности художественных средств и приемов для реализации авторских идей с яркой индивидуальностью и выразительностью.

Цвет меди в естественных условиях изменяется несколько раз, начиная с момента рождения и до полного формирования патины на ее поверхности. Непосредственно после изготовления металла он покрывается оксидом Cu2O и поверхность меди становится нежно-розовая и блестящая.

Под действием кислорода воздуха пленка из оксида меди Cu2O становится более толстой и цвет густеет; медь становится ярко красной. Затем на ней начинает образовываться оксид черного цвета. Затем цвет темнеет и постепенно меняется на коричневый. Становясь все более непрозрачным, слой CuO меняет цвет меди с темно-коричневого в итоге на антрацитово-черный.

Затем эта поверхность развивается далее, под воздействием находящихся в воздухе углерода, серы, хлоридов и влаги на ней образуются различные меднозакисные соли, обладающие зеленым цветом, иногда с синеватыми или голубоватыми оттенками. С течением времени наступает последняя стадия процесса окисления и на поверхности образуется ярко-зеленый, иногда зеленый с голубовато – синим оттенком слой патины. На этом процесс практически прекращается. Это и есть так называемая патина, под ней находится оксидная пленка, а затем чистая медь. Защитная пленка образуется со скоростью от 1 до 2 микрона в год.

В зависимости от экологического состояния и химического состава атмосферы формирование патины занимает от 8 до 30 лет, и ее оттенок во многом определяется окружающей атмосферы, которая различна в разных регионах.

Медь – металл розовато-красного цвета, плотность медь 8,95 г/см3, температура плавления 1083 °С. Медь кристаллизуется в гранецентрированной решетке и не имеет полиморфных превращений. На воздухе при наличии влаги и углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь пленкой патины зеленого цвета, которая является щелочным карбонатом меди (СuОН)2СО3. Эта пленка в определенной мере защищает медь от дальнейшей коррозии.

Применение меди и ее сплавов обусловлено их высокими характеристиками механических свойств при низких температурах, хорошей коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью. Медь и ее сплавы имеют удовлетворительную технологичность.

Медь хорошо деформируется, хорошо сваривается и паяется, поэтому она часто используется как материал для изготовления украшений в технике wire wrap. Также часто используется латунь – это сплав меди с цинком. Она хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии, обладает хорошими механическими характеристиками, сопротивляется воздействию внешней среды, но без покрытия со временем чернеет. Латунь и медь не всегда легко отличить друг от друга неспециалисту, тем не менее первая обладает твердостью, износоустойчивостью, она менее тугоплавкая, но более ковкая и вязкая, а потому удобнее в обработке.

Естественное и искусственное патинирования сплавов меди

Патина (итал. patina), пленка различных оттенков (от зеленого до коричневого), образующаяся на поверхности изделий из меди, бронзы и латуни в результате коррозии металла под воздействием естественной среды либо в результате патинирования, то есть нагревания или обработки окислителями. Патина второго типа создается для предохранения произведений искусства от разрушения, а также используется в декоративных целях (декоративная ценность патины как «налета старины» была впервые осознана художниками Древнего Рима).

Патинированием называют также окраску «под бронзу» изделий не из медных сплавов (например, гипсовой скульптуры). При атмосферном старении изделий из меди и двух ее основных сплавов – бронзы и латуни – образуются карбонаты меди: ярко-зеленый малахит Cu2(CO3)(OH)2 и лазурно-голубой азурит Cu3(CO3)2(OH)2. Для цинксодержащей латуни возможно образование зелено-синего розазита состава (Сu,Zn)2(СO3)(OH)2. Основные карбонаты меди можно легко синтезировать в домашних условиях, приливая водный раствор кальцинированной соды к водному раствору соли меди, например медного купороса. При этом в начале процесса, когда в избытке находится соль меди, образуется продукт, более близкий по составу к лазуриту, а в конце процесса – при избытке соды – к малахиту.

В естественных условиях зеленая патина образуется на поверхности медного кровельного листа в течение 5–25 лет, в зависимости от климата и химического состава атмосферы и осадков. В первые 3–6 мес медь тускнеет, затем за 1–3 года постепенно приобретает темно-коричневый цвет и олько потом – зеленый. Повышенная влажность, соли, сернистый ангидрид и другие агрессивные газы ускоряют этот процесс.

Естественное образование патины на поверхности меди препятствует ее дальнейшей коррозии. При этом важно, чтобы не менялся химический механизм ее образования, так как в противном случае можно получить обратный эффект. Толстые, 3–6-миллиметровые, кованые листы кровельной меди, которые использовали мастера в древности, обладают высокой атмосферной стойкостью. Рекордсменом, по-видимому, является медная крыша собора в Хильдесхайме в Нижней Саксонии (Германия), которому уже 700 лет.

Естественная или искусственная патина на бронзовых музейных экспонатах, скульптуре, археологических находках выполняет не только функцию защитно-декоративного покрытия, но и создает определенный художественный облик предмета. Исстари любое художественное изделие из металла декорировалось защитной пленкой, причем мастера учитывали назначение предмета и материал, из которого он выполнен.

Возможно, кто-то из старых мастеров обратил внимание на черно-коричневый налет, образующийся от перегоревшего масла и жира на стенках чугунной посуды. Там, где была такая пленка, посуда не ржавела. Потом пленку стали намеренно наносить на скульптуру и другие художественные отливки из чугуна. Прочное покрытие надежно защищало металл от ржавчины и делало работу краше, своеобразнее.

Искусственные патины неустойчивы в атмосферных условиях, и их обычно покрывают слоем воска, лака, олифы. Эти органические покрытия некоторое время выполняют защитную функцию, затем неравномерно разрушаются; при этом защитная пленка растрескивается и шелушится, возникают очаги неравномерно изменяющейся патины.

Искусственные оксидные и оксидно-солевые пленки по составу близки к естественным патинам. Пленки различных оттенков коричневого цвета однослойные и состоят, как и естественные, из оксида меди (I), зеленые и голубые искусственные патины, по цвету подобные естественным, двухслойны. Внутренний слой в них образован оксидом меди (I), а наружный – основными солями меди.

В искусственных патинах редко встречаются карбонаты меди (малахит и азурит), но часто – основной нитрат меди. В отличие от естественных патин, искусственные обычно образованы одной солью, часто с примесью промежуточных продуктов реакций. Почти все искусственные пленки более тонкие, пористые, рыхлые, чем естественная атмосферная патина.

Патинирование раствором – серная печень

Подготовленную поверхность обрабатывают чаще всего раствором сульфида аммония или полисульфида калия (серная печень). Получающиеся при этом пленки по химическому составу принципиально отличаются от естественных патин, имеют глухой черный цвет. Их, как правило, защищают от внешних воздействий обработкой воском, так как на открытом воздухе составляющие патину сульфиды достаточно быстро преобразуются в карбонаты и сульфаты. Преимущество сульфидного патинирования состоит в том, что патина образуется на любых медных сплавах, в том числе на латунях и даже на старой патине; недостаток – однообразие сульфидных патин как по декоративным, так и по физико-химическим свойствам, достаточно быстрое их изменение под воздействием внешних факторов.

Серная печень является смесью различных полисульфидов калия с тиосульфатом калия. Получают серную печень сплавлением серы с поташом (карбоната калия К2СО3) в течение 15–20 мин. При доступе воздуха происходит взаимодействие между компонентами расплава и образуется коричневая вязкая масса:

4K2CO3+6S + O2 –> 2K2S + 2K2S2O3+4CO2.

Сульфидное патинирование изделий из меди и ее сплавов может быть достигнуто: а) нанесением растворов на нагретую или холодную поверхность; б) обработкой в холодном или горячем растворе; в) обработкой в парогазовой фазе. Качество пленок искусственной патины зависит от метода их получения и предварительной подготовки поверхности.

Патинирование в парах нашатырного спирта (аммиак (NH4ОН)

Цвета: темно-коричневый, оливковый, если использовать соль, пятнистый ярко-голубой с вкраплениями чистого цвета металла (менее заметны на латуни и бронзе). Это химический метод оксидирования с помощью 10%-го водного раствора аммиака (гидроксида аммония).

Патинирование в опилках

Цвета: крапчатый золотой, зеленый / голубой, коричневый и черный – на латуни. Крапчатый светло-розовый, ярко-голубой и черный – на меди. Слегка крапчатый на бронзе и очень слабый крапчатый на никеле. Возможно появление эффекта травления на изделиях из латуни и меди.

Сульфат меди (СuSO4)

Используется этот химикат, если необходимо получить зеленый цвет, но в последствии изделие нельзя нагревать.

Цвета: бледно-зеленый. Пятнистый, неравномерный зеленый цвет. В результате патинирования этим составом получается довольно толстый и непрозрачный слой, так что текстура поверхности часто теряется.

Кроме благородных патин, существуют и вредные патины, разрушающие металл. Одна из них имеет, например, ярко-зеленый цвет – это так называемая дикая патина, состоящая из хлористых соединений меди. Эти соединения образуются на металле в условиях влажной среды и могут вызвать весьма активную коррозию, в результате чего металл превращается в рыхлую рассыпающуюся массу.

Вредная корродирующая патина другого вида, так называемая голубая патина Коха, представляет двойную соль углекислого натрия и углекислой.

Лабораторное патинирование раствором – серная печень

Готовим раствор: на 1 л воды 10–20 г порошка серной печени. Если нужна менее интенсивная окраска- в литр воды насыпаем 2–3 г поваренной соли и 2–3 г серной печени. Опускаем в раствор медную пластинку. После появления серого цвета необходимой тональности промываем пластинку чистой водой и сушим.

Наличие осадка на дне вполне допустимо и не влияет на результат оксидирования. Кисточкой наносим раствор на поверхность металла, пытаясь распределить равномерно.

Источник

Как темнеют медные украшения

Медь со временем темнеет — это знают все. Но как именно это происходит в украшениях?

Обычно украшения из меди патинируют — затемняют, ускоряя процесс окисления, а затем частично полируют для придания «глубины». И именно эти отполированные детали со временет меняют оттенок.

На фотографиях 2 похожих кольца, одно из которых отполировано перед фотографированием, а другое было потеряно и дольше полугода его никто не трогал.

На потемневшем кольце отполированные детали по-прежнему выделяются, хоть и не так четко, как на новом, зато они приобрели красивый рыже-коричневый оттенок. Примерно так же темнеют все медные украшения со временем. Полировать их регулярно вовсе не обязательно, так как ничего плохого и некрасивого с ними не происходит — наоборот, рыжий оттенок делает их еще интереснее и атмосфернее. Но если хочется «подновить», достаточно потереть грубой тканью, наподобие джинсовой, или салфеткой для чистки серебра.

Уточнение: речь идет об обычных условиях бережного обращения с бижутерией. Если подвергать украшения агрессивному воздействию (часто оставлять во влажной среде, допускать химические средства — спирт, растворители, лаки, парфюмерия и др), камни могут испортиться, а медь посинеть — хотя синий цвет патины на меди тоже красив

Источник

Почему ржавеет медь и как защитить ее от коррозии

Изделия из меди используются человеком на протяжении нескольких веков. В дореволюционные времена цена этого металла приравнивалась к стоимости золота, настолько дорогим было его производство. Сейчас медь намного подешевела, поэтому из нее, кроме украшений, делают посуду, интерьерные аксессуары и иные предметы.

• Что такое коррозия металлов и сплавов
• Коррозийные свойства меди
• Условия разрушения материала
• Влияние воды
• Воздействие кислот и щелочей
• Коррозия в почве и влажном воздухе
• Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить
• Эффективные методы очистки меди
• Чистка монет из меди

Коррозия меди, в отличие от железа, развивается медленно благодаря ее устойчивости к данному явлению, и все-таки иногда приходится принимать меры по очистке изделий от некрасивого налета.

Что такое коррозия металлов и сплавов

Под коррозией понимают процесс разрушения металла под действием агрессивных факторов окружающей среды. В той или иной степени ржавеют все металлы, сплавы, в результате чего на них появляются ржавчина и участки нарушения целостности (дыры). Портиться со временем способны и неметаллы: примером можно назвать старение резины или пластика от взаимодействия с кислородом, при частых контактах с водой, перепадами температур.

Основной причиной коррозии считается термодинамическая неустойчивость металла к влиянию физических факторов или химических веществ, которые присутствуют в контактной среде. По сравнению с железом медь окисляется намного меньше, но при увеличении температуры этот процесс значительно ускоряется. При регулярном нахождении в среде с температурой выше +100 градусов любой металл ржавеет в несколько раз быстрее.

Коррозийные свойства меди

Медь – металл с высокими пластическими свойствами, имеющий красно-золотистый цвет, а после удаления оксидной пленки – чуть розоватый. По электропроводности он уступает лишь серебру, также характеризуется высокой теплопроводностью. Благодаря низкому удельному сопротивлению медь применяется в электротехнике: идет на изготовление медных пластинок, проволоки, обмотки двигателей.

Из-за высоких антикоррозионных качеств металл включается в сплавы для улучшения их технических характеристик (бронза, латунь и другие). В гальванической среде медь становится катодом, вступает в электрохимические процессы и вызывает ускоренное ржавление прочих металлов.

Медь – неактивный химический элемент, поэтому практически не взаимодействует с воздухом, водой (пресной, морской). Если воздух сухой, на поверхности материала формируется оксидная пленка толщиной до 50 мн. Медное изделие темнеет, становится коричневым или зеленоватым, это называется патиной. В ряде случаев патина воспринимается как декоративное покрытие. Интенсивность коррозии низкая при контакте с разбавленной соляной кислотой, но при реакции с рядом иных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл окисляется с образованием карбоната меди.

Условия разрушения материала

Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

Влияние воды

Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

Воздействие кислот и щелочей

В щелочах медь не портится, ведь материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее являются самыми пагубными по воздействию. Наиболее значимая и быстрая коррозия происходит при контакте с серой и ее кислотными соединениями, а азотная кислота и вовсе полностью разрушает структуру материала.

В концентрированных кислотах медь растворяется, поэтому при изготовлении оборудования для нефтегазовой промышленности требует дополнительной защиты. С этой целью применяются ингибиторы – замедлители химических реакций:

1. Экранирующие – формируют пленку, которая не позволяет кислотам достигать медной поверхности.
2. Окислительные – превращают верхний слой в окись, которая будет вступать в реакцию с кислотами без вреда для самого металла.
3. Катодные – увеличивают перенапряжение катодов, чем замедляют реакцию.

Коррозия в почве и влажном воздухе

В почве проживает множество микроорганизмов, которые вырабатывают сероводород, поэтому среда тут кислая, скорость коррозии меди возрастает. Чем более отклонено значение pH в сторону закисления, тем быстрее протекают процессы разрушения. Если грунт насыщен кислородом, металл окисляется, но ржавеет меньше. При длительном нахождении медных изделий в земле они зеленеют, становятся рыхлыми и могут даже рассыпаться. Краткосрочное пребывание в почве вызывает появление патины, от которой предмет можно очистить.

Влажный воздух плохо сказывается на состоянии материала только при долгом контакте, а вначале тоже вызывает появление патины (оксидного слоя). Исключение составляет пар, насыщенный хлоридами, сульфидами, углекислотой – в нем коррозия развивается стремительнее.

Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить

Медные турки, ковши, самовары отличаются высокой теплопроводностью, потому нагрев в них протекает равномерно, а продукты готовятся быстрее. Это обуславливает высокую популярность изделий в быту. Потребность в чистке медных предметов обусловлена утратой ими внешней привлекательности со временем. Особенно быстро тускнеют и теряют естественный цвет изделия, находящиеся на воздухе или часто нагревающиеся.

Окисная пленка – патина – популярна лишь там, где требуется придание вещам винтажного облика, стилизация под старину. В противном случае она портит вид посуды, утвари, украшений и статуэток. Чтобы устранить оксидный налет, элементы потемнения и вернуть блеск, придется периодически чистить предметы. Также очищение требуется для исключения попадания в еду вредных соединений, которые могут присутствовать в черном или зеленом слое.

Эффективные методы очистки меди

Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

Чистка монет из меди

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом. Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса.

Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1). После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

Источник