Elektrokemijsko bojenje metala

Izvor: Wikipedija
Jump to navigation Jump to search
Nobilijevi obojeni prstenovi,ilustracija iz knijige A.Watt - Electro-deposition : a practical treatise on the electrolysis of gold, silver, copper, nickel, and other metals, and alloys, with descriptions of voltaic batteries, magneto and dynamo-electric machines, thermopiles, and of the materials and processes used in every department of the art and several chapters on electrometallurgy,London 1887.
Metalokromija - Nobilijevi prstenovi,Museo Galileo,Firenca

Elektrokemijsko bojenje metala postupak je kod kojeg se površinska boja metala mijenja elektrokemijskim tehnikama odnosno katodičkom ili anodičkom polarizacijom.Povijesno prvi postupak elektrokemijskog bojenja metala svakako su Nobilijevi obojeni prstenovi,koje je 1826. otkrio Leopoldo Nobili,talijanski fizičar.Osim višebojnih spomenutih prevlaka Nobili je u svojim eksperimentima uspio dobiti i jednobojne prevlake,a svoje je otkriće prozvao metalokromijom.U elektrokemijsko bojenje metala ubrajamo i crno ,te zeleno i plavo niklanje,crno kromiranje,crno rodiniranje te prevlačenje crnim rutenijem.Također u elektrokemijske postupke bojenja metala uključujemo i anodičku oksidaciju aluminija,titanija, niobija,tantala i nehrđajućeg čelika.Značajne su i višebojne,te zelene elektrolitske patine za bakar i njegove slitine.

Povijest[uredi VE | uredi]

Osim Leopolda Nobilija koji je već 1824. izveo svoje prve eksperimente vezane uz pojavu Nobilijevih prstenova elektrokemijskim su se bojenjem metala u tom ranom razdoblju bavili i Leonhard Elsner,Alexander Watt,Antoine César Becquerel (1788 - 1878) i Rudolf Christian Böttger (1806 - 1881).[1][2][3][4]Treba spomenuti i da je sličnu pojavu zabilježio već 1768. godine Joseph Priestley(1733-1804) te da su opisanu pojavu zvali Priestleyevim ili vilinskim prstenovima, no Priestley je koristio Leidensku bocu i metalni šiljak, a prstenovi su nastajali na metalnoj ploči koncentrično oko točke eksplozivnog električnog pražnjenja.[5][6]Znamo i da je George Richards Elkington (1801 – 1865),inače poznat po patentu za galvansku pozlatu i posrebrenje iz 1840. patentirao i najmanje jedan postupak elektrokemijskog bojenja metala.[7]Krajem 19. stoljeća Lismann(DRP. 93543) i početkom 20. stoljeća Setlik razvijaju prve elektrolitske postupke za bojenje bakra u zelenu boju,ovi će postupci biti dodatno razvijani između 2 svjetska rata te opet nakon 2. svjetskog rata.[8]U otprilike isto vrijeme razvijeni su i prvi postupci za elektrolitsko bojenje čelika u smeđu boju(no Becquerel o ovome izviještava već 1861.).[9][10]Crno je niklanje razvijeno oko 1905. a između dva rata crno kromiranje(prvi njemački patent 1929.GP 607, 420),koje je širu uporabu doživjelo tek od sredine pedesetih godina 20. stoljeća.Nakon prvog svjetskog rata razvijeni su i prvi postupci za anodičku oksidaciju i bojenje anodički oksidiranog aluminija(1923.,1924.DRP. 413876 ).Šezdesetih godina 20. stoljeća razvijaju se postupci za anodičku oksidaciju titanija,te nešto kasnije niobija , tantala,te nehrđajućeg čelika.Za razliku od anodički oksidiranog aluminija kod ovih postupaka ne radi se o oksidnom sloju koji se može obojiti posebnim bojilima,već su u pitanju interferencijske boje.

Osnovna podjela elektrokemijski dobivenih obojenih prevlaka[uredi VE | uredi]

Prevlake nastale taloženjem na katodi[uredi VE | uredi]

Crno niklanje,plavo niklanje,zeleno niklanje,crni krom,crna platina,crni paladij,crni rodij,crni rutenij,Elkingtonova otopina,Electrocolor postupak,Bancroftova plava .Od prevlaka koje se više ne koriste možemo navesti prevlake arsena(tkz sjajni sivi oksid),te antimona.

Prevlake nastale na anodi[uredi VE | uredi]

Nobilijevi prstenovi,zelena za bakar i slitine po Lismannu,anodička oksidacija aluminija,titanija,niobija,tantala,ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika,srebra,bakra i njegovih slitina,kroma i cinka.

Kratki prikaz nekoliko postupaka[uredi VE | uredi]

1.Nobilijevi obojeni prstenovi

39 gr olovo acetata

100 ml destilirane vode

katoda od platine ili nehrđajućeg čelika(igla),anoda poniklani ili pozlaćeni bakar ili mjed ili polirani čelik,trajanje 10 sec.,razmak katoda anoda 3mm[11]Može se koristiti i elektrolit od 100 gr olovne gleđe otopljene u 0.5 lit vode u kojoj je otopljeno 100 gr NaOH.

2.Elektrolitsko bojenje po Elkingtonu:

bakar sulfat 75 gr/lit

Natrij hidroksid 75 gr/lit

mliječna kiselina 126ml/lit

bakrene anode,0,25/A na četvornu stopu,daje razne boje ovisno o trajanju postupka,razvijen je i veliki broj varijacija na ovaj postupak,najpoznatija je američki Electrocolor postupak[12]

3.Razne boje na titanu( anodička oksidacija )

Kao jednostavan elektrolit može se koristiti 3% otopina trinatrij fosfata, katoda od nehrđajućeg čelika, predmet kao anoda. Boje zavise o naponu istosmjerne struje. Moguće je koristiti i brojne druge elektrolite - navodno čak i Coca Colu. Slamnato žuta/10 v­ - purpurna/29 v­ - plava/30 v - plavo zelena/45 v - ­svijetlo zelena/55 v­ - purpurno crvena/75 v - siva/110 v. Obavezno je ovaj proces raditi u gumenim rukavicama - potencijalno opasan napon.

4.Crno niklanje

nikl sulfat 75 gr/lit

nikl amonij sulfat 45 gr /lit

cink sufat 37,5 gr /lit

amonij tiocijanat 15 gr /lit

pH 5,6 - 5,9, temp. 55C, 0,5 - 1,5 V, 5- 20 A /na četvornu stopu,anode od nikla i ugljika


5.Razne boje na nehrđajućem čeliku 18 Cr/8 Ni ( anodička oksidacija )

sumporna kiselina 250 ml/lit

natrijev dikromat 60 gr/lit

voda 1 lit

0,6 A/ na četvornu stopu,70 -95 C,olovne katode,daje smeđu,plavu,purpurnu i zelenu boju zavisno o trajanju postupka,postoje i brojne varijante na ovaj postupak

6.Crna boja na ugljičnom čeliku (anodička oksidacija )

natrij hidroksid 700 gr

voda 1 lit

5-10 A/dm2,60- 70 C temp.,30-40 minuta[13]


7.Crna boja na bakru i slitinama ( anodička oksidacija )

Natrij hidroksid 150 - 200 gr

voda 1 lit

do 2 A/dm2,80-100 C,10 - 30 minuta[14]

Dodatna literatura[uredi VE | uredi]

  • Ghersi,I. : Metallocromia. Colorazione e decolorazione dei metalli per via chimica ed elettrica.,Milano 1898.
  • Одноралов Н.В. Декоративная отделка скульптур и художественных изделий из металла. Moskva 1954.
  • Fishlock, D. : Metal Colouring,Teddington 1962.
  • Одноралов, Н.В. Гальванотехника в декоративном искусстве. Moskva 1974.(online)
  • Bobrikova,I.G.;Selivanov,V.N. Tehnologii elektrohimičeskoi i himičeskoi hudožestvenno dekorativnoi obrabotki metalov i ih splavov,Novočerkask 2009.(online)
  • Diamanti,M. V.; Del Curto ,B. ;Masconale ,V. ; Passaro ,C. ; Pedeferri,M. P. Anodic coloring of titanium and its alloy for jewels production,Colour Research and Application ,37/5,2012.
  • Napoli,G.,Paura,M.,Vela,T.,Di Schino,A. Colouring titanium alloys by anodic oxidation ,Metalurgija 57,2018.(online)

Vanjske poveznice[uredi VE | uredi]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Elsner,L. Die galvanische Vergoldung und Versilberung sowohl Matt als glänzend.,Leipzig 1843.
  2. http://www.uni-online.de/personen/rudolf-christian-boettger/ Pristupljeno 29.01.2018.
  3. Ueber faerbung der metalle mittels galvanismus,von Hrn.Becquerel,Comptes Rendus,1844,nr 6
  4. http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj267/ar267008 Pristupljeno 29.01.2018.
  5. Pristley,J. An Account of rings consisting of all prismatic colours made by electrical explosions on the surface of metal.Ph.Tr. 1768.,str .68
  6. Ueber das Färben der Metalle mittelst Galvanismus; von Hrn. Becquerel. Aus den Comptes rendus, Februar 1844, Nr. 6.
  7. Fishlock, David : Metal Colouring,Teddington 1962.,str. 126
  8. Buchner,G. Die Metallfaerbung,Berlin 1920.,str.323,324
  9. http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj161/ar161126 Pristupljeno7.02.2018.
  10. Buchner,G. Die Metallfaerbung,Berlin 1920.,str.329
  11. https://ib-chemistry-extended-essays.wikispaces.com/file/view/MLB_EE.pdf/310469906/MLB_EE.pdf Pristupljeno 2.02.2018.
  12. H.Krause : Metallfaerbung,Muenchen 1951.,str. 44
  13. Averjanov,E.E. Spravočnik po anodirovanio,Moskva 1988.,str. 84
  14. Averjanov,E.E. Spravočnik po anodirovanio,Moskva 1988.,str. 84