Kemijsko bojenje metala

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretraživanje
Skulptura od kemijski obojene bronce,rad Henry Moorea

Kemijsko bojenje metala je postupak obrade metala u kojem se boja metalne površine mijenja putem izlaganja spomenute određenim kemijskim otopinama.

Prema David Fishlocku:

"U biti postoje samo 2 načina bojenja metalnih površina:

  1. Prevlačenjem jednog metala drugim metalom drugačije boje,primjerice putem elektrolitičkog taloženja.
  2. Konverzijom metalne površine u oksid ili sol koja je obojena ili je sposobna upijati supstance za bojenje ili kod koje utisak boje nastaje uslijed interferencije."[1]

Osim kemijskim putem metali se mogu bojiti i elektrokemijski te termičkom obradom.Danas(2017.) se radi i na ispitivanjima mogućnosti korištenja laserskog patiniranja bakra,te mogućnosti korištenja bakterijskih kultura za patiniranje bakra i željeza.[2]

Povijest[uredi VE | uredi]

Glava bika, Urartu, sjeverozapadni Iran ,oko 600 - 800 prije Krista, rani primjer kemijskog bojenja metala
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.

Smatra se da su ovi postupci korišteni već u najstarije doba, te da su stari barem koliko i sama tehnologija obrade metala. Najraniji očuvani predmeti koji svjedoče o modificiranju boje metala stari su oko 5000 godina, te potječu sa područja Anatolije - radi se o brončanim odljevima na kojima neki dijelovi imaju boji bronce kontrastnu srebrnu boju dobivenu pomoću arsena. Slični se postupci mogu naći i na nekim staroegipatskim bakrenim limovima.[3]

U rane primjere kemijskog bojenja metala možemo uvrstiti i Nebeski disk iz Nebre.[4]

Što se tiče pisanih izvora najstariji izvorni dokument svakako je Leidenski papirus X iz 4 . stoljeća( tu treba naglasiti da već Plinije stariji(živio između 23. i 79. godine) u prvom stoljeću spominje distinkciju između prirodno nastalih i umjetnih patina ).[5]

U srednjem vijeku 2 važna izvora su Mappae Clavicula ,nastala između 9 i 12 stoljeća i Teophilusovo djelo De Diversis Artibus nastalo u 12. stoljeću.

U vrijeme renesanse najznačajniji dokumenti su traktat o zlatarstvu i Traktat o kiparstvu Benvenuta Cellinija.[6]

Patiniranje se letimično spominje i kod Vasarija te kod Pomponiusa Gauricusa u njegovom djelu De Sculptura 1504.André Felibien u svom djelu Principes godine 1699. također samo usput spominje i neke tehnike patiniranja brončanih skulptura.[7]

Početkom suvremenog znanstveno zasnovanog kemijskog odnosno elektrokemijskog bojenja metala možemo uzeti Leopoldo Nobilijevo( 1784 - 1835 ) otkriće dobivanja Nobilijevih obojenih prstenova 1826. godine(radilo se o prstenastim u duginim bojama preljevajućim tvorevinama nastalim elektrolitskim taloženjem olovnog peroksida,osim prstenova osmislio je i tehniku dobivanja jednobojnih prevlaka ,u ova oba slučaja radilo se o interferencijskim bojama ,a ne o pigmentima ).Osim Nobilija elektrokemijskim su se bojenjem metala( njemu se pripisuje i naziv metalokromija ) u tom ranom razdoblju bavili i Leonhard Elsner,Alexander Watt,Antoine César Becquerel (1788 - 1878) i Rudolf Christian Böttger (1806 - 1881).[8][9][10]U 19. stoljeću javljaju se i prvi priručnici posvećeni isključivo kemijskom bojenju metala.[11]Godine 1868. Puscher po prvi puta izvještava o primjeni višebojnih odnosno lister patina baziranih na natrijevom tiosulfatu i olovo acetatu.[12]Devetnaesto je stoljeće i vrijeme kada po prvi put na vidjelo izlaze i 2 najznačajnije nacionalne škole kemijskog bojenja metala,francuska i japanska.Japanska se škola kemijskog bojenja metala od francuske kao tipično europske razlikuje u posve drugačijem pristupu,umjesto za europu tipičnog velikog broja patina za razmjerno manji broj metala,japanci su razvili malen broj patina koje djeluju na veći broj metala i njihovih slitina.Nadalje je za japansku školu tipična i primjena posebnih slitina bakra i plemenitih metala,prije svega shakuda i shibuichija.Ove možemo gledati kao na relikte još u starom Egiptu i antičkoj Grčkoj utemeljene tradicije izrade slitina ovog tipa(na ovakove slitine nailazimo i u Kini,Indiji,Tibetu te Mijanmaru).

Od kraja 18. stoljeća kemijsko se bojenje metala redovno javlja kao tema raznih zbirki kemijsko tehnoloških receptura a od sredine 19. stoljeća nadalje ova tema postaje i obavezno poglavlje svih u to doba važnijih galvanotehničkih priručnika(ali i zlatarskih te srebrnarskih,kao i priručnika o umjetničkoj obradi metala).Veliki napredak industrijske primjene kemijskog bojenja metala je pred 1.svjetski rat i neposredno nakon istog,oko 1905 javljaju se prvi patenti za crno niklanje(D.R.P. 183972), crni oksid(oko 1915 - 1920, D.R.P. 292603,D.R.P. 357198 ),a između godine 1923 i 1927. prvi patenti za anodičku i kemijsku oksidaciju aluminija te bojenje oksidnog sloja na istom pomoću posebnih bojitelja.[13][14][15]

Između 2 svjetska rata razvija se crno kromiranje(prvi njemački patent 1929.GP 607, 420),a nakon drugog svjetskog rata dolazi do porasta interesa za zeleno patinirane bakrene limove,namijenjene prije svega arhitektonskoj uporabi.[16]

Od sredine 60-tih godina prošlog stoljeća razvijaju se i tehnologije za anodičku oksidaciju titanija, te kasnije i niobija i tantala.[17]Također su početkom sedamdesetih godina 20. stoljeća razvijene i tehnologije za anodičku oksidaciju nehrđajućeg čelika (patent US3804730A - kemijski su postupci za bojenje nehrđajućeg čelika razvijeni već oko 1927.). Za razliku od anodičke oksidacije aluminija, gdje se nastali sloj boji anorganskim ili organskim bojiteljima u svim se ovim slučajevima radi o interferencijskim bojama. Na pragu 21. stoljeća ispituju se mogućnosti primjene bakterijskih kultura u patiniranju bakra i željeza, te se vrše i ispitivanja laserski induciranog bojenja bakra i njegovih slitina, niobija, nehrđajućeg čelika i kromiranih predmeta.[18][19][20][21]

Primjena[uredi VE | uredi]

Kemijsko se bojenje metala koristi prije svega kod izrade skulptura, nakita, značaka, medalja i odlikovanja, ukrasnih posuda, u arhitekturi, izradi metalnog namještaja, te u vojne svrhe. Također se u određenoj mjeri koristi u restauriranju i konzervaciji metala.

Sastav i način rada za nekoliko otopina za kemijsko bojenje metala[uredi VE | uredi]

Skala interferencijskih boja koje se dobivaju zagrijavanjem čelika na određenu temperaturu. Iste se boje mogu dobiti i kemijskim odnosno elektrokemijskim putem
Interferencijske boje dobivene anodičkom oksidacijom titanija

Metal koji želimo obojiti mora biti potpuno čist od oksida i masnoće.

Crna za srebro

- predmeti se urone u 2,5% otopinu kalijevog ili natrijevog sulfida, po pojavi boje dobro se isperu, te ih se zaštiti voštenjem ili lakiranjem.

Zelena za bakar i slitine

- predmeti se premazuju otopinom od 250 gr amonijevog karbonata/250 gr amonijevog klorida/1 lit vode, svaki sloj odstoji 24 sata, po postizanju željenog tona materijal voštiti ili lakirati, kao podlogu može se koristiti smeđu ili crnu boju. Ako se smanji količina klorida boja će biti više plavičasto zelena, ako se smanji karbonat više žuto zelena.

Crna za bakar

- otopina kalijevog ili natrijevog polisulfida (2,5%), predmeti se urone u otopinu,po postizanju boje se isperu, osuše te ih se vošti ili lakira.

Smeđa za bakar

- predmete se kuha u barem 3 dana odstajaloj 12% otopini bakar sulfata, po postizanju boje materijal isprati, osušiti i voštiti ili lakirati.

Crna za željezo

- predmete vrlo tanko premazati sa lanenim uljem, zatim ih se postupno ugrije na 300 - 400 C°, po potrebi postupak se ponovi, ovaj se postupak može koristiti na svakom metalu koji se može zagrijati na spomenutu temperaturu.

Smeđa za željezo

- koristi se 5% vodenu otopinu željeznog(III) klorida. Predmet se premaže sa otopinom, nakon 24 sata se istrlja sa grubom krpom ili najfinijom čeličnom vunom, postupak se ponovi bar 3 puta, na kraju je materijal potrebno istrljati masnom krpom.

Siva za kositar

- koristi se 20% vodenu otopinu željeznog(III)klorida, u koju je potrebno uroniti predmete, po pojavi boje isprati, osušiti, te voštiti ili lakirati.

Sivocrna za cink

- koristi se 20% vodenu otopinu željezo(III)klorida, predmeti se urone na 20 minuta, po pojavi boje se isperu, osuše, te ih se vošti ili lakira.

Crna za aluminij

- koristi se kipuću otopinu od 20 g amonijevog molibdata i 5 g natrij tiosulfata u litri vode, zatim je potrebno uroniti predmete, po pojavi boje isprati, osušiti, voštiti ili lakirati.

Višebojna patina (interferencijske boje)

- koristi se otopinu od 280 grama natrijeva tiosulfata, 25 grama bakar acetata i 30 grama limunske kiseline. Može se koristiti na bakru i njegovim slitinama, srebru, niklu, željezu, zlatu. Boja ovisi o trajanju uronjavanja, slijed boja na npr.mjedi: zlatno žuta boja-boja bakra-ljubičasta-tamno plava-svijetlo plava-boja kroma-boja nikla-crvenosiva,na željezu nastaju samo plava i sivocrna[22]

Razne boje na titanu

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.[23]

Dodatna literatura[uredi VE | uredi]

  • Ghersi,I. : Metallocromia. Colorazione e decolorazione dei metalli per via chimica ed elettrica.,Milano 1898.
  • Buchner,G.: Die Metallfärbung und deren Ausführung,Berlin 1891.
  • Hiorns,A. Metal Colouring and Bronzing,London 1907.
  • Beutel,E. Bewahrte arbeitsweisen der metallfaerbung,Wien 1913.
  • Krause,H. Metallfaerbung,Berlin 1922.
  • Field,S.;Bonney,S.R The chemical coloring of metals and allied processes,New York 1925.
  • Angier, R.H. : Firearm Blueing and Browning, Onslow County 1936.
  • Fishlock, David : Metal Colouring,Teddington 1962.
  • Hughes,R.;Rowe,M. : The Colouring, Bronzing and Patination of Metals, London 1992.
  • LaNiece, Susan; Craddock, Paul : Metal Plating and Patination: Cultural,Technical and Historical Developments,Boston 1993.
  • Berger,D. :Bronzezeitliche Färbetechniken an Metallobjekten nördlich der Alpen,Halle 2012.(online)
  • Sugimori,E. : Japanese patinas,Brunswick 2004.
  • Liozin,V. Kemijsko bojenje kovina,Beograd 1948.
  • Esih,I. Površinska zaštita i bojenje metala kemijskim putem, Zagreb 1958.
  • Kališ.M. Estestvenie zašitne plenki na mednih splavah,Moskva 1971.(online)
  • Odnoralov,N.V. Dekorativnaja otdelka skulpturi i hudožestvenih izdelij iz metalla,Moskva 1989.
  • Bobrikova,I.G.;Selivanov,V.N. Tehnologii elektrohimičeskoi i himičeskoi hudožestvenno dekorativnoi obrabotki metalov i ih splavov,Novočerkask 2009.(online)

Povezani članci[uredi VE | uredi]

Vanjske poveznice[uredi VE | uredi]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Fishlock, David : Metal Colouring,Teddington 1962.,str.8
  2. B.A. Dajnowski, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec, J.L. Mass, A. Lins, S.I. Shah, R. Murray,T.P. Beebe Jr., Z. Voras Creating Laser Patinas on Copper Alloys: Origins of Colors and Their Implications on Copper Alloys,članak u METAL 2016,New Delhi 2017.,Conference Proceedings ,str.153 - 160
  3. Hughes,R.;Rowe,M. The Colouring,Bronzing and Patination of Metals,London 1982., str.10
  4. Berger,D. Bronzezeitliche Färbetechniken an Metallobjekten nördlich der Alpen ,Hale 2012.,str.281
  5. http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Books/Leyden%20&%20Stockholm%20Papyri.pdf Pristupljeno 1.01.2018.
  6. https://archive.org/stream/bub_gb_Gsh2BJGzZLEC#page/n67/mode/2up pristupljeno 2.01.2018.
  7. http://northernlightstudio.com/docs/Patina.doc Pristupljeno 26.01.2018.
  8. https://archive.org/details/electrodepositio00wattrich 10.01.2018.
  9. https://www.generativeart.com/on/cic/99/1999.htm Pristupljeno 10.01.2018.
  10. L. Nobili: Sui colori in generale ed in particolare sopra una nuova scala cromatica dedotta dalla metallocromia ad uso delle scienze e delle arti, Antologia, 39, 117, 1830 e su Bibl. Univ. 15, 337, 1830; e 16, 35, 1830
  11. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6218907f.r=+patines+du+bronze.langFR Pristupljeno 2.01.2018.
  12. http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj190/ar190108 Pristupljeno 7.02. 2018.
  13. https://digitalcommons.mtech.edu/cgi/viewcontent.cgi?referer=https://www.google.hr/&httpsredir=1&article=1248&context=bach_theses pristupljeno 10. 01.2018.
  14. UK patent 290901, 1927.
  15. UK patent 223994, 1923.
  16. A. Ungelenk, J. Fischer, and H. Endrass, U. S. Pat. 1,975,239, October 2, 1934.
  17. http://www.reflectionandrefraction.co.uk/history.html Pristupljeno 19.01.2018.
  18. https://www.up2europe.eu/european/projects/biological-patina-for-archaeological-and-artistic-metal-artefacts_8707.html Pristupljeno 15.01.2018.
  19. B.A. Dajnowski, J. Marczak, A. Sarzyński, M. Strzelec, J.L. Mass, A. Lins, S.I. Shah, R. Murray,T.P. Beebe Jr., Z. Voras Creating Laser Patinas on Copper Alloys: Origins of Colors and Their Implications on Copper Alloys,članak u METAL 2016,New Delhi 2017.,Conference Proceedings ,str.153 - 160
  20. https://www.nature.com/articles/ncomms16095 Pristupljeno 16.01.2018.
  21. https://www.industrial-lasers.com/articles/2008/03/ornamental-color-laser-marking-of-metals.html Pristupljeno 27.02.2018.
  22. http://wikifoundryattachments.com/ZLSnLKosv0l3CnE9hGDi7w488720 Pristupljeno 21.08.2016.
  23. http://wikifoundryattachments.com/ZLSnLKosv0l3CnE9hGDi7w488720 Pristup stranici 1.09.2016.