Блеск поверхности и цвет патин на латунях

Актуальная проблема при создании и реставрации ЮХИ из различных сплавов на основе меди (бронз и латуней) – формирование на их поверхности патины необходимый художественно-декоративный облик, а при реставрации должны точно совпадать с цветом естественной патины реставрируемого предмета. Для выполнения этой задачи необходима система относительного сравнения цветов покрытий.

Определялась полируемость поверхности и зависимость изменения цвета электрохимически сформированных патин на поверхности латуней от количества легирующего элемента – цинка (10, 20, 30, 40%).

Образцы изготавливались литьём в изложницу с дальнейшей раскаткой до толщины 0,8 мм. Поверхность образцов полировалась мелкозернистой наждачной бумагой и доводилась электрохимическим полированием (ЭХП) в течение 30 с в водном растворе тиокарбамида CS(NH₂)₂ и фосфорной кислоты H ₃ PO ₄ с добавкой «трилона Б». Режим полирования: импульсный ток при длительности импульса t _и = 300×10^–6 с, скважности (отношение длительности периода к длительности импульса) q = 2, амплитудной плотности тока i_a = 3–5 А/дм². Качество полирования контролировалось по стандартной методике.

Использовались растворы и режимы электролиза, при которых на поверхности формируются патины предпочтительно тёмных оттенков и матово-зелёного цвета, т.е. наиболее распространённых цветов изделий из меди и её сплавов, подвергаемых реставрации:

1) NaOH 180 г/л, лактоза C₁₂H₂₂O₁₁ 180 г/л, CuSO ₄ 3–5 г/л, t = 60–70° C;

2) Na ₂ S 30–40 г/л, t _эл = 60–70° C;

3) NaOH 100 г/л, t _эл = 80–90° C.

Продолжительность обработки во всех растворах 5–20 мин, i_a = 0,8–2 А/дм². Наилучший результат получен в растворе № 3, используемый для патинирования медных сплавов в чёрный цвет. Регулируя время обработки, можно получить различные оттенки покрытия. Все измерения по цвету покрытий проводились на образцах, обработанных в этом растворе.

Полученные данные представлены графически на рисунке 6. По расположению точек видно, что патина значительно ухудшает отражательную способность поверхности. Чем ближе точка расположена к точке белого цвета, тем больше объект отражает падающий свет. Точки же, соответствующие исследованным образцам, находятся на периферии.

Труднее всего патинируется сплав Л90. Раствор №3 рекомендуется применять для сплавов с большими присадками легирующих металлов, не рекомендуется обрабатывать в нём чистую медь. В данном растворе получены патины желтоватых оттенков чёрного цвета, в большинстве своём непрозрачные. Качество и скорость формирования покрытия ухудшается в ряду: Л60, Л70, Л80, Л90: чем больше легирующих добавок в сплаве меди, тем легче он подвергается патинированию.

Полученные данные по цвету сплавов системы «медь–цинк» представлены на рис. 4.7. По графику можно оценить не только средний тон поглощаемого сплавом света (то есть цвет сплава), но и примерный блеск полученной в результате ЭХП поверхности. Ближе всего к точке белого света располагаются точки, соответствующие сплавам Л90 и Л80, что свидетельствует о лучшей их полируемости. Блеск поверхностей образцов после ЭХП уменьшается в ряду: Л90, Л80, Л70, Л60. Следовательно, существует зависимость блеска от состава сплава: чем больше содержание легирующей добавки в сплаве системы «медь–цинк», тем хуже электрохимически полируется сплав при прочих равных условиях.

Рис. 5.6. Цвета патинированных образцов

Рис. 5.7. График цветности с координатами образцов

Практически все полученные точки расположены в жёлтой и жёлто-зе-лёной (лимонной) области спектра видимого света. Цветовая гамма всех электрохимически отполированных сплавов схожа. Тоновое различие между цветами различных сплавов после механического полирования также исчезает. Цвет латуней после ЭХП ярко-жёлтый с некоторым лимонным оттенком. Кроме того, увеличивается время окисления свежеобработанной поверхности от нескольких часов (механическое полирование) до нескольких дней (ЭХП).