Бронзовые часы пользуются немалым спросом. Во многом это объясняется способностью бронзы со временем покрываться уникальной патиной, приобретая благородный вид, характерный для старинных изделий. С химической точки зрения патина представляет собой оксидную пленку, которая образуется при контакте химически активных металлов с анионами (такими как кислородные и хлоридные ионы). Процесс естественного патинирования происходит медленно, но, как и большинство химических реакций, образование патины можно ускорить увеличением концентрации реагентов, введением катализаторов и повышением температуры. В этой статье мы рассмотрим некоторые способы искусственного создания патины (и ее удаления) в домашних условиях на примере бронзового квадратного дайвера Bell & Ross Diver Bronze BR 03-92. Обзорную статью на эту модель можно прочитать на нашем сайте.
Прежде чем начать эксперименты, необходимо разобраться, что представляют собой медь, латунь и бронза. Медь — это металлический элемент, а латунь и бронза — металлические сплавы на ее основе. Латунь — сплав меди и цинка. Бронза — сплав меди и олова. Из-за различного состава этих сплавов образующаяся на них патина также внешне отличается.
Очищающие средства
После нескольких недель ношения на бронзовых часах образуется натуральная патина желто-коричневого цвета. Отмыть ее водой с мылом не получится, поскольку оксиды реагируют с кислотами, а мыло имеет нейтральный или слабощелочной состав.
Лимонный сок
Теперь становится очевидно, почему лимонный сок считается самым популярным средством для очистки бронзы. Он содержит лимонную кислоту и обладает приятным запахом. Для удаления патины, как показано на фотографии ниже, потребовалось 30 минут замачивания часов в лимонном соке (разбавленном пополам с водой). Поверхность бронзы не только полностью очистилась, но и приобрела привлекательный розовый оттенок.
Патинирование лимонным соком
Очищенная бронза на правой стороне часов
Черный кофе
Мало кто знает, но кофе является «кислотным» продуктом, способным окрашивать практически все, от кухонной столешницы до зубной эмали. Однако в случае с бронзой окрашивания не происходит. Напротив, холодный (горячий мог бы навредить часам) черный кофе производит очищающий эффект. На фото: правая сторона часов после кофейной ванны демонстрирует чистую оранжево-розовую бронзу.
Правая сторона часов подвергается воздействию кофейной ванны (1 час)
Правая сторона часов после кофейной чистки
Сравнение: до и после очистки черным кофе
Уксус
Еще одной распространенной бытовой кислотой является уксусная кислота, содержащаяся в любом уксусе: яблочном, рисовом, белом и т.д. По сравнению с лимонным соком и кофе очистка уксусом происходит в разы быстрее. Конечный результат, на достижение которого другим средствам требуется час, с помощью уксуса получается менее чем за минуту, что позволяет визуально наблюдать изменение цвета.
Часы посещены в уксусную жидкость менее, чем на одну минуту
Часы полностью очищены!
Наглядные результаты паттинирования меди, латуни и нейзильбера
Паттинирование и оксидирование
Изменение цвета металлов в водном растворе серной печени
Изменение цвета металлов в парах амиака
Искусственное патинирование
Далее мы проверим на практике и продемонстрируем результаты популярных в интернете рецептов патинирования бронзы, а также из любопытства попробуем что-нибудь новенькое. Некоторые из этих способов придают бронзе легкую деликатную патину, а другие, более агрессивные, применяются для образования ярко выраженных коричневых или зеленых оттенков. Оценив полученные результаты, вы сможете добиться желаемого вида ваших бронзовых часов без необходимости проведения всех экспериментов самостоятельно, путем проб и ошибок.
Пищевая сода с уксусом
Сода с уксусом — это метод, который используется в домашнем хозяйстве, например, для чистки сантехники. Подобные вещества и по отдельности обладают отличными очищающими свойствами, но при их контакте происходит мощная «шипящая» реакция, выделяющая углекислоту, которая разлагается на воду, соль и углекислый газ. В ходе этого процесса углекислота способна растворять даже значительные загрязнения. Мы попробовали использовать получившийся в результате реакции раствор в качестве чистящего средства. Однако вместо очистки бронза неожиданно потемнела.
Часы помещены в осадочный раствор от реакции пищевой соды с уксусом
Результат — темная патина
С добавлением уксуса очищающие свойства раствора улучшились, но по неизвестной причине это проявилось главным образом на безеле.
После добавления в раствор большего количества уксуса
Крупным планом: патина не удалилась с боковых сторон безеля и корпуса
Вареное яйцо
Вероятно, это самый известный способ патинирования бронзы. Нужно сварить куриное яйцо вкрутую, остудить его чуть теплее комнатной температуры, очистить от скорлупы и раздавить на мелкие части, а затем положить в целлофановый пакет рядом с часами (часы не должны соприкасаться с яйцом). Взаимодействие сероводорода, выделяемого вареным яйцом, с медью, составной частью бронзового сплава, приводит к образованию сульфида меди – вещества черного цвета.
Через 15 минут бронза покрывается легким слоем, похожим на естественную патину после двух недель ношения часов. Еще через час патина становится темно-коричневой.
Часы и вареное яйцо помещены в полиэтиленовый пакет
После 15 минут выдержки
В деталях: после 15 минут выдержки
После 1 часа выдержки
В деталях: после 1 часа выдержки
Уксус
Нет, вы не ослышались. Как упоминалось выше, уксус является эффективным чистящим средством для удаления патины. Фокус в том, что уксус также может быть ее ускорителем, если подвергнуть часы воздействию его паров, а не самой жидкости. Все дело в кислороде, без участия которого окисление невозможно. Именно поэтому уксусная жидкость очищает, а пары уксуса, смешиваясь с воздухом, наоборот, ускоряют образование патины.
Положите часы в тарелку или стакан на какую-нибудь подставку, а на дно емкости налейте немного уксусной жидкости. Уксус источает не слишком приятный едкий запах, поэтому емкость лучше закрыть. В результате получается культовая зеленая патина. Медная составляющая сплава входит во взаимодействие с водой, кислородом, углекислым газом и ионами водорода зачастую непредсказуемым образом, образуя разнообразные оттенки зеленого и синего цветов.
Начало эксперимента: часы установлены циферблатом вверх
30 минут спустя на корпусе часов появляется желтоватый оттенок
На обратной стороне корпуса образовались зеленые отложения
Продолжение эксперимента: часы перевернуты циферблатом вниз, а в емкость добавлено немного уксуса
Час спустя
Отложения проявили ранее незаметный отпечаток пальца
Особенности термообработки алюминиевых сплавов
Алюминий и его сплавы требуют особого подхода к термообработке для достижения определенной прочности и структуры материала. Очень часто применяют несколько методов термообработки. Обычно, после закалки следует старение. Но некоторые типы материалов могут подвергаться старению без закалки.
Такая возможность появляется после отливки, когда компоненты, при повышенной скорости охлаждения, могут придать металлу необходимую структуру и прочность. Это происходит во время литья при температуре около 180 градусов. При такой температуре повышается уровень прочности и твердости, а также снижается степень тягучести.
Каждый из методов термообработки имеет некоторые особенности, которые стоит учитывать при обработке алюминиевых изделий.
Отжиг необходим для придания однородной структуры алюминиевому сплаву. С помощью этого метода состав становиться более однородным, активизируется процесс диффузии и выравнивается размер базовых частиц. Также можно добиться снижения напряжения кристаллической решетки. Температура обработки подбирается индивидуально, исходя из особенностей сплава, необходимых конечных характеристик и структуры материала.
Состав и свойства алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой
Важным этапом отжига является охлаждение, которые можно проводить несколькими способами. Обычно проводят охлаждения в печи или на открытом воздухе. Также применяется поэтапное комбинированное охлаждение, сначала в печи, а потом на воздухе.
От скорости снижения температуры напрямую зависят характеристики готового материала. Быстрое охлаждение способствует образованию перенасыщенности твердого раствора, а медленное – значительного уровня распада твердого раствора.
Закалка требуется для упрочнения материала путем перенасыщения твердого раствора. Этот метод основан на нагреве изделий температурам и быстром охлаждении. Это способствует полноценному растворению составных элементов в алюминии. Используется для обработки деформируемых алюминиевых сплавов.
Для использования этого способа нужно правильно рассчитать температуру обработки. Чем выше степень, тем меньше времени требуется на закалку. При этом стоит подобрать температуру так, чтобы она превышала значение, необходимое для растворимости компонентов, но была меньше границы расплава металла.
Методом старения достигается увеличение прочности алюминиевого сплава. Причем необязательно подвергать изделия искусственному старению, так как возможен процесс естественного старения.
В зависимости от типа старения изменяется скорость структурных изменений. Поэтому искусственное старение более предпочтительно, так как оно позволяет повысить производительность работ. Подбор температуры и времени обработки зависит от свойств материала и характеристик легирующих компонентов.
Правильное сочетание уровня нагрева и времени выдержки позволяет повысить прочность и пластичность. Такой процесс называется стабилизацией.
Методы отжига алюминиевых листов
Отжиг алюминиевых сплавов не является обязательным к применению. Но в некоторых случаях без этого способа термообработки невозможно достичь желаемых характеристик материала.
Причиной применения отжига может стать особое состояние сплава, которое может выражаться в понижении пластичности материала.
Применение отжига рекомендуется при наблюдении трех типов состояний:
- Свойственное литым изделиям неравновесное состояние связано с разницей температурных режимов. Скорость охлаждения литых изделий значительно превышает рекомендуемую, при которой достигается эффект равновесной кристаллизации.
- Пластическая деформация. Такое состояние может быть вызвано технологическими требованиями к характеристикам и форме готового изделия.
- Неоднородная структура материала, вызванная иными методами термообработки, в том числе закалкой и старением. В таком случае происходит выделение одного из легирующих компонентов в интерметаллидную фазу, сопровождающуюся перенасыщением компонентов.
Вышеуказанные проблемы могут устранятся методом отжига. Нормализация структуры и состояния алюминиевого сплава сопровождается повышением пластичности. В зависимости от типа неравновесного состояния подбираются различные методы отжига.
На сегодняшний день выделяют три режима отжига:
- Гомогенизация. Предназначен для обработки литых слитков. В процессе термической обработки слитков при высоких температурах достигается равномерная структура. Это позволяет упростить процесс проката с уменьшением количества производственных расходов. В некоторых случаях может применяться для повышения качества деформированных изделий. Температура отжига соблюдается в пределах 500 градусов с последующей выдержкой. Охлаждение можно проводить несколькими способами.
- Рекристаллизация. Применяется для восстановления деформированных деталей. При этом требуется предварительная обработка прессом. Температура отжига варьируется в диапазоне от 350 до 500 градусов. Время выдержки не превышает 2-х часов. Скорость и способ охлаждения не имеет особых рамок.
- Гетерогенизация. Дополнительная отжиг после других методов термообработки. Этот метод необходим для разупрочнения алюминиевых сплавов. Данный метод обработки позволяет понизить степень прочность с одновременным повышением уровня пластичности. Отжиг производится примерно при 400 градусах Цельсия. Выдержка обычно составляет 1-2 часа. Этот тип отжига значительно улучшает эксплуатационные характеристики металла и повышают степень сопротивления коррозии.
Холодная технология
Для проведения анодирования алюминия необходимы:
- источник питания 12 В (АКБ, стабилизатор);
- алюминиевые провода;
- реостат;
- амперметр;
- емкости для растворов.
Холодная технология отличается тем, что рост анодированного покрытия со стороны металла протекает с большей скоростью, чем его растворение с внешней стороны.
Вначале проводятся подготовительные работы, описанные выше. Затем детали необходимо закрепить. Не следует забывать, что под крепежным элементом пленка не образуется. А подвешенные заготовки при опускании в емкость не должны касаться стенок и дна.
К деталям от источника питания подключается анод, соответственно к емкости катод. Плотность тока подбирается в пределах 1,6-4 А/дм2. Рекомендуемые значения 2-2,2 А/дм2. При малых значениях процесс будет протекать медленнее, а при больших может возникнуть пробой цепи и покрытие начнет разрушаться.
Продолжительность анодирования при холодном способе составляет около получаса для небольших элементов. Для крупных деталей продолжительность может составлять 60-90 минут. На окончание процесса указывает измененный цвет на поверхности алюминиевого изделия. После отсоединения проводов деталь промывается.
Воронение оружия в домашних условиях
Что такое воронение оружия? Что оно дает и как сделать в домашних условиях?? Такие вопросы интересуют многих начинающих свой путь совершенствования, как охотника. Воронение стали изначально, с точки зрения технолога, представляет собой процесс нанесения тонкого покрытия на металл за счет химической реакции.
Многими этот процесс воспринимается только с одной стороны — вороненный ствол смотрится красиво. Однако есть еще как минимум два дополнительных плюса: металл покрытый пленкой менее подвержен коррозии, кроме того, покрытие может иметь оттенки, что дает дополнительную маскировку для оружия. Оба эти фактора крайне важны для настоящего охотника. По этой причине воронение оружия является важным процессом.
Источник
Закалка алюминиевых отливов
Закалка подходит не для всех типов алюминиевых сплавов. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие компоненты как медь, магний, цинк, кремний или литий. Именно эти вещества способны полноценно растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.
Данный тип термообработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с дальнейшим интенсивным охлаждением до обычного состояния.
Термические превращения в сплавах 6060, 6063, АД31
При выборе температурного режима следует ориентироваться на количество меди. Также, нужно учитывать свойства литых изделий.
В промышленных условиях температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при такой температуре обеспечивает расплавление компонентов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных обычно не превышает более часа, а для литых – от нескольких часов до двух суток.
Скорость охлаждения при закалке необходимо подбирать так, чтобы состав алюминиевого сплава не подвергался распаду. На промышленном производстве охлаждение проводят с помощью воды. Однако такой способ не всегда оптимально подходит, так как при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное снижение температуры в центре и по краям изделия. Поэтому для крупногабаритных и сложных изделий применяются другие методы охлаждения, которые подбираются индивидуально.
