Как состарить металл в домашних условиях

Старение металла, виды, искусственное, естественное, как происходит и от чего зависит

Старение металлов достаточно медленный процесс, в результате которого происходят механические изменения, изменение физических и химических свойств.

На старение металлов оказывает влияние целый ряд факторов, среди которых:

• тепловое движение атомов и молекул;
• механическое воздействие (различные нагрузки на сгибание/сдавливание/разрыв и т.д.);
• световое излучение (особенно невидимые человеку излучения);
• магнитное поле (намагничивание/размагничивание) и др.

Суть старения металла заключается в том, что происходит процесс равновесного состояния, при котором свойства металла отклоняются от нормы. А именно, материал может стать более мягким, хрупким, менее упругим и т.д.

Типы старения металлов

Различают естественное старение и искусственное.

Искусственное старение металла это когда металл, быстро приобретает тот состав и те свойства, которые необходимы. Достигается искусственное старение путем воздействия термообработкой и пластическим деформированием. Например, при получении дюралюминия его подвергают на несколько часов искусственному старению.

Естественное старение происходит соответственно естественным путем и не требует создания дополнительных условий. Хотя более интенсивно процесс идет при большой длительности по времени и температуре, приближенной к 20°С.

Применение процессов старения в металлургии и металлообработке

Старение в качестве дополнительной обработки применяется как заключительная операция. Используется к некоторым металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и распадаться самопроизвольно с течением времени. Особенно актуален метод для подготовки материалов при создании отдельных узлов и деталей, для которых описанный выше процесс будет критичен.

После старения у металла возрастают показатели твердости с прочности, но при этом снижаются вязкость с пластичностью, однако важно отметить, что эти значения сохраняются на протяжении всего срока службы материала.

Старение стали выполняют для изменения внутренней структуры и применяется после закалки. Так, полученный твердый раствор феррита пресыщенный азотом и углеродом при нагревании распадается. В зависимости от объема включений углерода в «стареющем» материале, внутренняя структура приобретает формы:

• кубическую;
• сферическую;
• дискообразную (в виде тонких пластинок);
• игольчатую.

Термообработка (искусственное старение металла) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это свойство ярко проявляется при снижении температуры.

В сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, при искусственном старении, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. Как результат выделяются избыточные фазы. После такой обработки снижается пластичность, но явно увеличивается твердость и прочность. А именно эти качества часто требуются в конечном продукте металлургии.

На показанном рисунке продемонстрирована модель Орована, наглядно иллюстрирующая перемещение дислокаций. Получить максимальный эффект можно при естественном старении, Однако на это дело потребуется большое количество времени, что не выгодно и не практично в случае с постоянным и объемным производством (это ведь не вино/коньяк в бочках отстаиватьJ). Поэтому существуют искусственные методы по ускорению этих естественных процессов (жаль такого не провернуть с вискарикомJ). Но стоит отметить, что при искусственном «старении» прочностные характеристики материала будут заметно снижены.

Твердость в зависимости от времени старения

Показанный график наглядно демонстрирует описанную выше проблему – сокращение времени старения металла не увеличивает его прочностных характеристик.

Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе. Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды. Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.

При увеличении углерода в сталях увеличивается эффект изменения структуры, получаемый при термическом воздействии. Объем углерода, максимум которого может раствориться в альфа железе составляет 0,02-0,04%. При таком содержании закаленное изделие, подвергнутое естественному старению обладает твердостью в полтора раза выше чем после отжига.

Старение – это основной способ увеличения прочности жаропрочных сплавов (с высоким содержанием никеля). В эту же группу относятся сплавы на основе алюминия, меди, магния. Кроме того, измененная структура вышеперечисленных металлов и сплавов придает им коэрцитивную силу.

Алюминиевые и алюминисто-медные сплавы подвергаются деструкции при различных температурах (свыше 100°С) из-за различия в температуре распада структуры разных металлов. Так выделяют низкотемпературное и высокотемпературное изменение структуры.

Распад твердого раствора проходит по двум путям. В первом случае это образование и рост частиц фазы идет по всему объему. Во втором случае распад прерывистый (ячеистый). Во время него ячейки растут колониями. У колоний структура ячеистая, а рост идет от границы зерна и движется во внутрь, уменьшая размер.

Механическое и термическое старение

Существует два вида старения металла: термическое и механическое. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Термическое старение

Фаза упрочняющая металл во время термического воздействия происходит в точке максимума. Здесь проходит метастабильный промежуток раствора в зоне Гинье-Престона. Такой вид упрочнения металлов и сплавов принято называть дисперсионным.

Зависимость прочности от времени и температуры старения

При более длительной выдержке начинается перестаривание, то есть снижение прочностных характеристик. На это влияют:

• коагуляция;
• частичная замена частиц некогерентыми.

Виды термического старения металла:

• Двухступенчатое – закалка, затем выдержка при температуре замещения, а потом выдерживание с повышенной температурой для получения однородности твердого раствора.
• Закалочное – закалка и одна фаза выдержки с естественным охлаждением.
• Естественное – для алюминиевых сплавов.
• Искусственное – для сплавов из цветных металлов с нагревом до температуры выше той, которая используется для естественной деструкции.
• Стабилизационное – высокая температура старения и длительный срок выдержки помогают сохранить размеры и свойства детали.

Механическое старение металла

Деструкция стали при помощи деформирующих усилий происходит в диапазоне температур ниже процесса рекристаллизации. Обусловлено это образованием и движением дислокаций. При холодной пластической деформации увеличивает плотность дислокаций, которые далее еще больше увеличиваются при увеличении нагрузок.

Изменяющиеся механические свойства металла вызывает движение атомов углерода и азота к дислокациям, которые размещены в альфа растворе. Достигнув дислокаций атомы образуют облака (атмосферы Котрелла). Данные скопления препятствуют движению дислокаций, благодаря чему происходит изменение свойств. Появляются присущие состаренным термообработкой деталям свойства.

Если на эффект старения деформированием сильно влияют азот, никель и медь, то с добавками ванадия, титана и ниобия данный эффект полностью пропадает. Поэтому рекомендуется использовать сталь с содержанием алюминия 0,02-0,07%.

Рекомендуемые режимы для проведения старения

• для сталей с высоким содержанием углерода: температура порядка 130°С-150°С, время выдержки порядка 25-30 часов;
• для сплавов из цветных металлов: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

• для естественного процесса: температура порядка 20°С;
• для искусственного протекания процесса: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

Температура нагрева и время выдержки подбирается индивидуально к каждой марке металла и к сплаву в зависимости от их состава

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Цвета побежалости металла – это спектр цветов, которые образуются на…

Как состарить латунь?

В последние годы большой популярностью пользуется патинирование – технология так называемого состаривания поверхности любого металла посредством нанесения специальных составов. В результате металлические изделия внешне напоминают старинные предметы. В нашем обзоре мы расскажем о том, как можно состарить латунь, как искусственно затемнить латунные предметы в домашних условиях.

Инструменты и материалы

Для начала отметим, что значение определения «патина» абсолютно никак не взаимосвязано с техниками окрашивания.

Термин имеет старинные корни и означает пленку, которая появляется на металлической поверхности после продолжительного контакта с кислородом.

В прежние столетия приходилось очень долго ждать, когда латунь окислится сама по себе, при этом результат мог быть абсолютно неожиданным. В наши дни существуют техники, которые позволяют ускорить процесс. При этом сам процесс настолько прост, что выполнить все необходимые манипуляции можно даже дома своими силами.

Для этого понадобятся следующие материалы и инструменты:

• патина в порошке нужного оттенка;
• растворитель в жидком виде;
• кисточка либо губка;
• стеклянные либо пластиковые резервуары, металлические нежелательны, поскольку они могут вступать во взаимодействие с краской;
• непосредственно вещи из латуни, которые вы планируете чернить.

Особое внимание следует уделить соблюдению правил безопасности. Дело в том, что любые средства для выполнения патинирования предполагают контакт с химическими реагентами. Все работы следует производить в хорошо проветриваемом помещении.

Если кислота попадет на слизистые и кожные покровы, следует незамедлительно промыть поврежденный участок проточной водой, а потом присыпать кашицей из обычной пищевой соды.

При попадании кислотных составов в глаза, а также при получении ожогов, появлении высыпаний и каких-то иных выраженных кожных изменений, незамедлительно обращайтесь к доктору. Обязательно защищайте себя – всякие работы по патинированию латуни выполняют только в защитных перчатках.

Цвета патинирования

При помощи оксидирования латуни можно добиться весьма интересных оттеночных решений. Самым распространенным оттенком патины считается зеленоватый – именно он получается в результате окисления меди. В наши дни выбор колеров патины весьма широк и разнообразен, пудру можно купить в любом строительном супермаркете. Наиболее востребованными колерами считаются следующие:

• состаренное серебро;
• червонное золото;
• окисленная медь.

Кроме того, пользователям могут понравиться насыщенные и яркие расцветки, к примеру, красный, синий и фиолетовый – эти тона позволяют добиться довольно стильных эффектов на латуни.

Подготовка изделий

Искусственное состаривание латуни требует самой серьезной подготовки металлической поверхности. В первую очередь она должна быть абсолютно ровной, не допускается никаких признаков ржавчины, поскольку она не позволит качественно прогрунтовать поверхность, как следствие, верхние слои патины быстро запузырятся и облезут.

Все присутствующие на покрытии заусенцы следует удалять, трещины и сколы шпаклюют, а затем шлифуют мелкой наждачкой.

Обращаем внимание на то, что эффект старения красивее всего смотрится на латунных изделиях, окрашенных в темный цвет. Окрашенное изделие должно хорошенько высохнуть, иначе патина не будет хорошо ложиться и ожидаемого эффекта не получится.

Основные способы

Чернение латуни нередко выполняют при помощи столового уксуса. Для этого производят несколько простых действий.

1. Если латунная поверхность покрыта слоем лака или эмали, то его следует предварительно убрать. Для этого металл некоторое время выдерживают в небольшой емкости с ацетоном или другим растворителем. После этого латунную вещь заливают прогретой водой и промывают так, чтобы лак сошел полностью.
2. Если вещь из латуни не имеет дополнительных покрытий, то будет вполне достаточно просто хорошенько вымыть ее в мыльном растворе.
3. Процесс патинирования нельзя начинать до того, как изделие полностью подсохнет. Чтобы ускорить подсушивание, можно использовать фен. Однако в этом случае следует предварительно удостовериться в том, что на латуни не осталось никаких остатков прежнего декоративного покрытия, иначе оно может загореться.
4. После того как вы завершите все предварительные работы, можно начинать непосредственно обработку уксусом. Вы можете или окунуть вещь из латуни в уксус или нанести его на губку и хорошенько обработать изделие. Если вы хотите получить патину зеленоватого тона, то можно добавить в уксус немного соли.

Чтобы увидеть желаемый эффект, латунные изделия следует промыть в подогретой воде, затем их деликатно подсушивают при помощи салфетки.

Нашатырный спирт

Для чернения латуни часто используют аммиак. Перед началом манипуляций следует обработать латунные изделия надфилем, такая предварительная подготовка позволяет максимально полно очистить металл от грязи. Чтобы произвести патинирование, потребуются нашатырный спирт, любая емкость с герметично закрывающейся крышкой, вата и небольшая крышечка.

Ватный диск помещают в небольшую крышечку, хорошенько пропитывают аммиаком и помещают в герметичную тару, туда же отправляют латунные изделия. Спустя 10–20 минут можно будет заметить, как поверхность латуни покрылась патиной.

Серная печень

Прежде чем чернить латунь, надо приготовить непосредственно серную печень. Для этого порошок серы и поташ смешивают в пропорции 1 к 1, перемещают в жестяную емкость и ставят на слабый огонь. Как только смесь начнет плавиться и потемнеет, активизируется этап спекания. После этого следует выждать четверть часа и снять жестяную банку с огня, ее содержимое должно остыть.

Затем можно будет приступать непосредственно к изготовлению раствора для состаривания латунного изделия: остывшую серную печень перемешивают с 3 г мелкой соли; эту мазь разводят в 1 л воды, получившийся раствор хорошенько перемешивают и опускают в него изделия из медного сплава. Как только металл приобретет ожидаемый серовато-зеленый оттенок, можете доставать изделие, не забудьте промыть его водой и просушить мягкой салфеткой.

Другие методы

Для выполнения старения часто используют кислотные жидкости.

В частности, получить на покрытии латунного изделия прочную оксидную пленку насыщенного темно-серого колера можно методом погружения изделия в состав, приготовленный из металлической меди и азотной кислоты.

Некоторые мастера проводят оксидирование перекисью и медным купоросом.

Для получения разных оттенков используют разные составы.

• Для получения светло-коричневой патины в 1 л прохладной воды перемешивают 5 г сульфида аммония 18%-ного, добавляют 125 г дихромата натрия, 15–20 г азотной кислоты и 5 г соляной кислоты. Раствор аккуратно наносят кисточкой, оставляют на 4–6 часов, а потом смывают. Процедуру повторяют два раза.
• Для получения темно-коричневого колера в 1 л воды перемешивают 10 г персульфата аммония, а также 50 г едкого натра. Эту жидкость прогревают и опускают в нее латунные предметы на 5–20 минут в зависимости от того, насколько насыщенный цвет вы хотите получить. Обработку проводят три раза.
• Для получения золотистого тона в 1 л воды разводят 1 г сульфида меди, 200 г молочного сахара и 200 г едкого натра. Смесь прогревают в течение 15 минут, не давая закипеть, затем изделия опускают в состав на четверть часа.

Рекомендации

Если вы не считаете себя опытным специалистом в области химии, то лучше всего использовать готовые составы для состаривания латуни или воспользоваться самыми простыми методами, например, при помощи нашатыря либо уксуса.

Дело в том, что рядовому пользователю будет намного труднее соблюсти те или иные пропорции и не ошибиться в приготовлении рабочего раствора.

Если вы имеете навыки работы с химическими реагентами, то можно попробовать использовать приготовленные кислотные растворы. Избегайте любых растворов, содержащих гипохлорит, так как это вещество довольно сложно контролировать в бытовых условиях, при неосторожном обращении оно может причинить вред здоровью.

Для закрепления эффекта состаривания стоит воспользоваться парафином либо воском. Спустя некоторое время, когда вам потребуется проведение повторной процедуры, эти вещества будут вымываться намного быстрее и проще, чем лак. Если вы имеете какие-либо сомнения в том, является ли ваш сплав латунным, отнесите его в любой ломбард или антикварную лавку. Профессионал сможет очень быстро определить, из какого именно металла изготовлена ваша вещь.

О том, как состарить латунь в домашних условиях, расскажет следующее видео.

Все права защищены, 14+

Запрещено использование любых материалов без нашего предварительного письменного согласия.

Декоративная покраска металла – актуальные способы

Металл широко присутствует в наших помещениях, и используется там, где необходимы его уникальные по сравнению с другими материалами физические качества. Впрочем, нередко металл еще и украшает своим присутствием жилую зону. И для того, чтобы его визуальные характеристики были еще более интересными, металлической поверхности можно придать тот или иной цвет либо текстуру. Сама по себе покраска металла чаще всего производится с защитными целями, однако техника декоративной покраски имеет очень много отличий.

Какие металлические изделия мы красим чаще всего

Окраске с декоративными свойствами чаще всего подвержены различные металлические предметы, колпаки для ламп, радиаторы отопления, мойки и тому подобные элементы. При этом работы можно проводить как для предметов, использующихся в помещениях, так и для наружных металлических элементов.

Советы тем, кто собрался красить металлическую поверхность при минусовой температуре

Хоть этот совет может коснуться больше обычной покраски, чем декоративной, но ситуации бывают разные. К примеру, вам необходимо сразу покрасить деталь, только что принесенную с мороза. Поэтому дадим несколько советов:

• Самым лучшим способом окраски на морозе является использование алкидных эмалей желеобразной консистенции, имеющие высокую адгезию (способность проникать в структуру поверхности);
• Окраска поверхности, охлажденной до температурных значений ниже +5 градусов по Цельсию, должна производиться исключительно с предварительной обработкой этой самой поверхности горелкой или тепловой пушкой. В противном случае на поверхности будет образовываться конденсат, на которой краска просто не ляжет;
• Если при окраске холодно в самом помещении, то время высыхания слоя может увеличиться в несколько раз, что при декоративной окраске особенно неприятно. Поэтому рекомендуется установить тепловую пушку, а поверхность покрыть пленкой.

Что такое кузнечные краски

В последнее время большой популярностью пользуются кузнечные краски, специально оптимизированные для работы с кованными материалами. Такие краски наносятся на ковку с декоративными целями, что позволяет имитировать самые различные поверхности, начиная от золота и заканчивая чугуном.

Стоимость таких красок выше, чем у обычных. Однако это объясняется их повышенным сроком годности, который достигает 5 лет и более. При этом такие краски еще и действительно эффектно смотрятся, позволяя придать требуемый визуальный эффект уже самым фактом своего присутствия. Без необходимости применять различные способы окраски.

Сегодня имеется немало видов подобного покрытия, однако самым востребованным по праву считается немецкая краска WS-Plast, производимая Weigel & Schmidt GmbH. Данные краски позволяют придавать металлической поверхности множество различенных цветов и текстур. Тут вам и изумрудный цвет, и отличающийся красными тонами графит, и различные виды окраски под старину. При этом такое покрытие не только украшает, но еще и защищает металлическую поверхность от коррозии и прочих неприятностей, вызванных воздействием природы.

Также популярностью обладает молотковая краска (Hammerite), которая в настоящее время становится все более востребованной. Причина заключается в том, что такая краска не требует нанесения грунтовки, и даже может быть использована непосредственно на поверхностях, поврежденных коррозионными процессами. Впрочем, если ржавчина рыхлая, то ее все же придется удалить. Поверхность, обработанная данным покрытием, становится однотонной с эффектом узоров неравномерной формы и алюминиевых хлопьев.

Нанесение данной краски в основном практикуется с черными металлами, такими, как сталь и чугун. Впрочем, ей можно обрабатывать и некоторые цветные металлы.

Чем проявить налет патины

Патина является характерным налетом зеленоватого цвета, проявляющимся на поверхности изделий из меди и бронзы после окисления. На данный момент оптимальным способом проявить данный эффект является краска WS-Patina. Таким образом, удается состарить металл и придать ему характерный респектабельный блеск.

Покраска под старину

Одним из самых популярных способов красить черный металл является эффект старины. В этом случае на поверхность металла наносится несколько вариантов покрытия в определенном порядке. Но сначала сам металл необходимо подготовить должным образом. Его в обязательном порядке очищают от коррозии, подвергаю шлифовке, удаляют грязь и жир. Только будучи уверенным в чистоте поверхности, можно приступать к процессу, который подразделяется на несколько этапов:

• При помощи кисти наносим на поверхность металлизированную краску. Не бойтесь делать это небрежно, так как в создаваемом нами эффекте подобное только помогает;
• Как только первый слой полностью высох, необходимо нанести кракелюрную грунтовку. Последняя позволяет получить слой прозрачной пленки, созданной из полимеров;
• Кракелюрное покрытие наносится после высыхания слоя грунтовки, что позволяет получить характерные трещины, подобные тем, что появляются на вещах, которыми пользовались десятилетия и даже века.

Важно! Вместо кракелюрного состава эффект старины можно добиться нанесением на краску жженой умбры. В этом случае лучше всего работать сухой тканью, а остатки убрать после высыхания слоя краски.

Окраска металла под бронзу

Бронзовое покрытие является одним из самых эффектных визуально. Поэтому часто люди стремятся воссоздать именно его. И способов сделать это существует несколько, и все они подразумевают использование бронзовой краски.

В первую очередь поверхность подготавливается. Производится очистка от грязи, жира и ржавчины. После этого на нее наносится слой грунтовки для металла, что повысит адгезию наносимых выше слоев. На третьем этапе идет нанесение бронзовой металлизированной краски в 2-3 слоя.

Если данному бронзовому слою хочется придать эффект старины, то углубления необходимо обработать патиной, что позволяет получить эффект потемнения от времени. После этого проводится лессировка, в ходе которой мы проходим по выступающим элементам и тем местам, для которых характерны потертости, белой краской. После высыхания последней наносится прозрачный лак, позволяющий закрепить эффект.

Заключение

Аналогичным образом происходит покраска под все остальные виды металлов. Современные металлизированные краски позволяют создать эффект латуни, меди, серебра, золота и прочих металлов.

Не стоит опасаться, что у вас не получится, Практика показывает, что подобные способы обработки металла осуществимы без каких-либо серьезных познаний. Приведенный ниже видеоурок даст вам исчерпывающую информацию по этому поводу.

Способы придания медным изделиям старинного вида

Старинная медная чаша

Но чтобы добиться красивого оттенка патины необязательно ждать несколько лет, можно состарить изделие искусственно. Способов для этого существует много. Можно подобрать для себя любой, который будет лучше всего подходить.

Основные инструменты

Применение различных способов состаривания подразумевает использование некоторых инструментов или подручных средств. Но есть универсальные предметы, которые используются при любом методе:

Патинирование – это искусственное состаривание предметов интерьера из меди

• само изделие, тщательно обработанное;
• плотные резиновые перчатки;
• защитные очки для безопасности глаз;
• средство для состаривания (уксус, аммиак, приготовленные растворы, ацетон, нашатырный спирт);
• мыло или просто вода для очистки;
• магнит для проверки состава;
• горячая обработка (фен или любое другое нагревательное средство);
• кисть;
• специальная ёмкость (ведро, жестяные банки, пластиковые баночки);
• средства для полировки и шлифовки (губка, тряпочка).

Использование нашатырного спирта

Перед началом работы нужно обработать медное изделие надфилем (специальный напильник для ювелирных работ) – такая подготовка помогает очистить вещь от грязи и привести её в порядок. Для обработки нашатырным спиртом понадобятся: само средство обработки, любая ёмкость с плотно закрывающейся крышкой, ватный диск и крышечка размером с него.

Таблица марок медных изделий известного бренда под старину

Ватный диск нужно вложить в маленькую крышечку, тщательно пропитать нашатырём и положить вместе с медным изделием в герметичную ёмкость. Через 10 минут можно увидеть, как медная вещь состарилась. При открывании ёмкости не стоит забывать, что можно почувствовать сильный запах спирта, поэтому лучше использовать защитную повязку.

Применение уксуса

Для того, чтобы состарить медную вещь при помощи уксуса, нужно тщательно её подготовить. Процесс подготовки состоит из нескольких этапов:

Состарить медь можно в уксусе

• если медное изделие покрыто слоем лака, то его нужно снять. Для этого нужно либо подержать изделие в ёмкости с ацетоном, либо тщательно обработать кисточкой с тем же средством;
• далее, медную вещь нужно залить горячей водой и промыть, чтобы лак сошёл окончательно;
• если же медная вещь не имеет никакого дополнительного покрытия, то будет достаточно просто помыть ее с мылом;
• процесс состаривания нельзя начинать, если изделие недостаточно просохло. Для ускорения сушки можете воспользоваться феном, но перед этом убедиться, что на меди не осталось никаких следов защитного покрытия, иначе медное изделие может загореться.

После того как подготовительный этап завершен, можно начать обработку уксусом. Большим плюсом такого метода является то, что при этом не нужно работать с вредными веществами и уксус всегда есть под рукой на кухне.

Как и в случае с ацетоном можно либо окунуть изделие в уксус, либо нанести его на кисточку и тщательно обработать вещь. Также если необходимо получить патину зелёного оттенка, то можно добавить ложку соли в уксус. После того как достигнут желаемый результат, медную вещь нужно промыть в тёплой воде и провести мягкую сушку при помощи полотенца.

Состаривание с серым оттенком при помощи серной печени

Для начала вам нужно приготовить серную печень. Это можно сделать следующим образом:

Серная печень (полисульфид натрия)

• смешать порошок серы и поташ в составе 1:1 в жестяной банке, поставить смесь на огонь;
• после того как смесь начала плавиться и темнеть, начинается процесс спекания;
• через 15 минут жестяную банку нужно убрать с огня и дать смеси немного остыть.

Теперь можно приступать к подготовке раствора для того, чтобы начать патинирование и состарить медную вещь. Смешать 3 г соли и 3 г остывшей серной печени в 1 л воды. Тщательно перемешать раствор и опустить в него медное изделие. Когда медь приобрела необходимый серый оттенок, можно доставать изделие, затем промыть водой и высушить.

Применение готового раствора для состаривания

Этот метод является самым быстрым, поскольку само средство не нужно готовить самостоятельно, оно продаётся в готовом виде. Поскольку раствор для состаривания содержит в себе вредные для кожи вещества, не стоит забывать надевать перчатки и защитные очки.

Средство Brass Black Metal Finish для состаривания меди, производитель — американская компания Birchwood Casey

В разных растворах может быть разная информация по поводу того, в каких количествах следуют разводить жидкость, но всегда нужно следовать той инструкции, которая указана на этикетке купленного средства.

Когда подготовительные процессы завершены, можно начинать обрабатывать медное изделие. Для этого нужно несколько раз опустить медную вещь в раствор под разными углами, чтобы вся поверхность изделия была покрыта средством. Необходимо следить за тем, чтобы не было пузырьков, поскольку потом на их месте могут остаться светлые пятна.

Проделывать эту процедуру следует пока не получится нужный цвет. Передержка или, наоборот, слишком раннее поднятие изделия из раствора не является проблемой, так как при передержке можно обработать его скребком, а в случае, если нужный цвет не достигнут – опустить в средство снова. По окончании процесса медь должна быть высушена и обработана лаком, если нужно закрепить достигнутый результат.

Использование аммиака

Из всех представленных средств аммиак является самым едким веществом, но он лучше всех может состарить медь и даёт патину коричнево-зелёного оттенка. Минусом применения этого средства является то, что этот газ испаряется, из-за чего обработку им нужно осуществлять чаще, чем другими веществами. Для использования этого способа понадобится: сам аммиак без примесей, герметичное пластиковое ведро, небольшие деревянные бруски.

Патинирование или старение медных монет

• на дно ведра положить бруски таким образом, чтобы получилась небольшая, но устойчивая платформа;
• налить в ведро аммиак, не доводя его уровень до верхней поверхности платформы;
• поставить на деревянную конструкцию медное изделие так, чтобы оно крепко держалось на платформе. Если же оно упадёт с неё, то его нужно просто достать, промыть водой и снова разместить на брусках;
• плотно закрыть ведро и проверять готовность каждый час. Обычно процедура занимает несколько часов. Во время проверки появления нужного оттенка нельзя вдыхать пары аммиака.

Сушка, как и в случае с другими способами, является обязательным и завершающим этапом состаривания. Сушить можно и естественным путём, не используя фен и другие горячие методы.

Покрывать лаком изделие не стоит, так как придётся периодически его снимать, потому что, как было сказано выше, обработка аммиаком осуществляется многократно в течение использования медной вещи.

Применение сернистого аммония

Медь нужно поместить в раствор серного аммония

Для того чтобы состарить медь можно использовать вещество сернистого аммония, смешивание которого с другими веществами может придать изделию патину разных оттенков:

Набор для состаривания поверхностей медных изделий фирмы Idigo

• светло-коричневый – в одном литре воды смешиваются 5 г раствора сульфида аммония 18%, 124 г дихромата натрия, 15 г кислоты азота с плотностью 1 г на 1 см 3 , 5 г соляной кислоты. Смесь наносится кисточкой на изделие, смывается через 5 часов, а после высыхания повторить ещё 2 раза эту процедуру;
• тёмно-коричневый – в одном литре воды смешиваются 9 г персульфата аммония и 50 г едкого натра. Раствор нагревается до 95 градусов. Изделие опускается в раствор на 5-25 минут в зависимости от желаемой насыщенности цвета, промывается, сушится. Процедура повторяется 3 раза.

Использование других различных веществ, которые помогают состарить предмет и дают патину разных оттенков:

• золотистый – в одном литре воды смешиваются 1 г сульфида меди, 180 г едкого натра и 180 г молочного сахара. Раствор нужно греть 15 минут до 90 градусов. После чего в него опускается изделие также на 15 минут, а потом сушится.
• золостисто-коричневый с малиновым отблеском – в одном литре воды смешиваются 50 г медного купороса и 5 г марганцово-кислого калия. Смесь нагревается до 80 градусов, а изделие держится в ней до получения необходимого результата.

Полезные советы

Если вы не являетесь специалистом в области химии, то вам лучше воспользоваться готовыми средствами для состаривания меди или наиболее простыми способами (применение уксуса, например). Обывателю будет сложнее уловить необходимость тех или иных пропорций и не ошибиться в создании нужного раствора.

Золотистая патина на медной монете

Если же имеется опыт в работе с химическими веществами, можно попробовать применять приготовленные растворы сначала на отдельных частях медного изделия, чтобы не делать патинирование заново при каждом неудачном результате.

Нужно избегать растворов с содержанием любого гипохлорита, поскольку это вещество очень сложно контролировать в домашних условиях и неосторожное его применение опаснее всего скажется на здоровье.

При использовании любого метода нужно помнить о своей защите: длинные перчатки и защитные очки нужно надевать обязательно.

Для закрепления результата можно использовать воск или парафин: они лучше лака убираются потом, когда понадобится проводить процедуру повторно. Это будет более уместно в том случае, если для состаривания был выбран метод с использованием аммиака.

Если есть сомнения в том, является ли изделие медным или нет, нужно отнести его в антикварную лавку. Специалист быстро сможет определить, из какого металла изготовлен предмет. Также можно проверить состав изделия, поднося к нему магнит. Если вещь прилипает к магниту, то скорее всего, это не медь, а всего лишь медное напыление, нанесённое на металл. В этом случае также можно состарить изделие, исключив при этом грубую обработку.

Видео: Патинирование меди в домашних условиях

Старение металла

Старение металла – это процессы, протекающие внутри металла и вызывающие изменения физических и механических свойств, внутренней структуры. Проистечение данных процессов может происходить естественным путем (при большой длительности по времени и температуре, приближенной к 20°С) и искусственным воздействием (термообработкой и пластическим деформированием).

Процесс старения

Старение в качестве температурной обработки используется как заключительная операция. Применима к тем металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и самопроизвольно распадаться.

После проведения процедуры старения у металла увеличиваются твердость с прочностью, но при этом снижаются вязкость с пластичностью, но эти значения сохраняются на протяжении срока работы.

Старение стали производится для изменения внутренней структуры после закалки. Полученный твердый раствор феррита пресыщенный углеродом и азотом при нагревании распадается. В зависимости от количества содержания углерода в сплаве внутренняя структура может приобретать форму:

• дискообразную (в виде тонких пластинок);
• сферическую;
• кубическую;
• игольчатую.

Искусственное старение металла (термообработка) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это проявляется при снижении температуры.

Во время искусственного старения в сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. При этом выделяются избыточные фазы. Такая метаморфоза приводит к тому, что снижается пластичность, но приводит к увеличению твердости и прочности.

На рисунке показана модель Орована, которая иллюстрирует перемещение дислокаций. Максимального эффекта добиться возможно при естественном старении, но время затраченное на это будет значительным. Увеличить скорость протекания процесса можно искусственным старением, но при этом прочностные характеристики будут снижены.

Твердость в зависимости от времени старения

На графике отчетливо видно, что сокращение времени старения не позволяет получить высокую твердость.

Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе. Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды. Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.

При увеличении углерода в сталях увеличивается эффект изменения структуры, получаемый при термическом воздействии. Объем углерода, максимум которого может раствориться в альфа железе составляет 0,02-0,04%. При таком содержании закаленное изделие, подвергнутое естественному старению обладает твердостью в полтора раза выше чем после отжига.

Старение – это основной способ увеличения прочности жаропрочных сплавов (с высоким содержанием никеля). В эту же группу относятся сплавы на основе алюминия, меди, магния. Кроме того, измененная структура вышеперечисленных металлов и сплавов придает им коэрцитивную силу.

Алюминиевые и алюминисто-медные сплавы подвергаются деструкции при различных температурах (свыше 100°С) из-за различия в температуре распада структуры разных металлов. Так выделяют низкотемпературное и высокотемпературное изменение структуры.

Распад твердого раствора проходит по двум путям. В первом случае это образование и рост частиц фазы идет по всему объему. Во втором случае распад прерывистый (ячеистый). Во время него ячейки растут колониями. У колоний структура ячеистая, а рост идет от границы зерна и движется во внутрь, уменьшая размер.

Механическое и термическое старение

Существует два вида старения металла: термическое и механическое. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Термическое старение

Фаза упрочняющая металл во время термического воздействия происходит в точке максимума. Здесь проходит метастабильный промежуток раствора в зоне Гинье-Престона. Такой вид упрочнения металлов и сплавов принято называть дисперсионным.

Зависимость прочности от времени и температуры старения

При более длительной выдержке начинается перестаривание, то есть снижение прочностных характеристик. На это влияют:

• коагуляция;
• частичная замена частиц некогерентыми.

Виды термического старения металла:

• Двухступенчатое – закалка, затем выдержка при температуре замещения, а потом выдерживание с повышенной температурой для получения однородности твердого раствора.
• Закалочное – закалка и одна фаза выдержки с естественным охлаждением.
• Естественное – для алюминиевых сплавов.
• Искусственное – для сплавов из цветных металлов с нагревом до температуры выше той, которая используется для естественной деструкции.
• Стабилизационное – высокая температура старения и длительный срок выдержки помогают сохранить размеры и свойства детали.

Механическое старение металла

Деструкция стали при помощи деформирующих усилий происходит в диапазоне температур ниже процесса рекристаллизации. Обусловлено это образованием и движением дислокаций. При холодной пластической деформации увеличивает плотность дислокаций, которые далее еще больше увеличиваются при увеличении нагрузок.

Изменяющиеся механические свойства металла вызывает движение атомов углерода и азота к дислокациям, которые размещены в альфа растворе. Достигнув дислокаций атомы образуют облака (атмосферы Котрелла). Данные скопления препятствуют движению дислокаций, благодаря чему происходит изменение свойств. Появляются присущие состаренным термообработкой деталям свойства.

Если на эффект старения деформированием сильно влияют азот, никель и медь, то с добавками ванадия, титана и ниобия данный эффект полностью пропадает. Поэтому рекомендуется использовать сталь с содержанием алюминия 0,02-0,07%.

Рекомендуемые режимы для проведения старения

• для сталей с высоким содержанием углерода: температура порядка 130°С-150°С, время выдержки порядка 25-30 часов;
• для сплавов из цветных металлов: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

• для естественного процесса: температура порядка 20°С;
• для искусственного протекания процесса: температура порядка 250°С, время выдержки порядка 1 часа.

Температура нагрева и время выдержки подбирается индивидуально к каждой марке металла и к сплаву в зависимости от их состава.