Необходимейшим требованием для выполнения каждого химического окрашивания металла и одновременно важнейшим условием успешности этого выполнения является совершенная и равномерная чистота обрабатываемых изделий, полное освобождение их поверхности от грязи, жира, слоя окислов и т. п. инородных веществ. Другими словами, воронению, как процессу химического окрашивания железа и железных сплавов, должна предшествовать тщательная очистка воронимых вещей от упомянутых загрязнений, при чем эта очистка должна совершаться непосредственно перед самой операцией воронения, дабы свежеочищенная поверхность металла не изменилась вновь от прикосновения рук, соприкосновения с воздухом и т. д. Естественно, что при любом виде химического окрашивания металла, выражающегося, в химическом отношении, в образовании на поверхности металла определенного химического соединения, равномерность окрашивания достижима лишь в том случае, если металл на всей поверхности обрабатываемого изделия начисто оголен и в любой своей точке доступен воздействию соответственных реактивов. Ни в коем случае воронение не может хорошо удастся, если металл покрыт хотя бы и весьма тонким слоем окисла или жировых веществ; не очищенные вполне места изделий остаются неокрашенными или плохо, не тем тоном окрашенными и окраска выходит пятнистой, грязной. Чем тщательней (основательней, оплошней и равномерней) произведена очистка, тем более удовлетворителен конечный результат, — вот основное правило работы, которое должен усвоить, прежде чем браться за склянки и инструменты, каждый практик-любитель.
При чистке (и травке) воронимых вещей следует соображаться всегда с тем, должна ли поверхность их после окраски казаться матовой или блестящей, ибо поверхность, отполированная до химической обработки до высокого блеска, выходит обычно более или менее блестящей и после окраски, а первоначально матовая поверхность сохраняет матовость.
Касательно техники очистки и травки воронимого металла можно в общем и целом повторить сказанное об этой операции в вышеупомянутом руководстве «Гальваническое никелирование», к которому мы и отсылаем читателя.
Прежде всего изделия подвергают механической очистке — обдирке, шлифовке и полировке их поверхности. Для этой цели пользуются мелким песком, пемзой в порошке, наждаком и т. п. Обработка этими материалами производится (всухую, или с водой) от руки (натирка при помощи тряпочки, применение наждачного полотна, стеклянной шкурки и т. п.), либо на ножных станках с вращающимися щетинными рабочими щетками. Для весьма мелких изделий, чистка которых в отдельности весьма затруднена, пользуются специальными вращающимися барабанами, в которые изделия загружают кучей вместе v водой и песком или наждачным порошком. Для сохранения после окраски блеска, изделия обрабатывают на наждачных шлифовальных кругах, либо же на вращающихся щетинных щетках, на которые нанесен наждачный порошок.
Окончательную полировку производят замшей или суконкой, на которые нанесены полировальные пасты: смеси полировальных порошков (крокус, трепел, венская известь) со стеариновым маслом, олеином пли скипидаром.
После такой очистки изделия должны быть сполоснуты сильным током чистой воды и обтерты насухо чистой, не содержащей жира тканью.
За механической очисткой должна следовать чистка химическая, подробности которой также приведены в брошюре «Гальваническое никелирование».
Прежде всего обрабатываемые вещи должны, быть подвергнуты обезжириванию. Так как после обезжиррвания изделия руками трогать уже нельзя, то предварительно их укрепляют на железных проволоках, на которых и подвешивают при погружении в те или иные травящие жидкости и т. п. составы. На крайний случай хорошо иметь под рукой (для захватывания обрабатываемых предметов) чистые деревянные щипцы.
Более мелкие изделия скорее всего обезжирить погружением (промыванием) в бензин (лучшего сорта), нефтяной эфир, бензол или тому подобные органические растворители жиров (весьма огнеопасны!). Для постоянной работы рекомендуется держать наготове несколько стеклянных бутылей (с притертыми пробками), наполненных одним из указанных растворителей примерно на 2/3 высоты. Погрузив обезжириваемое изделие (на проволоке) в сосуд № 1, движут его за проволоку в разные стороны, оставляют на несколько минут в покое, извлекают, переносят в сосуд № 2, повторяют снова описанные операции, ополаскивают в сосуде № 3 и под конец дают обсохнуть на воздухе. Спустя известное время (после ряда чисток), когда растворитель в сосуде № 1 поглотит достаточно жировых веществ, бензин в нем сменяют на свежий и ставят его номером третьим (№ 3), сосуд же № 3 ставят № 2 и № 2 переставляют на место № 1.
Мы подчеркиваем еще раз исключительную огнеопасность работ с бензином и т. п. взрывчатыми органическими растворителями. Зажигание огня и курение при исполнении таких работ абсолютно воспрещается!
Более крупные вещи кипятят для обезжиривания в 10-процентном водном растворе едкого натра (каустической соды). При неимении едкого натра, можно взять соду или поташ, но тогда, кипятить надо дольше. Можно также обезжиривать поверхность металла, натирая (её при помощи проволочных щеток кашицей из гашеной извести (пушонка) и чистой воды.
При подобной обработке следует смотреть за, тем, чтобы изделия были сплошь покрыты обрабатывающим веществом, чтобы например на них (особенно внутри полостей) не оставалось воздушных пузырьков, мешающих проникновению в металлу жидкости. После 15-30-минутного пребывания в щелоке обрабатываемые предметы извлекают (за проволоки, на которые они подвешены, или деревянными щипцами) и споласкивают обильным током чистой (мягкой, лучше — дождевой) воды.
Если обезжиривание велось правильно, поверхность изделий должна смачиваться водой равномерно и совершенно.
Изделия могут быть запачканы жировыми и восковыми веществами, не омыляемыми (не переводимыми в водный раствор щелочами). В соответственных случаях необходима дополнительная промывка надлежащим органическим растворителем (нефтяным эфиром, древесным спиртом, ацетоном, бензолом).
Об обезжиривании при помощи электролиза (в гальванических ваннах) см. сказанное в брошюре «Гальваническое никелирование».
За механической чисткой и обезжириванием следует травление изделий. Нельзя для всех сортов железного товара дать один определенный рецепт травления. Обычно травят предметы в разбавленной серной кислоте (концентрация 1: 5), в которой их оставляют, пока с поверхности их не сойдет пленка окислов. Продолжительность травления устанавливается из опыта: во время травления изделия время от времени вынимают из ванны, ополаскивают водой и осматривают.
Литые изделия, равно как изделия из литого металла, следует перед травкой подвергнуть осторожному отжигу в окислительной среде (предпочтительней в порошке окиси железа, или железной кислородной руды). Не всегда, этот отжиг (преследующий цель получения поверхности, хорошо принимающей химическую окраску) возможен или выполним, но в случае литья с твердой и хрупкой поверхностной пленкой нельзя никогда иметь гарантии, что воронение без такой термической подготовки действительно удастся. Особенно это относится к чугунному литью.
Отчасти заменой такой обработки является травка изделий в конц. азотной кислоте (в которую засыпан порошок древесного угля). Выдержав изделие короткое время в кислоте, его извлекают и споласкивают последовательно: водой, разбавленным водным раствором соды и снова чистой водой.
Полированные стальные изделия травят в водном растворе кислого сернокислого калия (или такой же соли натрия) такой густоты, что погруженные предметы не вызывают образования газовых пузырей. Окунутые в ванну изделия приводят в соприкосновение с полоской листового цинка (при этом начинает выделяться газ — водород) и оставляют в ней до тех пор, пока вся ржавчина не исчезнет.
Сталь можно также травить в 20-процентной соляной кислоте.
Протравленные и хорошо сполоснутые водой изделия обыкновенно высушивают в сухих древесных опилках. Предпочтительней однако не сохранять подготовленные к воронению изделия на воздухе, а во избежание образования свежей ржавчины переносить их после ополаскивания в 0.5-1-процентный водный раствор винного камня (кислый виннокислый калий, кремортартар), откуда уже и вынимать для дальнейшей работы.
Непосредственно перед воронением (по тому или иному мокрому способу) рекомендуется окунуть воронимые вещи в разбавленный винный спирт (40–50°). Этим облегчается смачивание поверхности металла реактивами и удаление пристающих воздушных пузырьков.
Ни в коем случае нельзя притрагиваться к подготовленным для химического окрашивания изделиям пальцами: на последних всегда имеются выделения, которые пристанут к поверхности металла и испортят окраску, вызовут пятнистость. Лучше всего укрепить изделия в железной или каменной (керамиковой) посуде с дырчатым дном (дуршлаг) и производить все операции с ними, берясь руками лишь за верхний конец проволоки, на которой они подвешены, или же за выступающую ручку посудины.
После воронения по тому или иному мокрому способу изделия, по выемке из ванны должны быть промыванием в воде (или ополаскиванием ею) освобождены от последних следов приставшей к ним воронильной жидкости (иначе возможны пятна!) и, за исключением отдельных рецептов, предписывающих особый род обработки, быстро высушены в чистых, сухих, нагретых древесных опилках, либо же в сушильном шкафу («Работы в лаборатории химика-любителя») при 90-100°.
На этом дополнительная обработка повороненных изделий еще не кончается. Практика химической окраски металла вообще показала, что сама по себе химическая обработка в большинстве случаев не дает того внешнего эффекта, который желательно ею произвести; обыкновенно если металл не был предварительно доведен полировкой до высокого блеска, получается в известной степени матовый, «холодный» тон, и предмет мало изменяет свою первоначальную внешность. Красивый внешний вид и «теплые», «живые» цветовые эффекты достижимы по большей части лишь в результате дополнительной механической обработки, о которой говорится ниже. Действие ее часто бывает поразительно, — так неузнаваемо она меняет облик предмета!
Объяснение этого обстоятельства заключается в том, что мельчайшие частички поверхности металла лишаются в результате химической обработки своей нормальной структурной связи, определённого порядка во взаимном расположении, отчего они в совокупности перестают действовать оптически, как непрерывная поверхность, а дают эффект матовости.
Механическая обработка (натирка, крацовка) снова восстанавливает известный порядок и связь в расположении поверхностных частиц предмета, улучшая тем самым оптический эффект от обработанной металлической поверхности.
Дополнительная обработка имеет известное благоприятное влияние и на сохранность, долговечность химически окрашенной вещи.
В зависимости от примененного способа окраски (воронения) и рода металлического грунта для натирки пользуются то суконкой, то деревянным или стальным полировальником, то щетинной или проволочной (стальной) щеткой ручной или круглой (на станке). Натирка производится реже всухую, чаще же с помощью какой-нибудь подходящей жидкости, например — воды, водного отвара мыльного корня и т. д. Воронения, произведенные с предварительным омеднением предмета (образовании пленки сернистой меди через обработку серной печенью), «проявляют» натиркой пемзой, мелом или венской известью.
Возвышенным местам поверхности изделий стараются обычно придать более светлую расцветку, для чего их осторожно полируют суконкой с крокусом, стараясь не задеть при этом углубленных мест.
Вообще, начищая выпуклые и выдающиеся части поверхности тщательней и продолжительней, чем вогнутые и углубленные, достигают красивого рельефного оттенения тех и других благодаря разнице в тоне и блеске.
Для придания произведенной окраске «теплого» тона, без сообщения особенного блеска, натирают изделия; о воском, церезином или парафином, часто обмазывая одним из этих веществ во время натирки рабочие щетки.
Вместо воска в твердой форме можно воспользоваться раствором его в 15 в. ч. бензола, наносимым на обрабатываемые изделия кисточкой, либо же пастой приготовляемой растворением 1 в. ч. воска в 2 в. ч. горячего скипидара и последующим охлаждением; пасту эту наносят и растирают суконкой или щеткой. Применяют еще мазь, составляемую из 1 в. ч. ядрового мыла, 3 в. ч. японского воска и 20 в. ч. воды.
Для окончательной отделки окрашенные и натертые изделия подвергают лакировке. Простейший применяемый для данной цели лак — это раствор шеллака в спирту с прибавлением небольшой дозы (около 0,1 %) касторового масла. Наиболее же пригодны цапоновый и целлоновый лаки.
О подробностях составления лаков см. нашу брошюру «Лаки и лаковые краски», вып. 71 «Популярной библиотеки Н. и Т».