Elektrokemijsko bojenje metala

Elektrokemijsko bojenje metala postupak je kod kojeg se površinska boja metala mijenja elektrokemijskim tehnikama odnosno katodičkom ili anodičkom polarizacijom. Povijesno prvi postupak elektrokemijskog bojenja metala svakako su Nobilijevi obojeni prstenovi, koje je 1826. otkrio Leopoldo Nobili, talijanski fizičar. Osim višebojnih spomenutih prevlaka Nobili je u svojim eksperimentima uspio dobiti i jednobojne prevlake, a svoje je otkriće prozvao metalokromijom.
U elektrokemijsko bojenje metala ubrajamo i crno te zeleno i plavo niklanje, crno kromiranje, crno rodiniranje, plavo rodiniranje, crveno rodiniranje, crno platiniranje, crni paladij te prevlačenje crnim rutenijem.[1][2]Također, u elektrokemijske postupke bojenja metala uključujemo i anodičku oksidaciju aluminija, bakra, mjedi i bronce, titanija, niobija, tantala, čelika i nehrđajućeg čelika. Značajne su i višebojne, te zelene elektrolitske patine za bakar i njegove slitine.

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.
Metalokromija - Nobilijevi prstenovi,Museo Galileo,Firenca

Povijest

Osim Leopolda Nobilija koji je već 1824. izveo svoje prve eksperimente vezane uz pojavu Nobilijevih prstenova elektrokemijskim su se bojenjem metala u tom ranom razdoblju bavili i Leonhard Elsner, Alexander Watt, Antoine César Becquerel (1788. – 1878.) i Rudolf Christian Böttger (1806. – 1881.).[3][4][5][6]Treba spomenuti i da je sličnu pojavu zabilježio već 1768. godine Joseph Priestley(1733. – 1804.) te da su opisanu pojavu zvali Priestleyevim ili vilinskim prstenovima, no Priestley je koristio Leidensku bocu i metalni šiljak, a prstenovi su nastajali na metalnoj ploči koncentrično oko točke eksplozivnog električnog pražnjenja.[7][8] Znamo i da je George Richards Elkington (1801. – 1865.), inače poznat po patentu za galvansku pozlatu i posrebrenje iz 1840. patentirao i najmanje jedan postupak elektrokemijskog bojenja metala.[9]Krajem 19. stoljeća Lismann (DRP. 93543) i početkom 20. stoljeća Setlik razvijaju prve elektrolitske postupke za bojenje bakra u zelenu boju, ovi će postupci biti dodatno razvijani između 2 svjetska rata te opet nakon 2. svjetskog rata.[10] U otprilike isto vrijeme razvijeni su i prvi postupci za elektrolitsko bojenje čelika u smeđu boju (H.L.Hollisov patent USPT 621,084 iz 1899. prvi je pokušaj u ovom pravcu, no Becquerel o ovome izviještava već 1861.).[11][12][13] Dok se prije spomenuti bave ovom problematikom prije svega zbog zaštite od korozije engleski patent 106,774 iz 1916. i američki patent T. Rondellija i Q. Sestinija USPT 1,386,076 iz 1921. orijentirani su i na kemijsko bojenje čelika, te željeza kao cilj postupka.

Crno je niklanje razvijeno oko 1905. a između dva rata crno kromiranje (prvi njemački patent 1929.GP 607, 420), koje je širu uporabu doživjelo tek od sredine pedesetih godina 20. stoljeća. Nakon prvog svjetskog rata razvijeni su i prvi postupci za anodičku oksidaciju i bojenje anodički oksidiranog aluminija (1923., 1924.DRP. 413876). Šezdesetih godina 20. stoljeća razvijaju se postupci za anodičku oksidaciju titanija, nešto kasnije niobija i tantala, te nešto ranije nehrđajućeg čelika (oko 1957. patent US 2957812 A). Za razliku od anodički oksidiranog aluminija kod ovih postupaka ne radi se o oksidnom sloju koji se može obojiti posebnim bojilima, nego o interferencijskim bojama.

Nekoliko je značajnih postupaka razvijeno i u bivšem Sovjetskom savezu nakon Drugoga svjetskog rata, ukrajinac A. P. Eičis razvio je nekoliko kompleksnih, ali i izvornih postupaka, koji su uključivali i elektrokemijsko bojenje metala (Kristalit, Iskrit, Sloit, Teksturit). U SSSR-u su razvijeni i krom ahat te krom oksid postupci, radilo se o posebnim inačicama crnog kromiranja.[14]

Osnovna podjela elektrokemijski dobivenih obojenih prevlaka

Prevlake koje nastaju taloženjem na katodi

Crno niklanje, plavo niklanje, zeleno niklanje, crni krom, krom ahat, krom oksid, crni molibden, crni mangan, crni cink, crna platina, crni paladij, crni rodij, plavi rodij, crveni rodij, crni rutenij, Elkingtonova otopina, Electrocolor postupak, Bancroftova plava. Od prevlaka koje se zbog otrovnosti i europskih ROHS odredbi više ne koriste možemo navesti prevlake na bazi arsena (takozvani sjajni sivi oksid) te antimona i olova.

Prevlake koje nastaju na anodi

Nobilijevi prstenovi, zelena za bakar i slitine po Lismannu, anodička oksidacija aluminija, magnezija, titanija, niobija, tantala, ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika, srebra, bakra i njegovih slitina, kositra, kroma i cinka.

Dodatna literatura

  • Ghersi,I. : Metallocromia. Colorazione e decolorazione dei metalli per via chimica ed elettrica.,Milano 1898.
  • Hartmann,F. Das Färben der Metalle.Eine Anleitung zum Färben aller wichtigen Metalle auf chemischen, elektrochemischen und mechanischen Wege.Wien 1912.
  • Eičis,A.P. Dekorativnje pokritja metalov,Kijev 1955.
  • А.П.Эйчис Kристаллит. Защитно-декоративное покрытие металлов,Moskva 1961.
  • Fishlock, D. : Metal Colouring,Teddington 1962.
  • Одноралов, Н.В. Гальванотехника в декоративном искусстве. Moskva 1974.(online)
  • Odnoralov,N.V. Zanimateljnaja galvanotehnika,Moskva 1979.
  • Pedeferri,P. Colors on titanium,Milano 1982.
  • Bobrikova,I.G.;Selivanov,V.N. Tehnologii elektrohimičeskoi i himičeskoi hudožestvenno dekorativnoi obrabotki metalov i ih splavov,Novočerkask 2009.(online)Arhivirana inačica izvorne stranice od 5. siječnja 2018. (Wayback Machine)
  • Diamanti,M. V.; Del Curto ,B. ;Masconale ,V. ; Passaro ,C. ; Pedeferri,M. P. Anodic coloring of titanium and its alloy for jewels production,Colour Research and Application ,37/5,2012.
  • Napoli,G.,Paura,M.,Vela,T.,Di Schino,A. Colouring titanium alloys by anodic oxidation ,Metalurgija 57,2018.(online)
  • ВИСКОВАТЫЙ, И.С. ДЕКОРИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СЕРЕБРА 925 ПРОБЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫМИ ТОКАМИ,Moskva 2018.(online)

Izvori

  1. https://www.researchgate.net/publication/326304865_Special_Colors_of_Precious-Metal_Jewelry_Present_and_Future Pristupljeno 22.10.2021.
  2. U.S. Pat. No. 4,416,742
  3. Elsner,L. Die galvanische Vergoldung und Versilberung sowohl Matt als glänzend.,Leipzig 1843.
  4. http://www.uni-online.de/personen/rudolf-christian-boettger/Arhivirana inačica izvorne stranice od 30. siječnja 2018. (Wayback Machine) Pristupljeno 29. siječnja 2018.
  5. Ueber faerbung der metalle mittels galvanismus,von Hrn.Becquerel,Comptes Rendus,1844,nr 6
  6. http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj267/ar267008Arhivirana inačica izvorne stranice od 9. kolovoza 2020. (Wayback Machine) Pristupljeno 29. siječnja 2018.
  7. Pristley,J. An Account of rings consisting of all prismatic colours made by electrical explosions on the surface of metal.Ph.Tr. 1768.,str .68
  8. Ueber das Färben der Metalle mittelst Galvanismus; von Hrn. Becquerel. Aus den Comptes rendus, Februar 1844, Nr. 6.
  9. Fishlock, David: Metal Colouring, Teddington 1962.,str. 126
  10. Buchner, G. Die Metallfaerbung,Berlin 1920.,str.323,324
  11. http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj161/ar161126[neaktivna poveznica] Pristupljeno7.02.2018.
  12. Buchner,G. Die Metallfaerbung,Berlin 1920.,str.329
  13. https://pdfs.semanticscholar.org/c532/91aeb43b2ff35b04d88ee973e8df58e42fca.pdfArhivirana inačica izvorne stranice od 22. kolovoza 2018. (Wayback Machine) Pristupljeno 21.08.2018.
  14. Bobrikova,I.G.;Selivanov,V.N. Tehnologii elektrohimičeskoi i himičeskoi hudožestvenno dekorativnoi obrabotki metalov i ih splavov, Novočerkask 2009.

Vanjske poveznice