Радужный металл как сделать

Обновлено: 07.05.2024

Это ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ - радужная окраска, возникающая на чистой поверхности нагретого металла в результате появления на нем тонкого слоя оксидов.
Происхождение
Цвета побежалости возникают из-за интерференции белого света в тонких плёнках на отражающей поверхности, при этом по мере роста толщины плёнки последовательно возникают условия гашения лучей с той или иной длиной волны. Сначала из белого света вычитается фиолетово-синий цвет (λ~400 нм) , и мы наблюдаем дополнительный цвет — жёлтый. Далее, по мере роста толщины плёнки, и, соответственно, увеличения длины волны «погасившихся» лучей, из непрерывного солнечного спектра вычитается зелёный цвет, и мы наблюдаем красный, и т. д.
Применение
Цвета побежалости возникают чаще всего при окислении, в результате термической обработки металлов. Обычно, при быстром нагреве, они столь же быстро сменяют друг друга, в типичной последовательности: светло-соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый, синий, и затем, по мере роста толщины плёнки, вновь проявляются, но в несколько приглушённом виде: коричневато-жёлтый, красный…
Цвет побежалости (а также цвета каления) раньше, до появления пирометров, широко использовали в качестве индикатора температуры нагрева железа и стали при термообработке. По цветам побежалости также судили о температуре нагрева стальной стружки, и, следовательно, резца при операциях точения, сверления, резания.
Для углеродистой стали характерны следующие переходы цвета: соломенный (220 °C), коричневый (240 °C), пурпурный (260 °C), синий (300 °C), светло-серый (330—350 °С) .
Цвета побежалости — не очень точный индикатор. На них влияет скорость подъёма температуры, состав газовой среды, время выдержки стали при данной температуре, а также характер освещения и др. факторы.
На легированных сталях цвета побежалости обычно появляются при более высоких температурах, так как нередко легирование повышает стойкость стали к окислению на воздухе.
Цвета побежалости применяются при декоративной отделке стальных изделий, а также при их лазерной маркировке.
Цвета побежалости в природе
На поверхности некоторых минералов (пирит и др. ) в результате появления тонкого слоя оксидов нередко наблюдаются интерференционные цвета, аналогичные цветам побежалости.
Те же цвета иногда образуются на старых образцах стекла, особенно на тех, что долго пролежали в земле; на старинных монетах.

Цвета побежалости. Чаще всего возникают при окислении при термической обработке металлов. Происходит это из-за интерференции (сложение интенсивностей световых волн) белого света в тонких плёнках на отражающей поверхности, в данном случае на стали.
Раньше использовалось для определения температуры нагрева металла. Сейчас есть пирометры.
Сейчас цвета побежалости применяются при декоративной отделке стальных изделий, а также при их лазерной маркировке.

Цвета побежалости металла

Цвета побежалости – это цвета, которые становятся различимы на гладкой металлической или минеральной поверхности из-за появления тончайшей окисной пленки или световой интерференции в ней. Зачастую их появление связано с тепловым воздействием. О том, что такое побежалость, далее.

Происхождение цветов побежалости металла

Цвета побежалости металла распространяются из-за перераспределения интенсивности света в утонченных пленках на структуре отражения. По ходу развития пленочной толщины появляются условия погашения лучей с какой-либо волновой длины. Вначале из белоснежного появляется сиреневое свечение, обнаруживается желтое свечение. По ходу того, как пленка растет в толщину, увеличивается волновая длина погашенных лучей. Из непрерывного спектра солнца появляется зеленое и красное свечение.

Яркость оттенков побежалости нержавейки зависит от размера оксидной пленки с протяженностью солнечной волны, которая идет на спецматериал. Одни из ярчайших оттенков находятся на материалах медного типа. Цвета побежалости стали, которые получаются из-за физического процесса, зависят от металлического состава. Если в микроэлементе есть много металлических ионов, то он прокрашивается в синий. В присутствии хромофоров можно обнаружить красные оттенки – следы побежалости на металле.

Искусственная цветовая побежалость видна на структуре при повышенных показателях. Непременным условием образования следов побежалости считается отсутствие воды с иными спецжидкостями. В ходе нагревания появившаяся пленочная структура окиси снижается. Это объясняется диффузией, то есть перемешиванием микроэлементов или внедрением одного химического элемента в иной. В ситуации с металлической пленкой окиси становится видно, как взаимодействуют атомы кислорода со спецметаллом.

Как искусственно создать цвета побежалости

При металлообработке активным образом применяется воронение. Технология спецпокрытия металлов пленками окиси хорошо известная и активным образом применяемая на протяжении десятков лет. Вороненый материал отличается устойчивостью ко ржавчине, прочностью к повышенным нагрузкам и обладает эстетичным окрасом, без добавочных покрытий с красками.

Чтобы выполнить воронение, необходимо:

обмакнуть заготовку, протереть ее минеральным маслом;
нагреть на металлическом листе до температурного показателя (для различных металлов со сплавами она различается);
после сделать закалку в охлажденном участке – во избежание металлического отпуска.

Получившийся окисленный слой на структуре металлического изделия будет устойчивым к воздействию воды. Он будет иметь повышенную прочность к действию внешних факторов.

В нижеследующей таблице приведены составы растворов и требуемая температура для бесщелочного оксидирования черных металлов:

Пленка окисления образуется как с большой, так и с малой скоростями. На образование пленки влияют такие факторы, как:

мера закаленности обрабатываемой детали (закалка способствует ускорению появления необычного эффекта);
загрязнение (при появлении грязи она обугливается, и, в результате, образуется неравномерный пленочный слой оксида);
шероховатость (заготовка, которая имеет выемку, получает уплотненную пленку; эстетичное цветовое различие обнаружить невозможно, а полированная деталь создает разноцветный эффект);
технология нагревания (в зависимости от спецоборудования, применяемого для нагрева деталей, с большой скоростью и шириной формируются пленки окисления; для нагревания деталей лучше применять оборудование, которое позволяет поддерживать требуемый температурный показатель и контролировать его).

Тонкие пленки оксида поглощают солнечные волны с наименьшей длиной волны, но отражают с наибольшей. Цвет металла при нагреве изменяется в зависимости от температуры. Чем больше температура пленки оксида, тем светлее цвет металла при нагревании. Синий и фиолетовым цвета получаются, когда из спектра отображается перечень длинных волн. При отражении пленки из оксидов волны с минимальной волновой длиной, металлическая поверхность прокрашивается в желтоватый оттенок. Светлые оттенки соответствуют повышенной температуре нагревания. Поэтому мастер нередко определяет с помощью цветов побежалости нержавейки закалку материалов со стальной стружкой и колющим инструментарием. Они применяются при работе токаря.

Несмотря на указанные факторы, при содействии цветов побежалости нержавеющей стали невозможно точно определить температуру металла, поскольку на показатель влияют разные факторы:

период нагрева (промежуток времени, на протяжении которого деталь из металла прогревается до показателя помещения, если отсутствует тепловая отдача);
разная примесь в переливающемся металле;
особенность освещения в помещении, где производилась сварка с закалкой заготовок;
скорость прогрева (температурное изменение в единицу времени во время прогрева).

Среди различных электроприборов есть пирометры, обеспечивающие конкретный температурный контроль. Они функционируют на лучевом анализе лазера. В электроприборах находятся особые датчики, которые анализируют отраженные лучи и отражают металлическую температуру, которой равны измеренные параметры излучений.

Температура цветов побежалости металла

Температура и цвет металла изменяются на протяжении всего процесса нагрева заготовки. Причем у каждого сплава или вида металла своя температура появления побежалости. Вследствие этого технологи пользуются большим количеством таблиц соотношения цвета и температуры цветов побежалости. Некоторые из них приводим в нашей статье.

Как покрасить металл во все цвета радуги

Недавно я начала осваивать гальванику - процесс невероятно увлекательный, и немного волшебный.

Буквально на глазах некий предмет - лист, веточка, цветок - покрывается слоем металла, и, наконец, становится медным или серебряным. А затем из него можно сделать необычное украшение

процесс медирования позволяет любой предмет превратить в медь

И, как это часто бывает, в какой-то момент достигнутого становится мало. И начинает хотеться большего.

Тот же, ставший медным, лист выглядит очень красиво. Но все же хочется сделать его еще более выразительным, или добавить ему цвета. Сделать это можно несколькими способами.

Способ первый - добавить цвет можно с помощью краски по металлу

специальные краски по металлу

Попав на металлическую поверхность, эти краски держаться на ней очень цепко - соскрести их оттуда не получится, даже если вы будете соскребать их ножом (проверено лично)).

Главное, помнить, что вода в них, при окрашивании, попасть не должна - они при этом станут самыми обычными красками, и высохнув, запросто слезут с металла.

Именно эти краски я использовала при создании своего серебряного кулона. С их помощью лепесткам был придан цвет

кулон "Серебряная орхидея", работа автора

Помогает сделать металл цветным (если можно здесь применить данное выражение) и горячая ювелирная эмаль. Но это очень трудоемкий процесс, и доступен он далеко не каждому

кулон "Ручейки", работа автора

Я же хочу показать несколько достаточно несложных способов придать металлу - в данном случае меди - цвет. И сделать это можно прямо у себя дома.

Способ второй - окрашивание или затемнение металла серной печенью

С помощью серной печени можно весь медный лист ( или любой иной предмет, и не только медный) или же только его часть, сделать более насыщенной по цвету. Но во время этого процесса придется воспользоваться респиратором - запах стоит, как в преисподней))

Итак. Доводим воду до очень горячего состояния, разводим в ней серную печень. Кто-то делает прямо желтый раствор, я развела не в такой высокой концентрации - капнула несколько капель. И опускаем наш предмет.

Я свой лист периодически вынимала, и смотрела, насколько он потемнел

Как только получаем желаемый результат, промываем свой предмет в воде и высушиваем

Лист можно было сделать и совсем темным, но здесь все зависит от цели, которую мы перед собой ставим

Но существует способ сделать медный лист впечатляюще красивым. И это, пожалуй, самый быстрый, и самый волшебный способ окрашивания

Способ третий - радужное окрашивание

С помощью радужного окрашивания можно сделать, покрытый медью, предмет золотистым, розовым, синим или зеленым. Здесь все зависит только от вас.

В одной из предыдущих статей я уже писала, как сделать лист медным с помощью гальваники. Так вот, для радужного окрашивания тоже понадобятся и блок питания, и аноды с ванночкой. Но вот сам электролит будет нужен уже с иным составом.

Лист нужно опускать и вынимать из него быстро и часто - пока он в электролите, цвет не виден. А процесс идет стремительно - только что твой лист был золотистым, и вот на нем появился изумительный розовый, а потом синий цвет. Замешкался - и начинай все по новой. Ну, или просто радуйся тому, что получилось

Опять же, можно опускать сперва весь лист, а потом только его часть - и окрашиваться он тоже будет по разному, как в моем случае.

А я для большего эффекта немного отполировала его прожилки - они ярко заблестели на цветном фоне листа. А на самый кончик нанесла немного металлизированного воска (такие воски продаются в магазинах для художников)

Правда, такое окрашивание требует дополнительной защиты. Поэтому готовый и ставший сказочным листочек, нужно порыть защитным лаком.

Кто-то использует для этого самый обычный акриловый лак. А кто-то более прочный полиуретановый.

Радужное покрытие

В наборе есть два вида пластин: железные и медные. Для железных пластин характерен серый цвет, а для медных — оранжевый.

Чем сильнее блестит поверхность, тем лучше. На пластине не должно быть царапин, ржавчины и пятен.

Даже если вы недавно тщательно вымыли руки, есть риск оставить на металле жирные отпечатки. Они помешают протеканию реакции на «запачканных» участках пластины, и результат опыта не оправдает ваших ожиданий.

Даже небольшая крапинка клея может испортить эксперимент, поэтому рекомендуем отполировать пластину еще раз.

Снимите наклейку, отполируйте противоположную сторону пластины и наклейте на нее трафарет (наклейку с «пустой» серединой). Продолжайте опыт, работая с этой стороной пластины.

Медь не появляется на поверхности железа. А если и появляется, то совсем незаметно. Когда нужно будет смывать сульфат меди с пластины?

Если хотите повторить опыт, для начала убедитесь, что железная пластина хорошо отполирована (она должна блестеть). Затем ненадолго нанесите на нее раствор CuSO₄ — обычно слой меди появляется в течение 10 секунд. Как только это произойдет, сразу промойте пластину в воде.

Вероятно, вы нанесли слишком много раствора CuSO₄: слой меди получился слишком толстым, из-за чего проточная вода с легкостью его смыла. К сожалению, опыт придется начать заново. Когда снова нанесете сульфат меди CuSO₄ на пластину, внимательно наблюдайте за происходящим и, как только увидите слой меди, сразу промойте пластину под слабым (!) напором воды.

Вероятно, вы нанесли слишком много раствора CuSO₄, из-за чего слой меди получился чересчур толстым. К сожалению, опыт придется начать заново. Когда снова нанесете сульфат меди CuSO₄ на пластину, внимательно наблюдайте за происходящим и, как только увидите слой меди, сразу промойте пластину под слабым (!) напором воды.

Всё в порядке. Цвет меди меняется с оранжевого на розовый, затем на фиолетовый, синий, голубой и, наконец, белый. Если покрытие стало белым, значит медь прошла все эти стадии! Если вам не нравится полученный цвет, повторите опыт и затушите свечу, как только получите желаемый цвет.

Мы советуем покрыть брелок прозрачным лаком или повесить его там, где он не будет ни о что тереться.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Зачистите поверхность железной пластины, чтобы железо могло легко вступать в реакции.

Теперь выберите наклейку и защитите ею часть пластины.

Обильно покройте незащищенную поверхность пластины раствором сульфата меди CuSO₄ и понаблюдайте за происходящим. Желательно ополоснуть пластину водой, как только ее поверхность потемнеет. Так вы быстрее остановите реакцию и получите более эффектный рисунок.

Аккуратно промокните пластину и снимите наклейку — изображение уже должно быть видно. Но это еще не всё!

Картинка, которую вы видите на железной пластине, образована тонким слоем меди из раствора сульфата меди. Если медь нагреть, она начнет реагировать с кислородом воздуха, образуя оксиды меди.

Вообще, оксиды меди — это такие невзрачные порошки. Но покрытие из этих оксидов выглядит весьма эффектно!

Утилизация

Пожалуйста, утилизируйте химические отходы эксперимента в соответствии с нормами вашего региона. Остальные твердые отходы утилизируйте вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте ее водой.

Что произошло

На микроуровне все металлы в металлической форме очень похожи: они представляют собой положительно заряженные частицы (ионы ), окруженные облаком отрицательно заряженных электронов . Ваша железная пластина именно так и устроена. Однако частицы металлов могут существовать и в другом состоянии. Например, у ионов меди Cu 2+ из сульфата меди CuSO₄ нет такого уютного облака электронов, поэтому они поодиночке блуждают по раствору. В то же время медь стремится к металлической форме куда сильнее, чем железо. Она легко «выгоняет» частицы железа в раствор и занимает их место на поверхности пластины, переходя из ионной формы в металлическую.

Медь, которую вы «поймали» на железную «наживку», сначала выглядела не особенно интересно, даже не блестела! Почему же она стала радужной от простого нагревания? А потому, что при нагревании медь легко отдает электроны кислороду воздуха O₂, образуя оксиды CuO и Cu₂O. CuO — это, как правило, тусклый черный порошок, а Cu₂O — красновато-коричневый. Самое интересное происходит, когда они формируют тонкие слои: слой оксида меди пропускает свет , который затем частично отражается от нижней границы слоя. Но такой путь может пройти далеко не весь свет. Одни цвета теряются в оксидных пленках, другие же, наоборот, становятся более насыщенными. Цвета́ , которые вы наблюдаете на пластине, зависят от толщины слоев оксидов меди и от количества света, который смог через них пройти.

Многие живые организмы ловко проделывают подобные оптические фокусы. В природе не так-то просто выработать пигмент необходимого цвета (например, синего). Но добиться желаемой окраски можно и с помощью «скучных» цветов: некоторые живые организмы используют легкодоступные вещества и создают особые «световые ловушки», способные отражать определенные цвета. Так делают многие насекомые и птицы . Вспомните синий отблеск надкрыльев некоторых видов жуков или изумрудное оперение селезня. Думаете, дело в особых пигментах? Эти хитрецы просто создают оптическую иллюзию!

Читайте также: