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銅和銅合金的著色方法與配方
銅和銅合金的著色法
一、古銅綠——孔雀綠著色法
??銅在自然界大氣中的二氧化硫、碳酸氣和水分的長期作用下生成的銅綠——孔雀綠，結構致密、結合強度高，經得起數百年的日曬雨淋。從古代寺廟、文物、工藝品中還能見到。這些銅綠的化學結構是堿式硫酸銅和堿式碳酸銅的混合物。現在為修復古代遺產、建筑裝飾、工藝美術造就古色古香的外觀，需要研究快速形成孔雀綠的方法。
??(1)化學法(1):銅經常規清洗以后，用下列溶液著色
??鹽酸(HCl) 5～35克/升
??醋酸銅(Cu(AC)2) 5～120克/升 起色調調整作用
??堿式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3) 2～100克/升 起青綠色作用
??硝酸銅(Cu(NO3)2) 5～30克/升 保持良好結合力
??氯化銨(NH4Cl) 5～150克/升 提高結合力
??氯化鈉(NaCl) 30～180克/升 提高結合和改善發色
??采用噴涂、麻布擦拭、浸漬均可。噴涂或擦拭時每平方米需200～300毫升。涂布后讓其自然干燥→水洗→干燥后再重復一次，則能獲得結合力優良的孔雀綠，最后涂透明清漆以增加美感。
??(2)電化學方法(2):經常規清洗后的銅在下列溶液中陽極電解
??碳酸鈉(Na2CO3) 75克/升 提供碳酸根
??硫酸銨((NH4)2SO4) 25克/升 改善分散能力和結合力
??硝酸銨(NH4NO3 10克/升 防止產生銅鹽沉淀
??pH6～9室溫 陽極電流密度 10A/d㎡2分鐘。
??此法成份簡單、速度快，適合于大批量生產。生成的孔雀綠外觀同天然銅綠一樣，在大氣中暴露一年，顯示了良好的耐蝕性能。
二、銅彩色版制造法
??將銅箔粘于塑料表面，經熱壓成凸凹不平的筋紋、圖案等，經常規清洗后，第一步將整版著成黑色；第二步除去凸部的黑膜露出銅基體；第三步凸部著色，遂形成彩色版。可用于建材、廚房、家具及儀器之裝飾。
??(1)常規清洗后浸入硫化鈉飽和溶液中一分鐘著成黑色，清洗干燥后，用金剛砂紙除去凸部黑膜，然后浸入硫代硫酸鈉80克/升、醋酸銅5克/升、檸檬酸5克/升的溶液中，40分鐘后得金黃色。
??若浸入氯化鈉100克/升、檸檬酸銨100克/升、硝酸銅10克/升溶液中，60分鐘后得桔黃色。
??(2)第一、二步同(1)，若浸入硫代硫酸鈉、醋酸銅配成15%的溶液，隨浸漬時間的延長可得到淡紅、紅色、赤紅色、紅紫色、黃金色、赤金色、紅綠色、綠紫色、灰黑色等多種色調，當達到某一所需的色調時，提出清洗干燥，上清漆保護。
三、銅和銅合金的單一著色
??(1)銅著古銅色
??①K2S 5克/升；(NH4)2SO4 20克/升；15℃；浸30秒。
??②Cu(AC)2 30克/升；NH4AC 50克/升；CuSO4 4克/升；NH4Cl 1克/升；95℃；浸30秒。
??(2)黃銅著巧克力色[4]
??KMnO4 7.5克/升；CuSO4 60克/升；95～98℃；浸2～3分鐘。
??(3)銅或黃銅著亮褐色(4)
??BaS 3.8克/升；(NH4)2CO3 2克/升；
??通過濕擦或反復浸漬更清亮。
??(4)黃銅著藍色
??Pb(AC)2 15～30克/升；Na2S2O3 60克/升；HAC 30克/升；82℃；浸漬。
??這種溶液在光亮鎳表面及磨光的碳鋼表面也能著成藍色，但是生成的藍色在大氣中容易變色，需涂清漆保護。
??(5)黃銅著古綠色(4)
??(NH4)2Ni(SO4)260克/升；Na2S2O360克/升；70℃；浸漬。
??(6)黃銅著鐵綠色(4)
??Fe(NO3)37.5克/升；Na2S2O345克/升；70℃；浸漬。
四、銅在同一槽中著多種顏色
??(1)多種硫化物著色劑(5):用兩種以上硫化物和一種以上氧化劑組合，硫化物占75～88%，氧化物占2.5～12%(重量比)。如果只用一種硫化物著色則很快就變成黑褐色，而用多種硫化物與氧化物按一定比例組合，通過硫化物和氧化劑綜合的化學作用(機理尚不明)，使銅表面從褐色到黑色的過程中，緩緩出現褐色→紅褐色→赤紫色→青銀色→銀色→白金色→黃金色→赤金色→桃紅青→綠色→綠桃色→藤紫色→藤青色→鼠色→鐵灰色→青黑色等十六種顏色。當達到所需顏色時從溶液中提出，清洗、干燥、上清漆。著色膜具有足夠的強度和耐蝕。
??多種硫化物是指硫化鈉、硫化鉀、硫化鋇、硫化銨等可溶性硫化物。氧化劑是指高錳酸鉀和過氧化氫。
??例1?BaS5克/升；Na2S18克/升；K2S12克/升；KMnO415克/升；其中硫化物總量為35克/升，硫化物和氧化劑的重量比為88:12，使用時稀釋10倍。
??例2?Na2S40克/升；K2S8克/升；(NH4)2S10克/升；BaS3克/升；KMnO41.3克/升；H2O27克/升(35%的H2O27毫升/升)。
??硫化物和氧化劑重量比為88:12，使用時沖稀10倍。
??這兩種方法都可以獲得十六種顏色。使用時注意:①銅表面一定要平整光滑，最好經光亮鍍或拋光，如有毛刺和麻坑處發色速度不同會造成不均勻。②銅件入槽前要經鹽酸活化。③在使用時才加氧化劑，特別是過氧化氫。④工件運動或溶液運動能加快著色速度。
??(2)硫化物和堿混合多色劑(6):使用多種硫化物和氧化物相混合的著色劑，帶有黃色膠狀物(估計是單體硫析出)，溶液透明性差，且配方復雜，管理較困難，于是出現了使用單種硫化物和堿相混合的多色著色劑。硫化物可用硫化鈉、硫化銨、硫化鉀中的一種。堿可用氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種。硫化物占9～91%，堿占91～9%均可，溶液清澈透明，可觀察到顏色的變化，當達到所希望的顏色后從液中提出，在80～100℃的水中洗滌并固色，干燥后上清漆。
??例1?在塑料容器中放10升水，加硫化銨40克，氫氧化鉀20克，硫化物與堿的重量比為67:33，溶液的pH值為12.4，室溫下浸漬，隨浸漬時間色調變化如下:
??30秒 褐?色 5分 桃?紅
??45秒 紅?色 7分 紫?色
??60秒 橙?紅 10分 綠?色
??1.5分鐘 淡?黃 14分 紅黑色
??2分 金?色 15分 黑紅色
??2.5分鐘 黃金色 16.5分 黑?色
??例2?10升水中加硫化鉀50克，氫氧化鉀20克混合溶解，硫化物與堿之比為71:29，pH12.3，10℃，浸漬時間從數秒到兩分鐘之間。隨著色時間變化，同例(1)一樣可獲得十二種顏色。
??(3)硫代硫酸鈉多色著色劑(7):銅材或銅鍍層在鹽酸中活化后:①在醋酸鉛15～25%的溶液中浸1～3分鐘；②浸純水0.5～1分鐘；③ 浸在硫代硫酸鈉220克/升溶液中，60℃，在數十分鐘內徐徐出現淡紅、紅色、紅紫色、亮藍色、藍白色等。這種著色劑較穩定，但需加熱，色種少，發色時間較長。
??以上各種方法獲得著色層是銅的硫化物(包括氧化物)構成的，無論是銅的硫化物還是氧化物，本身都是黑色的，為何能顯示出各種鮮艷的色彩呢?一般認為是由于光波的干涉作用造成的。光波干涉的現象只能發生在可見光波長4000～7000范圍內，故認為這層著色層的厚度僅為1微米以下。
??硫化著色開始數秒鐘的顏色是褐色的，這時膜層很薄，光波干涉發生在我們肉眼看不到的紫外區，我們所見到的顏色是硫化物的本色。非常薄的黑色層覆蓋在肉紅色的銅基體上給肉眼的視覺則呈現出褐色。隨著色膜增厚，從金屬表層和著色膜表層反射出來的光波就會發生干涉，選擇性地吸收一定波長的光，使這種顏色的光波減弱，于是我們看到的是這種顏色的補色。例如隨膜層增厚，藍色光波發生干涉而減弱，肉眼所見的顏色是黃色(藍色的補色)，進一步增厚，較長的綠色光波受到干涉而減弱，所見的是藍色(綠色的補色)。再增厚，最長的紅光發生干涉而減弱時，看到的則是綠色(紅色的補色)。當著色時間長，膜層厚度超過7000，光波干涉發生在紅外區，最終的顏色則是著色膜的本色——黑色。用光波干涉現象來解釋多色劑著色膜色系變化規律還是能說得過去的。
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