Для тех, кто все-таки хочет попытаться очистить найденные изделия самостоятельно, ниже приводятся некоторые методы и химикаты, применяемые для чистки различных металлов и сплавов.
Механическая чистка
Этот метод предусматривает удаление поверхностных отложений вручную. Рыхлые продукты коррозии можно удалить щетками. Для этого применяются зубные щетки различной жесткости. Хорошие результаты давали щетки для чистки шрифтов пишущих машин, но их сейчас, к сожалению, найти трудно. Для крупных изделий из железа можно применять проволочные щетки Твердые слои окислов можно скалывать острым инструментом, изготовленным из обычных швейных игл, конец которых затачивают как зубило. Коррозионный слой скалывают кусочек за кусочком. Инструмент при этом следует держать вертикально и следить затем, чтобы он не задевал основной металл. Процесс идет медленно, но результаты могут быть очень хорошие. Очень полезно в ходе такой чистки применять настольную лупу.
Рис. 60. Механическая чистка - скалывание окислов заточенной иглой
Существуют электрические инструменты, ускоряющие процесс чистки. Это малогабаритные дрели, где вместо сверла устанавливают различные щеточки, а также вибрационные гравировальные машинки, которые позволяют легко скалывать с изделия твердые окислы, используя в качестве инструментов опять же швейные иглы или специальные насадки.
Рис. 61. Микродрель с насадками для механической чистки
Для чистки больших партий однородных изделий (например) современных монет, можно применять галтовочные барабаны, в которых очищаемые предметы вращаются вместе с наполнителем из деревянных пластмассовых или металлических элементов в мыльной воде в течение нескольких часов.
Электролитическая чистка
Оборудование для электролитической чистки состоит из трансформатора, выпрямителя и двух электродов - катода (-) и анода (+). К аноду подсоединяется пластина из нержавеющей стали, а к катоду - зажим или проволочная рамка, удерживающие предмет, который должен быть очищен от коррозии. Оба электрода опускают в стеклянный или пластмассовый контейнер, в который наливают электролит. Обычно это вода с небольшим количеством поваренной соли и подходящего чистящего агента, например каустической соды или лимонной кислоты.
При включении тока начинается постепенное удаление продуктов коррозии. Время от времени ток выключают и осматривают поверхность изделия. Когда окислы потеряют свою твердость, процесс можно прекратить и дальнейшую чистку проводить механическим способом.
Электрохимическая чистка
Это другая разновидность электролитической чистки, при которой происходят химические реакции без применения внешнего источника тока. Очищенный предмет помещают в контейнер с раствором и добавляют подходящий металл в виде порошка, как правило, цинк в раствор каустической соды или алюминий в раствор углекислого натрия.
Рис. 62. Электролитическая чистка
В результате химической реакции выделяется водород, восстанавливающий окислы на изделии.
Химическая чистка
Изделие опускают в раствор подходящих химикатов, которые могут быть или кислотами или щелочами. Они растворяют продукты коррозии на изделии. Чем более концентрированы растворы, тем быстрее идут реакции и, соответственно, процесс чистки более сложно контролировать.
Железо и его сплавы
Железо применялось для изготовления изделий исключительно путем ковки. Литье не использовалось вследствие большой хрупкости отлитых изделий. Оружие и инструмент, в частности топоры и ножи, изготовляли путем проковки пол ос различно обработанного металла При этом твердая режущая сердцевина из стали была окружена более мягким железом, благодаря чему режущая кромка самозатачивалась в процессе работы, как зубы бобра, и инструмент был всегда острый. К сожалению, железо и сталь легко корродируют и их труднее всего чистить и консервировать.
Коррозия железа представляет собой сложный процесс, в результате которого оно покрывается толстым слоем окислов железа или ржавчины. Иногда этот процесс заканчивается полным замещением металла окислами, хотя внешне изделие сохраняет исходную форму. Это можно проверить с помощью магнита (окислы магнитом не притягиваются).
Если вы решили очистить железный предмет, способ будет зависеть от состояния окислов. Небольшие предметы, такие как наконечники стрел, могут иметь очень мало оставшегося первоначального железа. Поэтому их можно улучшить, удалив напильником бугристые образования ржавчины, сохранив таким образом форму наконечника. Более крупные объекты (подковы, ядра) могут быть подвергнуты более суровой чистке, например, удалению ржавчины путем скалывания ее молотком или зубилом. Окалина с таких объектов легко удаляется при нагревании изделия до красного каления и последующем опускании в воду или масло.
Механически методы удаления ржавчины более предпочтительны при чистке железных объектов. Небольшая ржавчина легко удаляется с помощью железной щетки. Более толстые слои окислов можно ободрать с помощью напильника или абразивного круга, не забывая, однако, при этом о первоначальной форме объекта.
При химической обработке окислы можно удалить при погружении изделия в растворы минеральных и органических кислот с добавлением 1-2% ингибитора кислотной коррозии - уротропина, таннина, пирокатехина, гидрохинона, метола. Наиболее активным является раствор, содержащий 35% ортофосфорной и 5-10% соляной кислоты.
После кислотной очистки необходимо тщательно промыть поверхность очищенного металла и подвергнуть ее консервации с применением ингибитора коррозии, лучше всего бензотриазола.
В ряде случаев предпочтительнее электролитический метод удаления окислов. Для этого используют источник питания на 12В (устройство для зарядки аккумуляторов). Положительный провод соединяются с пластиной из нержавеющей стали (ложкой, например), отрицательный провод соединяют с очищаемым изделием. В качестве электролита применяют раствор поваренной соли (3 столовых ложки на 1 л воды). Расстояние между изделием и пластиной из нержавеющей стали составляет 3 см. По мере электролиза вода становится бурой, и ее меняют каждые 2-3 часа. После чистки хорошо промойте изделие, высушите и покройте воском, лаком или вазелином, чтобы предотвратить дальнейшее окисление.
Для очистки поверхности железа от продуктов коррозии существуют более сложные методы, которые выполнить в домашних условиях смогут лишь энтузиасты. К таким методам, например, относится восстановление в низкотемпературной газовой плазме. Этим способом можно восстанавливать изделия из полностью или почти полностью коррозированного железа, а также изделия, инкрустированные золотом или серебром.
Кроме того, используют термическое восстановление окисленного железа с помощью оксида углерода или водорода. В любом случае очищенный от коррозии железный предмет следует обработать каким-либо консервирующим материалом, поскольку в противном случае он вновь начнет окисляться. Первыми признаками такого окисления является так называемое "выпотевание", когда на поверхности изделия появляются мелкие капли ржавой воды, через некоторое время образуются трещины, металл начинает расслаиваться и отваливаться. Как правило, этот процесс обусловлен наличием хлоридов, оставшихся в продуктах коррозии. Для нейтрализации хлоридов изделие кипятят в 5%-ном растворе каустической соды, растворенной в дистиллированной воде, несколько раз меняя раствор. После этого изделие кипятят в чистой дистиллированной воде и высушивают в течение нескольких дней в сушильном шкафу. Наконец изделие погружают в ацетон, способствующий удалению остатков хлоридов и после окончательной сушки погружают на 1 час в расплавленный воск. Излишки воска удаляют с помощью тряпки и фена, используемого для сушки волос. Наконец, изделие покрывают каким-либо прозрачным лаком.
В реставрационной практике для черных металлов широко применяют фосфатирование как один из надежных способов защиты поверхности металла. В зависимости от состава раствора цвет фосфатного слоя может варьировать от бесцветного до черного.
Путем фосфатирования можно проводить консервацию железных предметов со значительными слоями продуктов коррозии. На поверхности образуются кристаллические или аморфные слои фосфатов, защищающие металл от дальнейшей коррозии.
Медь и ее сплавы
Медь применялась или в чистом виде или в виде сплавов. Сплав меди с оловом - бронза, сплав с цинком - латунь. Также вводились в сплавы свинец и другие металлы, придающие сплаву другие свойства и внешний вид.
Монеты и изделия из медных сплавов после долгого пребывания в земле, как правило, окислены. Окислы меди в основном состоят из карбоната меди и имеют зеленоватый цвет. Однако продукты коррозии могут быть более сложными и содержать много других элементов, которые придают окислам другой вид и могут являться причиной их нестабильности.
Как правило, древние монеты и реликвии с гладкой зеленой плотной патиной ценятся коллекционерами гораздо выше, чем подвергнутые чистке до блестящего металла или тем более отполированные. Это значит, что чистка в большинстве случаев таких объектов не требуется, за исключением тех случаев, когда они покрыты толстой рыхлой коркой окислов, скрывающей детали. В этом случае лучше всего применять механическую чистку. Удаление продуктов коррозии химическим или электрохимическим путем может привести к удалению патины или ее нестабильности, ведущей к последующей коррозии.
Рыхлые следы коррозии удаляют с помощью стоматологического инструмента, применяемого при лечении зубов, включая и бормашинку. Следует иметь в виду, что изделия из медных сплавов нередко покрывались золотом или серебром, что необходимо учитывать при их чистке механическим способом. Отдельные твердые участки коррозии обычно размягчаются при выдержке изделия в оливковом масле в течение 3-5 дней. Пятна железной коррозии на медных сплавах можно растворить, применяя локально раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон-Б).
В некоторых случаях, когда тонкий слой окислов покрывает изделия с покрытием из золота или серебра, при механической чистке легко повредить это покрытие. В этом случае рекомендуется использовать раствор гексаметафосфата натрия. Этот химикат медленно растворяет слой окислов меди. В процессе обработки изделие время от времени следует вынимать из раствора и с помощью мягкой кисти промывать в воде, наблюдая за ходом процесса. Указанный химикат особенно полезен в том случае, когда слой окислов образовался поверх патины. Концентрация раствора должна быть 5-10%, небольшой нагрев ускорят реакцию. Продолжительное погружение в этот раствор может привести к полному удалению окислов до чистого металла. Этот раствор позволяет удалять известковые наслоения, прилипшие песок и глину. Они размягчаются и сравнительно легко отчищаются жесткой щеткой. Обработка значительно ускоряется при использовании горячего 20%-ного раствора гексаметафосфата натрия (40-50 °С).
Хорошо очищают поверхность меди и медных сплавов 5-10%-ный растворы лимонной и уксусной кислот, но после обработки в этих растворах изделия необходимо тщательно промывать.
Одним из способов чистки изделий из меди и медных сплавов является кипячение их в подсолнечном или другом масле.
Рис. 63. Результаты чистки
Окислы при этом размягчаются и легко удаляются щеткой, однако сами изделия нередко приобретают черный цвет, что не всегда желательно.
Для очистки бронзы с позолотой применяют нейтральные и щелочные растворы сегнетовой соли. Сегнетова соль не реагирует с оксидами меди, а удаляет только соли и их гидраты. В некоторых случаях для чистки изделий можно применять электролитические и лектрохимические способы. Электролитическую чистку проводят в 5%-ном растворе лимонной кислоты при комнатной температуре и плотности тока 3-5 А/дм2. К изделию подсоединяют отрицательный провод, в качестве анода применяют пластинку из нержавеющей стали. Время от времени изделие вынимают и промывают, наблюдая как идет чистка. Возможно, когда часть окислов будет удалена, дальнейшую чистку стоит вести механическим способом.
Электрохимическая чистка заключается в нанесении на изделие пасты из порошкообразного цинка, алюминия или магния в 10-15%-ном растворе каустической соды. Выделяющийся в ходе реакции водород способствует восстановлению солей и оксидов меди до металла.
Погнутые объекты из меди и ее сплавов можно выпрямить, нагревая их в пламени газовой горелки. Однако не следует сильно перегревать, иначе изделие может подвергнуться значительному окислению и просто сгореть.
Внешний вид некоторых изделий можно улучшить за счет патины. Патина может быть рыхлой или грубозернистой. Если цвет патины слишком светлый или неоднородный, полезна обработка окрашенным воском. Можно использовать разноцветный крем для обуви (зеленый, коричневый или черный). Обычный пчелиный воск также применяется как защитные лаки.
Если пришлось вычистить изделие до чистого блестящего металла, то для улучшения вида можно восстановить патину путем погружения изделия в соответствующие растворы.
Многие изделия из медных сплавов после извлечения их из грунта остаются стабильными и не требуют специальной обработки для их консервации. Можно использовать воск или защитные лаки для дополнительной защиты и улучшения внешнего вида.
Иногда на изделиях видны отдельные небольшие участки порошковатых зеленых окислов, которые выходят на поверхность из глубины изделия. Эти окислы обусловлены присутствием хлоридов, содержащихся в продуктах коррозии, и которые могут активизироваться, если окружение объекта меняется. Это также может произойти, когда объект подвергался химической или электрохимической обработке. Возникнув, такая коррозия может прогрессировать и, если ей не уделить внимание, может привести к полному разрушению изделия.
Единственным способом справиться с этой болезнью - полное удаление пораженных участков. Это может быть достигнуто путем полного удаления окислов с изделия до чистого металла или путем удаления окислов только с пораженных участков с помощью стоматологического инструмента. Если любые следы таких окислов останутся, процесс пойдет дальше.
Для консервации изделия после удаления окислов меди рекомендуется обработать его в бензотриазоле. Перед этим изделие следует обезжирить в спирте или ацетоне, после чего продолжительное время выдержать в растворе каустической соды.
После этого изделие просушивают и погружают на несколько дней в 5%-ный спиртовой раствор бензотриазола. После этого его тщательно просушивают и удаляют щеткой любой появившийся на нем осадок. Затем на изделие наносят несколько слоев защитного лака.
Серебро и его сплавы
Серебро, как правило, легируют другими металлами, чаще всего медью. Нередко изделия из серебра покрывают золотом, а само серебро применяется для покрытия изделий из бронзы, меди и других сплавов. Иногда изделия из серебра украшают чернью серебра, нанесенным на выгравированный рисунок.
Основным продуктом коррозии серебра является сульфид серебра, в виде тонкой черной пленки, и карбонат меди, образующий корку зеленого цвета. Менее типичным, но более трудным для чистки, является хлорид серебра, представляющий серое покрытие на металле. Карбонат меди легко удаляется при погружении в 5%-ный раствор лимонной или серной кислоты. Когда на изделии наблюдаются пятна карбоната меди, необходимо решить, изготовлено ли изделие из серебра с высоким содержанием меди или оно лишь покрыто слоем серебра. В последнем случае при погружении изделия в кислоту, вы можете испортить вещь, растворив покрытие. Поэтому, если есть подозрение на покрытие, испытайте сначала небольшой участок каплей очень разбавленной кислоты.
Хлорид серебра удалить гораздо труднее. Он образует прочную пленку, прорастающую внутрь металла. Отчистить такое изделие можно электролизом, используя в качестве электролита каустическую соду. После такой обработки необходимо прокипятить изделие в дистиллированной воде, несколько раз меняя воду, после чего высушить при температуре 105°С.
В некоторых случаях патина образуется хлоридом цинка. Если она имеет красивый оттенок, то даже желательна, особенно на монетах.
Для удаления патины можно использовать следующий метод. Заверните изделие в алюминиевую фольгу, положите в стеклянную банку. Добавьте немного соды и налейте в банку горячую воду Через некоторое время, когда прекратится выделение пузырьков, промойте изделие в воде. Если требуется, повторите процесс.
Если изделие деформировано не очень сильно, его можно выправить без нагревания. Однако некоторые тонкие монеты со временем становятся очень хрупкими и могут сломаться при изгибе. Поэтому при сильной деформации изделия следует отжечь.
Изделия из высокопробного серебра не требуют консервации. Сплавы с низким содержанием серебра лучше сохраняются, когда покрыты защитным лаком.
Золото и его сплавы
Золото редко использовали для изготовления монет и изделий . Природное золото содержит иногда высокий процент серебра (до 50%). Такой сплав называется электрумом. Для практического применения в золото добавляют серебро или медь, иногда оба металла. В результате получаются сплавы, по виду похожие на чистое золото, но значительно превосходящие его по твердости и износостойкости. Как чистое золото, так и большинство его сплавов имеют высокую коррозийную стойкость и, находясь в земле в течение столетий, не меняют своего внешнего вида. Изделия и монеты из низкопробного золота нередко покрываются патиной, то есть теряют блеск и выглядят тусклыми и серыми. Так, некоторые золотые монеты Тамани неопытный глаз может принять за свинцовые.
Извлеченные из земли изделия из высокопробного золота, как правило, такие же блестящие, как будто их закопали вчера. Поэтому самое большее, что надо сделать, - это промыть их в теплой воде с мылом с помощью мягкой зубной щетки. Прилипшие комочки земли удаляют деревянной зубочисткой. В целом древние золотые изделия имеют матовый, слегка оранжевый цвет, который теряется при любой попытке потереть изделие куском ткани или кожи.
Золотые изделия легко деформируются. Если они не очень сильно погнуты, их можно исправить без нагревания.
При значительной деформации изделие следует нагреть в пламени до темно-красного каления, а затем опустить в воду. Процесс следует повторять после каждого изгиба на 20-30°. К сожалению, такой обжиг приводит к потере цвета золота, который можно восстановить в разбавленной серной кислоте. Однако благородную патину восстановить гораздо сложнее.
Золото не требует никакой специальной консервации.
Олово, свинец, и его сплавы
Олово и свинец, наряду с медью, золотом и серебром, относятся к металлам, которые человек использовал с давних времен. Изделия из этих металлов легко изготовлять путем литья. Однако в чистом виде они применялись редко из-за их низкой твердости Гораздо чаще они использовались в виде сплавов с другими металлами - висмутом, цинком, сурьмой и др.
Изделия из свинца (пули, амулеты, печати) при длительном нахождении в почве покрываются пленкой белого окисла, который при нормальных условиях стабилен. Поэтому не следует его удалять. Однако если объект имеет мелкие детали (печать) или тонкий узор, то окислы можно удалить в 5%-ном растворе трилона-Б. Окислы с изделий из олова и его сплавов со свинцом удаляются с трудом, сопровождаясь коррозией изделия. Поэтому часто достаточно просто промыть предмет в горячей воде с мылом, а затем протереть фланелью.
Автор: Булгак Л.В.