Černění mosazných dílů pomocí přípravku Brass Black Metal Finish

BB-titulV nedávné době jsme ve dvoudílném článku psali o nátěrových hmotách pro modeláře a způsobech jejich dokonalého promíchání. Nejen barvy ale lze použít k povrchové úpravě kovů. Kovy lze povrchově upravovat i pomocí chemických přípravků. Při chemickém pasivování se na povrchu kovu vytváří ochranná vrstvička obvykle oxidů, která je velmi tenká (řádově 1 µm), takže rozměr předmětu se téměř nemění. Přesto je poměrně odolná a dobře smáčivá pro olej, se kterým vytváří dobrou ochranu proti korozi.1)

  O brynýrování2) už zřejmě každý slyšel. Jedná se o černění, resp. chemickou úpravu ocelových povrchů (tedy kovů obsahujících železo – Fe). Dlužno dodat, že velmi frekventované je černění při výrobě a opravách zbraní.

  Jestliže brynýrování (z něm. brünieren), nebo také česky černění je v odborné literatuře popisováno jako chemická úprava ocelových povrchů pro zlepšení vzhledu a odolnosti proti korozi (souhrnně se tento proces nazývá moření), a provádí se v kyselinách, v louhu nebo roztavených solích, přičemž na povrchu kovu vzniká tenká černá, hnědá nebo tmavomodrá vrstvička oxidu železnato-železitého Fe3O4, na podobném „chemické základě“ byly vyvinuty i metody černění (hnědění, modření) lehkých nebo barevných kovů. Barevné kovy jak známo často obsahují měď; spolu se zinkem vzniká slitina zvaná mosaz, s cínem bronz a s niklem a zinkem alpaka. Z mosazi se pak vyrábí celá řada součástek železničních modelů (třeba pojezdová kolečka) nebo doplňky (nejen) pro železniční kolejiště, z alpaky se vyrábí moderní kolejivo.

  Nyní je už zřejmé, proč jsme se zabývali myšlenkou černění mosazných dílů chemickou cestou. Uskutečnili jsem několik konzultací především s balistiky a zbrojíři. Od něho jsme se dozvěděli detaily o brynýrování, ale i o přípravcích americké firmy Birchwood Casey, které jsou určené pro černění mosazi, hliníku, dřeva aj. Prostředek na černění mosazi jsme koupili, vyzkoušeli a v této stati jej představíme ostatním modelářům, kteří ho ještě neznají.

.

Brass Black Metal Finish3)

  Předesíláme, že prostředek Brass Black Metal Finish (a řada dalších) od firmy Birchwood Casey (dále jen „Brass Black“) není nic, co by se nedalo koupit i u nás. Nabízejí ho např. některé „army-shopy“ a jejich e-shopy, ale běžně jsou také v nabídce např. eBay nebo Amazon. Rozdílné jsou ale ceny za toto zboží. Na eBay se dá 90 ml lahvička přípravku zakoupit od 280 Kč včetně poštovného, specializované „army-shopy“ v Česku si za totéž klidně řeknou i více jako 600 Kč plus poštovné navíc. Tak to jen na úvod, aby někdo nenaletěl.

001-BrassBlack 002-BrassBlack
003-BrassBlack 004-BrassBlack

Obr. 1 až 4 – Originální balení Brass Black Metal Finish; čerstvý přípravek má světle modrou barvu;  pracoviště připravené k černění; test černění na kousku mosazného pásku

  Dále je nutné zdůraznit, že popisovaný prostředek Brass Black je primárně určen na opravy poškozených ploch, proto je také adjustovaný v malých nádobkách. Tam kde se používá černění ve velkém, např. při černění finálních výrobků v továrnách, budou jistě umět si chemikálii připravit sami, nebo ji pořizují ve velkém balení. To ostatně potvrzují kolegové z firmy Detail, kteří nakupují dvojkolí u německé firmy LUCK, kde jim ani náhodou neprozradili složení této chemikálie :-) . Není se čemu divit.

  Prostředek Brass Black je světle modrá čirá kapalina adjustovaná v modré plastové nádobce o objemu 90 ml. V podobných nádobkách firma dodává i další chemikálie určené zejm. pro zbrojíře, např. přípravek pro odmašťování a odstraňování špíny a maziv (Cleaner-Degreaser), přípravek pro impregnaci dřevěných pažeb (Dealer and Filler), přípravek pro modření (Super Blue, Perma Blue) a další.

  Na obalu je zdůrazněno, že se při práci s přípravkem nemá jíst, pít, kouřit, má se větrat, ruce se mají chránit rukavicemi a oči brýlemi, takže přípravek je toxický a nebezpečný pro zdraví lidí. A to nelze podceňovat. Uživatel se ale pochopitelně nikde nedočte o přesném chemickém složení oné „zázračné vodičky“, byť základní složky jsou uvedeny na štítku nádobky a podrobnější složení je dostupné ve formě bezpečnostního listu u výrobce – ZDE. Jinými slovy – odborníci vědí, která z chemických látek obsažená v přípravku bude reagovat s mědí a vytvoří na povrchu mosazi černou, resp. velmi tmavě modrou mikro-vrstvičku, ostatním bude jistě stačit vědět, jak na to?

.

Chemické okénko

  Pro ty, které zajímá, co zapříčiní načernění povrchu kovu, je určeno toto „chemické okénko“. Obecně, jak je zmíněno výše, jde buďto o oxidaci povrchu kovu, nebo o chemické nanesení tmavé (černé) sloučeniny. Prvním krokem při pátrání po „chemii“ těchto přípravků je samozřejmě nalezení komponent, ze kterých je činidlo složeno. V případě prostředku Birchwood Casey Brass Black Finish jsou hlavními složkami (kromě vody): kyselina fosforečná, kyselina seleničitá, síran měďnatý (roztok je modrý díky přítomnosti měďnatých solí), molybdenan amonný a síran zinečnatý. Štítek přímo na lahvičce ještě upozorňuje na přítomnost nějaké formy tetrafluoroborátu, ovšem bezpečnostní list se o této složce nezmiňuje. Těchto komponent je v roztoku dohromady 18 %, tedy jde o relativně koncentrovaný roztok různých sloučenin. Podstatnou složkou je kyselina seleničitá, ostatní komponenty slouží víceméně jako stabilizátory a pufry, které jednak zabraňují vyloučení ve vodě nerozpustného seleničitanu měďnatého a také zajišťují vhodné reakční podmínky (reakce probíhá pouze v kyselém prostředí). Ponořením mosazi do tohoto roztoku dojde k reakci, při které se na povrchu slitiny vyloučí tmavý selenid měďnatý.

vzorec

  Tedy dojde k částečnému rozpuštění povrchu slitiny. Takto vyjádřený je celý proces pouze zjednodušený, s velkou pravděpodobností bude vznikat směsný selenid Cu(I)/Cu(II), ale nejspíš není třeba zacházet příliš hluboko do detailů. Na videu je dobře patrné prohloubení modrého zbarvení roztoku, což je způsobeno rozpuštěnou mědí ve formě měďnaté soli.

  Nakonec je třeba podotknout, že výše uvedený popis procesu je pouze spekulativní. V oblasti materiálové chemie tohoto druhu se velmi často nikdo nezabývá otázkou „jak“ ani „proč“ (důležitý je výsledek), čili je relativně obtížné dohledat popis skutečné chemie těchto činidel.

  Při sestavování těchto řádků jsme vycházeli z obecných znalostí anorganické chemie a také z kusých informací, které byly k danému tématu publikovány často již v první polovině minulého století. Z let pozdějších pocházejí prakticky výhradně patenty, které sice chrání svému majiteli složení směsi, ale obecnému čtenáři mnoho informací neposkytnou…

.

Možné aplikace přípravku Brass Black v železničním modelářství

  V českém překladu návodu, dostupného na internetu, se píše, že povrch, který má být černěn, musí být dokonale čistý a odmaštěný. Přípravek Brass Black se nanáší např. tamponem. Po působení přípravku v čase asi 30 vteřin, max. však 60 vteřin se povrch dokonale omyje vodou a osuší. Konečná povrchová úprava může být provedena olejem nebo pastou a povrch se vyleští jemným hadříkem. Potud teorie.

  Každý kdo nakupuje např. na eBay již použité modely potvrdí, takový model sice na první pohled vypadá velmi dobře, bez mechanického poškození, má všechny díly, nálepky nejsou  sedřené atd., ale při důkladném prohlédnutí pod lupou je poznat, že minulý majitel s modelem jezdil na „kobercovém kolejišti“ a ještě doma měli psa s bílými chlupy, nebo že majitel model skladoval ve vlhku apod. Nejednou je potřeba takový model zcela rozebrat a vyčistit.

  Obvykle největší škody bývají na dvojkolích. Pokud jsou jen špinavé, stačí je pořádně „vyprat“ v isopropylalkoholu (Isopropanolu), buď v ultrazvukové čističce, nebo třeba i s pomocí štětečku s ostrými chlupy. Pokud jsou ale načaté rzí a není to na jejich totální výměnu, dají se vyčistit a v lepším případě i načernit.

  V takovém případě se dvojkolí vyjmou z modelu, a nejdříve se umyjí v isopropanolu, aby se dalo poznat co je povrchová špína a co je tzv. zašlá špína nebo dokonce rez. Ona ne vždy škaredě vypadající kolečka musí být zrezivělá, mnohdy jsou jen opravdu velmi zasviněná. Osvědčeným prostředkem na jejich ošetření jsou štětinové brousící a lešticí kotoučky 3M. Už jsme o nich psali mnohokrát. Z celé sady nejvíce ubírají kotoučky bílé a žluté, ale někdy stačí použít hrubost „pemza“. Lešticí (zelené, broskvové) obvykle špínu nesejmou. S kotoučky 3M se opatrně vyčistí vyjmuté dvojkolí, až se pěkně blýská. Samozřejmě, při této operaci jdou dolů i zbytky černění, kterým opatřil dvojkolí výrobce.

009-BrassBlack 010-BrassBlack

Obr. 5, 6 – Čištění dvojkolí štětinovým brusným kotoučkem 3M; vyčistěná dvojkolí

  Poznámka: Tato operace se pochopitelně týká nikoliv plastových dvojkolí, která jsou častá u amerických nebo britský modelů (Graham Farish, Atlas aj.). Tam nemá co zreznout. Většina evropských výrobců ale osazuje své modely kovovými dvojkolími. A některé jsou k rezavění náchylnější (Arnold), jiné méně (Trix). Ale není to absolutní.

  Po mechanickém očištění se dvojkolí potopí do isopropanolu. Ale ne nadlouho. Minuta stačí. Stává se, že tato chemikálie reaguje s plastem, který slouží jako izolace mezi osou a jedním z koleček na dvojkolí a má tendenci ji rozpustit. Dvojkolí se vysuší v papírové utěrce.

011-BrassBlack 012-BrassBlack

 Obr. 7, 8 – Dvojkolí se čistí v isopropanolové lázni; Dvojkolí se vloží do přípravku Brass Black na cca 30 vteřin

  Bezprostředně po vyčištění se dvojkolí potopí do přípravku Brass Black (s ohledem na velikost dvojkolí je lepší ho potopit do přípravku odlitého do malé skleněné nádobky, než ho potírat tamponem). Používáme k tomu maličkou skleněnou kádinku, do které pipetou nastříkáme cca 5 ml kapaliny. Předem si připravíme stopky, kelímek s čistou vodou a papírové ubrousky. Pracuje se v rukavicích a s brýlemi na očích. Čert nikdy nespí!

013-BrassBlack 014-BrassBlack

Obr. 9, 10 – V lázní se s černěným předmětem pohybuje; na mosazném povrchu po cca 30 vteřinách ulpí černě zbarvená tenoučká vrstvička

  Máme vyzkoušené, že čerstvý přípravek vytvoří na mosazném povrchu celistvou černou vrstvičku do 30 vteřin, v již použitém přípravku (po načernění cca deseti dvojkolí a jiných kousků mosazného plechu) asi o 5 – 10 vteřin. déle. Ale nikdy není potřeba černit déle.

  Vyzkoušeli jsme též, že lepší výsledky černění jsou tehdy, když se s černěným předmětem v přípravku mírně pohybuje. Je patrné, že z povrchu předmětu se odplavuje tmavomodrá kapalina. Ostatně, vizuálním projevem použitého přípravku je, že je podstatně tmavší, jak přípravek čerstvý – viz obr.

  Následuje důkladné vyprání ve vodě a osušení. Sušení by ale nemělo probíhat nějakým brutálním utíráním do ubrousku, protože jinak půjde část čerstvě načerněného povrchu dolu. Jako optimální se nám jeví důrazné sfouknutí zbytků kapaliny z povrchu černěné předmětu do utěrky (pozor na oči!) a oschnutí na vzduchu.

015-BrassBlack

Obr. 11 – Po vyprání ve vodě se nechá předmět uschnout na vzduchu, přičemž se z něho odstraní přebytečná voda

  Někdy se stane, že načerněný povrch není jednolitý, jsou na něm vidět krupičky nebo prosvítá mosaz. V takovém případě černěný materiál znovu krátce namočíme do isopropylalkoholu, rychle osušíme, a celý proces černění opakujeme v čase asi 15 – 20 vteřin. Déle není třeba. Ostatně i výrobce doporučuje raději proces černění opakovat, jak prodlužovat aplikaci.

  Pozor! Může se stát, že po posledním kroku (důkladné vyprání ve vodě) mohou ocelové části dvojkolí (třeba osička v případě výrobků Arnold) mít tendenci k vytvoření rzi, což může podporovat kyselina fosforečná, která je jednou ze složek směsi. Stalo se nám to několikrát zhruba do hodiny po sušení. Stačilo tyto „železné“ části otřít tamponem („uchošťouch“), resp. kousíčkem buničiny na párátku a povrch napustit miniaturním množství oleje. Taková konzervace stačí.

016-BrassBlack 008-BrassBlack
017-BrassBlack 018-BrassBlack

Obr. 12, 13 – Dvojkolí před aplikací přípravku Brass Black (nahoře)

Obr. 14, 15 – Dvojkolí po aplikaci přípravku Brass Black (dole)

  V modelářské besedě Nagano jsme diskutovali, zda nanesená mikro-vrstvička černidla je vodivá, či nikoliv, což by bylo důležité znát v případech, že by kolečko mělo sbírat napájecí napětí (např. v případě osvětlení vagonů). Z logiky věci a chemické podstaty reakce vyplývá spíše premisa, že vrstvička vodivá není. Proces černění je přece jenom něco jiného než stříbření pomocí přípravku Stříbřící lázeň AG-1 (ELCHEMCo). Vodivost černěné vrstvičky jsme zběžně zkoušeli na zbytku z mosazného leptu. Po přiložení sondy měřicího přístroje se zdálo, že vrstvička má horší vodivost. Ale protože se ve všech opakovaných případech stalo, že hrot sondy poškodil celistvost načerněné plochy (pod lupou byly vidět zjevné škrábance), čímž se asi sonda dotkla přímo kovu, nelze tuto premisu potvrdit ani vyvrátit. Tak či onak, pokud by to měl být problém, není nic snazšího jak načerněnou vrstvičku setřít z té části koleček, které jsou ve styku s kolejnicí. Alternativně je možné před černěním naimpregnovat ty části, které nemají být začerněné, nějakým vodu odpuzujícím materiálem – olejem, vazelínou. Na takto ošetřeném povrchu nedojde ke styku slitiny s roztokem a tudíž nedojde k jeho začernění..

019-BrassBlack

Obr. 16 – Barevný rozdíl mezi čerstvým (v pipetě) a použitým přípravkem Brass Black

.

Závěr

  Je nutné konstatovat, že přípravek Brass Black funguje, a to je příjemné zjištění, už jenom proto, že jeho cena není zanedbatelná. Funguje dobře a rychle, práce s ním je pohodlná, dodržování bezpečnostních pravidel není nikterak složité a omezující. Každopádně se ale hodí jen na drobné opravy nebo černění malých ploch. Načerněný povrch je nutné z důvodu trvanlivosti následně ošetřit nejlépe bezbarvým lakem nebo rozleštěným voskem. Nelze zaručit vodivost načerněné plochy.

  Bylo by ale nesprávné se domnívat, že popisovaný americký prostředek je jediný z celé škály dalších chemických prostředků reagujících s povrchem barevných nebo lehkých kovů, resp. železných kovů. Kdo se věnuje výtvarnému umění, nebo má alespoň povědomí o tom, co obchody pro výtvarníky nabízejí, bude jistě znát prostředky pro patinování kovů. Jsou to stejně jako např. Brass Black chemické prostředky, ale zajímavé na nich je, že jsou určené pro různobarevné efekty. Jejich vyzkoušení ale necháme na dalších experimentátorech…

VIDEO:

https://youtu.be/V1X5Am5Acsc

______________________________________

1) Brynýrování – ZDE
2) tamtéž – ZDE
3) Brass Black Metal Finis je název převzatý z potisku nádobky. Ve firemních textech dostupných na internetu, např. v bezpečnostním listu a v návodech se vyskytuje i označení Brass Black Metal Touch-Up. Není v našich silách zjistit důvody užívání těchto odlišných  názvů ani to, zda-li se jedná o jeden či dva rozdílné přípravky

______________________________________

Doporučená literatura:

Škeřík Jan: Receptář pro elektrotechnika. Vyd. SNTL, Praha 1988, edice Praktické elektrotechnické příručky, sv. 42. 04-537-88 05/33

 

Rubrika: DÍLNA, ZNÁŠ TO?, Zpracování, ZPRÁVY

Vložit komentář

Text komentáře: