lab5.6

Práctica Tipo.
Práctica de Laboratorio: Pátinas sobre cobre y sus aleaciones.
1. Introducción. Fundamentación teórica.
A la hora de buscar un concepto que defina la palabra PATINA, hay que asociarla con la palabra
VELADURA, y lo definiría como "color que se aplica sobre una superficie respetando el tono
base", es decir que no se debe perder el primer color, ya sea pintado o no, caso contrario
estaríamos hablando de "PINTURA" (Pichi Galea).
Otro concepto: Básicamente, una pátina es la aplicación de un revestimiento sobre otro
para así conjugar dos o mas colores de manera creativa (Eduardo O. Zabatta). Este concepto
es incorrecto, ya que hay que aclarar que se debe respectar el tono base.
Cabe aclarar que existen pátinas naturales que se realizan por la acción del tiempo y del medio
ambiente donde se encuentra la superficie, ejemplo una estatua de bronce que adorna un parque,
con el correr del tiempo la misma se vuelve con un tono entre gris y verdoso; lo mismo ocurre con
las fuentes de mármol creándose en ellas pátinas que van desde los verdosos, grisáceos hasta
marrones y blancuzcos.
En cuanto a las utilidades de la pátina son múltiples: añejar, destacar, unificar, imitar, dar un efecto
especial, en fin depende de la creatividad de quien la realice y el resultado que se quiera obtener.
Su aplicación puede ser en pequeñas o grandes superficies, por ejemplo, podemos aplicarlo desde
una pieza de bizcocho hasta una pared, desde un mueble de madera hasta un piso, depende
fundamentalmente de las características de la superficie dónde se aplica, la forma de prepararla y
con qué se va a realizar la pátina.
Dado que el objetivo fundamental de la práctica de laboratorio es obtener pátinas sobre bronce, se
hace necesario abordar los procedimientos que se utilizan actualmente para obtener distintos tipos
de pátinas sobre bronce.
1.2.
Preparación de las superficies para patinar.
Como regla general, las condiciones para la aplicación de los revestimientos serán las mismas que
para un trabajo de pintura, es decir, superficies limpias libres de grasas y de polvo.
En muchos libros se recomienda lijar con lija de carburo de silicio N.300 para lograr una superficie
de mayor adherencia y para sacar el oxido, pero esta operación puede afectar la superficie de la
pieza.
En la preparación de superficies metálicas, se pueden emplear diferentes productos químicos que
eliminan el óxido y no atacan la pieza de agregarse los inhibidores de la corrosión adecuados.
En las piezas de acero y en bronces, pueden ser empleadas las disoluciones de fosfatado, que
pueden ser preparadas en función del trabajo a realizar en el CEAT.
Las características de estos productos, cómo actúan y las distintas funciones de penetración a
fondo de grietas y hendiduras, sellaje de las mismas, acción protectora y de anclaje para los
recubrimientos son objeto análisis seguidamente.
1.3.
Procedimientos generales para la obtención de pátinas.
Las superficies en la que puede utilizarse esta técnica no tiene limites; paredes, maderas hierros,
bronces, yesos, cerámicas, terracotas, cemento, etc., todas ellas son base ideal para este tipo de
terminación.
La patina es uno de los métodos más difundidos y usados para decorar y renovar muebles,
paredes y cualquier superficie susceptible de ser pintada.
La técnica consiste en cubrir el objeto en cuestión ya pintado o no pintado, con otra mano del
mismo o de otro producto de distinto color aplicado de tal forma que deje ver el color base o de
fondo.
Para lograr esto, el segundo recubrimiento puede cubrir completamente al primero y luego ser
quitado de diversos modos mientras el recubrimiento se encuentra fresco. Esto puede ser a través
del limpiado con un trapo (trapeado) o peinado con diversos elementos.
Puede ser además tratado con procedimientos a la llama como se utiliza frecuentemente en el
patinado del bronce y otros metales, en este caso no se retira como ocurre con un recubrimiento
de otro tipo.
Obviamente los colores empleados deberán contrastar para que el efecto se note, ya que el color
de base aparece siempre en forma tenue y casi disimulada.
Todo trabajo terminado puede fijarse y protegerse con algún sellador o también con goma laca de
buena calidad, barniz transparente o cera incolora.
El criterio a emplear en la utilización de un producto sobre determinada superficie, es el mismo que
se empleara en la elección de los colores: el sentido común es la base más importante.
1.4.
Procedimientos para la obtención de pátinas sobre cobre y aleaciones.
Seguidamente se describen procedimientos y composiciones para la obtención de pátinas
artificiales sobre cobre y sus aleaciones.
La comprobación práctica para la obtención de los resultados descritos queda por realizar en la
práctica de laboratorio.
En las patentes consultadas hemos dado prioridad a las pátinas artificiales basadas en métodos
químicos o electroquímicos sobre la superficie del metal, no hemos prestado mucha atención a las
pátinas basadas en recubrimientos poliméricos.
La fuente fundamental de información de patentes es la Base de Datos de Patentes de Estados
Unidos, reconocida mundialmente como la más completa y donde se registran la mayoría de las
patentes que resultan ser comercializadas.
1.5.
Pátina de color negro. Patente.
El procedimiento que se detalla en la presente invención se basa en la reacción del cobre bien
como metal o en la aleación, dado que es el principal componente del bronce, con los sulfuros
presentes en una solución acuosa, para formar una capa de sulfuro de cobre, de color entre
marrón oscuro y negro, dependiendo de la concentración de la solución acuosa de sulfuro
potásico, de la temperatura de la disolución de sulfuro potásico y del tiempo de inmersión del
material en la disolución.
Los materiales cobre y bronce se someten, en primer lugar, a una limpieza por medio de un
abrasivo mecánico. Para ello se utiliza un chorreado de arena o pulido mecánico con papel de
esmeril, en dependencia del tamaño de la pieza, etc. Esta fase tiene por objeto, además de
eliminar suciedad e irregularidades superficiales, proporcionar una superficie de anclaje del metal
con una cierta rugosidad que favorezca la adherencia de la pátina.
Seguidamente, se procede al decapado de la superficie metálica por medio de la inmersión en una
disolución de ácido nítrico de concentración entre 1% y 15% durante un tiempo entre 1 minuto y 20
minutos. A continuación, las muestras se extraen de la disolución ácida y se lavan
abundantemente con agua destilada.
Inmediatamente después de finalizar el tratamiento de limpieza de los materiales, las muestras se
introducen en una estufa a una temperatura de 200ºC, durante un tiempo de 90 minutos.
Posteriormente, las muestras se sumergen en un recipiente que contiene una solución acuosa de
sulfuro potásico de 20% concentración. La solución acuosa de sulfuro potásico se calienta
previamente hasta una temperatura comprendida entre 50ºC y 90ºC. El tiempo de inmersión de las
muestras en la solución acuosa de sulfuro potásico es de unos 10 minutos, dependiendo de la
temperatura de operación, y del color y espesor de la pátina deseada.
Finalmente, las muestras se extraen de la solución acuosa de sulfuro potásico, se lavan
abundantemente con agua destilada y se secan con aire a presión, aire caliente, al aire libre, etc.
Esta pátina constituye un establo y una película protectora firmemente enlazada, difícil de disolver
en agua. El patinado del cobre es conveniente para el material de techos y otras aplicaciones,
donde un alto grado de resistencia al tiempo se requiere. Por otra parte, la película de la pátina
produce efectos excelentes del diseño sobre el aspecto del material para techos de cobre y es muy
importante para mejorar el aspecto estético de los artículos de cobre.
2. Materiales y métodos.
El Procedimiento general para obtener una pátina entre marrón y negro el cual se desarrollará en
nuestro laboratorio se muestra a continuación:

Limpiar la superficie por un medio abrasivo mecánico.

Decapa la superficie metálica usando una solución de HNO3 al 15% por un tiempo de 20min.

Retirar la muestra u lavar con abundante agua destilada.

Calentar la solución de Na2S al 10% a temperatura de 70 y 90ºC.

Sumergir la muestra y cumplir las condiciones de Temperatura y tiempo (6 y 10min) para
cada muestra.

Extraer las muestras y lavarlas con agua destilada.

Secar al aire libre.

Observar resultados.
Muestra 1: Lámina de cobre sumergida durante 6 minutos en Na2S al 10%a temperatura de 70ºC.
Muestra 2: Lámina de cobre sumergida durante 10 minutos en Na2S al 10%a temperatura de
70ºC.
Muestra 3: Lámina de cobre sumergida durante 6 minutos en Na2S al 10%a temperatura de 90ºC.
Muestra 4: Lámina de cobre sumergida durante 6 minutos en Na2S al 10%a temperatura de 90ºC.
3. Resultados y análisis
Observaciones posteriores a la formación de las pátinas.
Muestra 1: Tomó una tonalidad entre rosácea y carmelita clara, bastante pareja en toda la
superficie.
Muestra 2: Tomó una tonalidad entre rosácea y carmelita clara, aunque un poco más oscura que la
muestra 1 y bastante pareja en toda la superficie.
Muestra 3: Tomó un color marrón bastante fuerte con respecto a la muestra 1, aunque no fue
pareja en toda la superficie, pues se observaron zonas veteadas de color rosáceo (zona de color
marrón 90% y zonas veteadas 10% aproximadamente).
Muestra 4: Tomó un color marrón muy fuerte con respecto a la muestra 1, aunque no fue pareja en
toda la superficie, pues se observaron zonas veteadas de color rosáceo (zona de color marrón
90% y zonas veteadas 10% aproximadamente).
Por tanto, en la obtención de la pátina de color marrón, a mayor tiempo de exposición, mejor logro
del color marrón, y a mayor temperatura mayor logro del color marrón. La temperatura influye más
que el tiempo de exposición a la hora de lograr el color requerido.
4. Conclusiones y recomendaciones.
4.1.
Se desarrolló un procedimiento de obtención de pátinas sobre cobre, determinándose la
influencia del tiempo y temperatura de las soluciones en la obtención de la pátina. A mayor
temperatura mayor coloración de la pátina. A mayor tiempo de exposición mayor
coloración de la pátina.
4.2.
Se determinó que el parámetro temperatura es el que más influye sobre la coloración de la
pátina.
5. Bibliografía.
1. Introducción a la corrosión y protección de metales. Jorge A. Domínguez... et al. Edición
ENPES. MES. La Habana, 1987. 484 p.
2. Teory of corrosion and protection of metals. M. D. Tomashov,. Edición Revolucionaria, La
Habana, 1965.
3. Corrosion and Corrosion Control. H. H. Uhlig.. Edición Revolucionaria. La Habana, 1962.
4. Chemical Engineers Handbook. J. Perry. Ed. Mc. Graw Hill. 6ta Edición. 3 Tomos.
5. Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión. José Antonio González Hernández y Col.
Editado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, España 1984. 684 p.
I.S.B.N. 84-00-05670-1.
6. Patente USA No 5,376,190 del 27 de diciembre de 1994: Método para producir un
recubrimiento verde sobre cobre. Autor: Hoveling; Stefan (Osnabruck, DE).
7. Patente de Estados Unidos 5,858,122 de enero 12 de 1999: Materiales capaces de desarrollar
rápidamente una patina natural y proceso para producirla. Autores: Tani; Toshio (Tokyo, JP);
Igarashi; Minoru (Tokyo, JP); Suda; Hideo (Tokyo, JP)