Üldsisukorda tagasi...

            Siia sisukorda tagasipöördumiseks kliki   Ctrl + Home

MUST METALL (raud, malm, teras).
(Jaan Märss - viimati täiendatud 02.04.2014 a. ;  indeks (JM)-tähistab  minu  poolt tõlgitud või tõlgendatud  nimetust)
Rauametallurgia tekkimine
     Hetiidid, keldid
     Skandinaavia
     Soome, Karjala, Eesti, Vadjamaa, Läti-Leedu
TEHNOLOOGIA AJALUGU
Soomaakkäsnraudseparaud
EESTI  SÕNAVARA
Separaua valmistamine
    Loomuliku tõmbega sulatusahi  - soome harkkohytti, sks. zugofen, windofen
    Lõõtsaga
sulatusahi(JM) - katalaani sulatusahi - sks. rennofen, gebläseofen,
    Soome, Karjala, Eesti, Vadjamaa, Läti-Leedu - kuppelahi

    Rauasulatuskompleks Tuius, Saaremaal (11.-14.sajand - J.Peets 2003)
Toormalmi valmistamine
    Toormalm kui käsnraua kõrvalprodukt - sks. stückofen
    Toormalm kui sulatuse põhiprodukt - rootsi masugn (12.saj.

    Sulatusahjud Saksamaal -
sks. floβofen e. "vooluahi"(13.saj.), hochofen e. "kõrgahi" (17.saj.)
    Sulatusahi  Soomes - Mustio masuuni (17. sajand)
    Kõrgahi (17.saj.),
õhu eelsoojendus (1828), soojusvaheti (1856)
Toormalmi rafineerimine teraseks
    Osmundi teras
(JM) ja ahjuteras(JM) (rootsi Lapphyttan - alates 11.-14. saj.)
    Sepaterasetehnoloogia (14.-18.saj.
    Saksa ja vallooni rafineerimistehnoloogia(JM)öregrundi raud
    Separaua ja sepaterase tsementiitimine (ingl. blister steel)

    Pudeldamine (ingl. puddling - 18.-19.saj.)
    Konverterid (Bessemeri konverter 1855, tänapäeval - hapnikukonverter)
    Leekahjud (martäänahi 1856, tänapäeval - kaarleekahi)
SEPARAUD - arengud, rakendused
Separauast esemed - esemetüübid
eesti arheoloogiast, sepainventariga matus
    Sepakeevitus (ingl. forge welding)
    Pakettkeevitus (ingl. laminating steel)
Damaskuse teras (andmebaasist)
     keevisdamaskus
(JM) (ingl. pattern welding)
     tiigeldamaskus
(JM) (ingl. crucible steel)
Peensepis (kirstude-laegaste sepised)
SEPATERAS - arengud, rakendused
TERASEST  üldiselt  - vt. andmebaasist: SULAMID
    Vedruteras ja pinnitud vedrud(JM) (lukud, terasammud)
    Pinnitud terad
(JM) (noad, sirbid, vikatid)   
TERASE  tehnoloogia
    Raua-terase-malmi olekudiagramm
    Terase kuumtöötlemise tehnikad:
(sõnavara)
     karastamine
     noolutamine
     
MALM - sulatamine, valamine, valandid
    Esimesed valandid - malmkuulid, malmsuurtükid, kaminaplaadid
    Malmi sulatusahi - eesti-vene k.  vagranka,  sks. ja ingl. k. - "kuppelahi"
    Malmivalutööstus ja tooted 18.-19.-20. sajandil
    Malm kui asendusmaterjal,
malmivalumüüte
    Malmi surrogaatviimistlused
    
Malm tänapäeval (andmebaasist: SULAMID)      
MUSTA METALLI KAHJUSTUSED JA KONSERVEERIMINE
     
Sõnavara ja lühiseletusi
      Roostekihi eemaldamine
           
raua puhastamine hapetes:  soolhape, väävelhape, fosforhape, kroomhape
          rooste eemaldamine kompleksoonidega
          elektrokeemiline puhastamine
          elektrolüütiline puhastamine
          tampoonelektrolüüs
 
     Raua söövitamine:  keemiline, anoodsöövitus
     Raua oksüdeerimine: keemiline, anodeerimine
     Raua passiveerimine, roostetamise inhibiitorid
     Raua kaitsekatted (õlid, määrded, vahad, lakid, värvid)

RAUA JOOTMINE:
     Kõvajoodised: messing,  hõbejoodised
     Pehmejoodised
     Raua tinatamine
     Jooteräbustid
RAUA GALVAANILINE KATMINE
ERIJUHTUMID
     Värvitud või maalingutega raua/malmi  puhastamine
     Õlide ja konserveerimismäärete eemaldamine
     Kullatud, hõbetatud ja inkrusteeritud relvade konserveerimine
     Kombineeritud metallidest esemete puhastamine
     Purunenud malmi parandamine

TÖÖTLEMISE ÜLDSKEEM - enesekontrolliks

 (JM) - tõlgitud nimetus (Jaan Märss)

   Siia sisukorda tagasipöördumiseks kliki   Ctrl + Home

                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...

RAUAMETALLURGIA  TEKKIMINE.

Hetiidid e. heetlased on leiutanud rauAmetallurgia 1500 aastat  e.m.a. Väike-Aasias. Väidetakse, et nad on  suutnud oma saladusi hoida ligi 500 aastat.  
    500a. möödudes on  rauametallurgia jõudnud  keltideni, kes elasid algselt veel Alpide läänejalamil. 
Vastavalt keldi kultuuri  levikule piki Reini-Doonau nõgu, levis rauametallurgia 9.-10.saj. e.m.a.  Reini ülemjooksust Karpaatiani ning sealt edasi kuni Lõuna-Vene e. Sküütiani.


Skandinaavias on raua metallurgia tekkinud umbes 700 a. e.m.a. -  Kesk-Rootsis Riddarhüttanis on leitud sulatusahju jäänuseid (osa autorite arvates vanusega isegi 1500 aastat e.m.a.).
    Skandinaavias olid rauatehnoloogia leiutamiseks mõjuvad põhjused, sest kogu kohalik pronksikultuur põhines materjali impordil. Oluliseks tõukeks sai pronksi impordi täielik katkemine 5. sajandil e.m.a., mis lõpetas pronksi
esinemise ka arheoloogias.  (Eestis tähistas see pronksiaja lõppu, kuigi Eestist on leitud pronksiaegseid pronksleide alla 50).
    Skandinaavia eeliseks
teiste piirkondade ees sai rauamaagi rohkus - Faluni kandis (Bergslagenis) esineb hematiiti e. punast rauamaaki. Hematiit  on sekundaarne rauamaak, algselt tekkinud rauabakterite toimel limoniidina, mis on Rootsis kandunud  pinnasesse, muutudes punamullaks. 

Eestis
ja lähikonnas esineb limoniiti 
soomaagis e. pruunis rauamaagis, mis esineb algsete, rauabakterite poolt sadestatud känkratena, aga võib moodustada ka pehmeid kogumeid.  Soomaak sisaldab  hüdratiseerunud  rauaoksiide ning kujutab endast mineraalide segu. (Gaasileegis hõõgutamisel kaotab soomaak vee ning omandab punase või violettpunase tooni - vrd. "põletatud ooker".)
    Eesti soomaagi puuduseks on suurem fosfori lisand, mis on lisandunud meie lubjakivist (Skandinaavias puudub).

- eesti sooraud (rauamaak)                                                                                                               

URL=http://www.physic.ut.ee/materjalimaailm/Kirjed/Raud.htm




TEHNOLOOGIA AJALUGU.

Vahemeremaades võis rauasulatamine välja kasvada vase väljasulatamisest, mille juures kasutati samalaadseid sulatusahje. Kuna nii vask kui ka pronks on sepistatavad metallid, võisid ka raua sepistamise võtted lähtuda vase ja pronksi töötlemise kogemustest.

Soomes, Karjalas, Eestis, Vadjamaal ja Lätis-Leedus algas I. aastatuhande alguses rauasulatamine,  mis oli täiesti uudne tegevus, kuna siinmail polnud maagist kunagi metalle sulatatud.
Kuna samal ajal toimus  idagootide ekspansioon lõunasse ning rootslased peavad gootide koduks loomulikult oma Götamaad (lisaks Gotlandi saarele on ka Rootsi lõunarannik kandnud nimetust Gooti rannik), siis on 
pop-teemaks saanud: kas Eesti ja naaberalad kuulusid sel ajal idagootide riiki?
    Eestist on teada 40-50 rauasulatuskohta.
 

EESTI SÕNAVARA.
J.Peetsi poolt uuritud  rauatootmist
(J.Peets 2003) on meie varasemates teatmeteostes (Tehnikaentsüklopeedia, ENE) nimetatud  känkrauaprotsessiks : rauamaagi taandamine vahetult söega, mitte vingugaasiga (on osutunud võimatuks!),  temperatuuril  1100-1350ºC  saadakse käsnjas raud, mille poorides on räbu; räbu eemaldatakse paakunud massi tagumisel; kuna sula malmi ei teki, siis ei lahustu sisse ka sütt ega teisi mittemetalle.
Tänapäevase ettekujutuse järgi taandab rauda siiski vingugaas, samal ajal kui lisatud lubjakivi põleb lubjaks ning moodustab ränidioksiidiga Ca-silikaadi, mis voolab räbuna välja. Mingil määral võib ahju ülaosas tekkida ka sulamalmi, mis valgub kolde väliskülgi mööda alla, kuni süsinik sellest välja põleb ning sulamistemperatuur tõuseb nii kõrgele, et raud uuesti tahkub. Rauasulatamine soorauast on seetõttu nii suur kunst, et see õnnestus Euroopas värviliste metallide tootmisest tunduvalt hiljem.


Tehikaülikooli uuemas sõnaraamatus (2012.a.) nimetatakse separauatehnoloogia saadust  käsnrauaks - vrd. ingl.k. sponge iron. Saksakeelne nimetus renneisen - tuleneb ahju nimetusest rennofen)
Varasem  "känkrauaprotsess" on võrreldav soomekeelse vastega  kankirauda  e. "kangraud", mis omakorda viitab metalli pätsi- e. känkrataolisele kaubavormile  (vrd. eesti k. "kullakang").  Varajase sulatusahju nimeks on Soomes harkkohytti, mis viitab samuti tootele  nimega harkko (eesti k. samuti "kang")



SEPARAUA VALMISTAMINE.


Kõigil meie naaberaladel levis samalaadne sulatusahi - savist kuppelahi, raua väljataandamiseks kasutati puusütt, söe ja maagi kihid laoti ahju vaheldumisi, šlaki moodustamiseks lisati lubjakivi. Paakunud raua kokkutagumisel kasutati räbustina liiva.

Rauasulatusahju kaks põhilist protsessi (kopeeritud Wikipedia artiklist "Sooraud")
2C + O2 → 2CO; ... Fe2O3+ 3CO →Rauamaagi taandamine→ 2Fe + 3CO2
CaCO3 → CaO + CO2; ... CaO + SiO2 →Räbu teke→ CaSiO3


- Jüri Peetsi poolt sulatatud käsnraud                                                                                

URL=http://www.physic.ut.ee/materjalimaailm/Kirjed/Raud.htm

Saaduseks oli käsnraud, mis sisaldas 50% šlakki - seda taoti alasil niikaua, kuni  šlakk oli eraldunud. Tulemuseks oli sepistatud struktuuriga separaud, mis sisaldab vähesel määral šlakki, aga kuna käsnrauaprotsessis(JM) ei teki sularauda,  ei sisalda separaud lahustunud süsinikku (e. pole teras). 
(14.-18. sajandil toormalmi vääristades saadakse sepateras, millele on taotud  sisse samasugune venitatud  struktuur. Erinevalt separauast sisaldab sepateras  suurel hulgal lahustunud mittemetalle, mis mõjutavad uusaegse terase kvaliteeti.)



Loomuliku tõmbega rauasulatusahjud:
    - Soome keeles on vanima sulatusahju nimeks harkkohytti, selle juures pole veel kasutatud lõõtsa    
    - Saksamaal eristatakse lehtrikujulist saviga vooderdatud sulatuskollet nimega rennfeuer, kolde pealt on   
      tuld õhutatud kuplikujulise lõõtsaga. Temperatuur oli vahemikus 700-900
ºC kraadi, u. 10 tunni pärast    
      on saaduseks rusikasuurune kamakas, milles on maagijääkide ja šlaki hulgas rauaterad.
    - Kõrgema vooderdisega sulatusahju nimetuseks on Saksamaal olnud rennofen  e. 
rennahi(JM)(nimetatud    
      šlaki  väljavoolurenni järgi ahju allosast),
selle varasem ilma lõõtsata variant on kandnud ka nimetusi       
      zugofen 
või windofen - see oli nagu korstnaga välikamin.

Ilma lõõtsata rauasulatusahi taandas maagist välja vaid  25% rauda.



Lõõtsaga rauasulatusahjud.  Temperatuuriks saavutati 1000-1200ºC,  suurtest lõõtsahjudest(JM) saadava käsnraua kamaka kaal võis olla  sadu kilosid. Lõõtsaga rauasulatusahi taandas maagist välja u. 75% rauda.

Tsistertslased on levitanud üle Euroopa Kataloonias 8. saj. leiutatud ahjutüüpi (nn. katalaani ahi), mis on kandnud paikkonniti kohalikke nimesid
(soome k. pätsi - vrd. vene печь, sks.k. rennofen, gebläseofen)

13.sajandi esimesel poolel
on veejõul töötavaid lõõtsasid kasutanud prantsuse tsistertslased, samuti  Rootsis tegutsenud sulatuskompleks(JM)Lapphyttan.

'
URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/Catalan_forge.jpg


-  lõõtsaga rauasulatusahju rekonstruktsioon

URL= http://upload.wikimedia.org/wikipedia/
commons/6/68/Keltischer_rennofen.jpg

  

Viikingiajal (8. - 11.sajand) saabusid väljaspool Skandinaaviat rauametallurgia alal suhteliselt "tühjad sajandid" , mis võis olla viikingite rauakaubanduse tulemus - tehnilised oskused taandusid  kaubanduslike oskuste ees.


-  Saku valla Tõdva külast  leitud sulatusahjude põhjad (11.-12. sajand)

URL=http://muinas.struktuur.ee/vvfiles/1/Arheoloogiamlestised%20maal.pdf


"EESTI UUS RAUAAEG" langeb kokku järgneva lühikes perioodiga, mida  nimetatakse romantiliselt ka Eesti viikingiajaks. Kuna paavsti nõudel korraldati paganlikele Balti ja Liivi-Eesti aladele strateegiliste kaupade blokaad, siis algas siin rauatootmise buum -  Saaremaa põhjaosas - Tuius, Virumaal, ning Novgorodi Vadjamaal. Uus periood on paremini jälgitav kui viikingiaja eelne.



Saaremaal Tuius tegutsenud  rauasulatuskompleks(JM) (11.-14.sajand, toodangu maht kuni paartuhat tonni rauda)
(VÕRDLUSEKS: rauasulatuskompleks
Lapphyttan tegutses Rootsis 1150-1350.a. )


Sulatusahju konstruktsioon Eestis
(J.Peets 2003). Ahju väline läbimõõt on olnud veidi alla meetri, seesmise õõne  läbimõõt umb. 30 cm.
Rauasulatusahjud olid varustatud lõõtsaga. Tehnilise uuendusena on Eesti  ja Vadjamaa  sulatusahjudel  lõõriktorud, mis Skandinaavias puudusid. Ahjud polnud kaevatud maasse, vaid olid toestatud väljast, seepärast on säilinud vaid ahjupõhjad ning laiali kukkunud seinte osad.

- Saaremaal Tuius rekonstrueeritud sulatusahjud                                              
 J.Peetsi hinnangul võis kõrguseks olla 80cm - sel juhul ulatuks käega veel  põhjani.
Umbes 15cm põhjast oli esimene ava (shlaki eemaldamiseks), sellest    kõrgemal süvend lõõtsa jaoks.

URL=http://www.geopeitus.ee/aare/644


Selle perioodi rauatoodete osas eristab J.Peets järgmisi kvaliteediklasse, mis vastavad ka toodanguetappidele:

- ahjutoorik (e. käsnraud - J.M.), mis sisaldas kogumassist üle 50% shlakki,

- kaubatoorik, mis oli kuumalt tagumisega tihendatud ning lõhestatud müügiks kirvega  - et näidata kvaliteeti,  sest pidi olema juba sepistatav. Võis kaaluda kuni 10kg (Taanis maksid talumehed näiteks 1586.aastal riigimakse  sooraua pätsidega, mis kaalusid 8-9 kg - J.Peets),

- kangraud - sisaldas mittemetalle 2-5%, oli taotud õhukeseks tahvliks või teritatud otstega latiks  (teritatud otsal oli võimalik hinnata materjali kvaliteeti )

- esemetoorik.

Saaremaal Tuius (Paatsa linnuse kõrval) on  välja kaevatud 6 pealekuti ehitatud sepikoda ning leitud palju 11.-14.sajandist pärinevat sepašlakki  - väljasulatatud raud on siin taotud kaubatoorikuteks.
Tuius oli maak eriti kvaliteetne, sisaldades vähe fosforit. Raudalasi asemel on kasutatud alasikivi.
    Ahjuräbu hulga järgi otsustades on Tuius toodetud  rauda  kuni 1500 tonni 
(J.Peets 2003), Virumaal teist sama palju.  Elanikkonna hulka arvestades läks pool toodangust ekspordiks (kui otsustada talupere vara loendite järgi, siis kasutati talus rauda umbes 20 kg).

Rauatootmine Eestis jätkus kuni 14.sajandi keskpaigani ning katkes siis (keeld peale Jüriöö ülestõusu?
- VÕRDLUSEKS: Lätis keelati rauaga tegelemine maarahval 1532.a.).
 

Umbes samal ajal algas raua sulatamine maagirikkas Savos, kus valmistati ka palju puusütt (tõrvapõletamise kõrvalprodukt). Lõõtsaga sulatusahjud on kandnud nimetust pätsi (mugandus venekeelsest sõnast  печь).



TOORMALMI VALMISTAMINE

Toormalm kui käsnraua kõrvalprodukt.
13. sajandil 
ehitati mitmel pool Euroopas kuni 4-meetrise kõrgusega ahje (sks.k. stückofen),  mille juures on lõõtsade käivitamiseks kasutatud vesirattaid, saadud rauakamaka tagumiseks on kasutatud vesiratta jõul töötavat mehaanilist vasarat, sulatamise temperatuur tõusis kuni 1600ºC.
    Ahju põhja sulas toormalmi, mis polnud sepistatav (sks.k. roheisen,  ingl. pig iron - "känkraud"). Kuna toormalmi rafineerimine - 
sepaterasetehnoloogia - levis laiemalt alles 14. sajandil,  siis  heideti  ahju põhja sulanud toormalm koos räbuga kõrvale.



Toormalm kui rauasulatuse põhiprodukt.
Euroopa esimene sulatusahi, millest lasti sulamalm vedelana välja, ehitati Rootsis 12. sajandi lõpul (Lapphyttan). Malmisulatusahi (masugn, soome keeles masuuni) oli 5m kõrge ja 2m lai,  õhku pumbati ahju vesiratta jõul ning saavutati temperatuur, milles puusöe abil taandatud raud sulas.  Saadi toormalm, milles süsinikku  2-3%.  


Rootsi ja Norra kujunesid 16. sajandil Euroopa suurimateks rauatootjateks. Kuna kivisütt polnud suure väävlisisalduse tõttu võimalik kasutada, koondus rauasulatus Euroopas aladele, kus  oli piisavalt metsi puusöe valmistamiseks ning jõgesid, mis võimaldasid kasutada veejõudu.  (Rauasulatuseks kõlbuliku kivisöekoksi valmistamine leiutati alles 1709.a.)

Perioodi sulatusahjud olid müüritud kivist ja tulekindlatest tellistest, ahi oli ümbritsetud väljastpoolt pinnasega, mida toetasid palgid või kividest laotud tugisein. Ahi töötas pidevalt: ülalt söödeti  sisse maaki ja puusütt, alt lasti perioodiliselt välja sulamalmi. Ahi töötas jätkuvalt 3-6 kuud.

Manuel de la métallurgie du Fer, Tome 1, by Adolf Ledeburg 1895
URL=http://en.wikipedia.org/wiki/File:HautfourneauXVIII_1nb.jpg


Soome  esimene pidevprotsessiga malmisulatusahi ehitati 1616.a. Lohja lähedale Mustio külla. Maagina kasutati järvemaaki, milles raud esińeb limoniidi kujul (nagu ka eesti soomaagis). Erinevalt allmaakaevanduste maagist on järvemaak uuenev maavara: juba 10 aasta pärast on sadenenud järve põhja uus maagikiht, mida võib hakata kasutama.  
Soomes oli järvemaagi kasutamise tippaeg 1880-ndatelaastatel, kuni kaevandustehnika areng ja lõhkeainete kasutamine muutsid kaevandusmaagi tunduvalt odavamaks.
    Soomes kalkuleeritakse, et 18. sajanil toimunud  tõrvaajamine koos puusöe tootmisega, mida kasutati  rauasulatuseks, on kasutanud ära kõik Soome vanemad metsad -  kõik tänapäeva metsad on nooremad kui 300 aastat.

Venemaa esimene kõrgsahi (доменный печь) ehitati 1637.a. Tuula lähedale, metallurgiatööstuse rajajaks olid hollandlased.


Saksamaal  oli   floβofen  e. vooluahi(JM)  kõrgem  ja suurem ahjutüüp, mille  allosast jooksid üheskoos välja nii sulamalm kui ka šlakk. Toormalmi  süsinikusisaldus oli 4-5%.  Saksamaa vanim floβofen pärineb  1275. aastast (Kerspental, Bergisches Land).
    Kui 17. sajandil kasvas ahju kõrgus üle 10 meetri, nimetati seda Saksamaal kõrgahjuks (sks.k. hochofen)

                                                                                                             
- kõrge rauasulatusahi 17. sajandi algusest                                              
 Abraham Brueghel (1631-1697).                                                                        

URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e0/                                
Brueghel_Holzkohle-Hochofen_Anfang_17._Jahrhundert.jpg                             



Õhu eelsoojendus  leiutati aastal 1828, kõik varasemad sulatusahjud kasutasid eelsoojenduseta õhku.


-  õhu eelsoojendusahjud kõrgahju kõrval  kulutasid  lisakütust, kuid sulatusahjus            saavutati kõrgem temperatuur

URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/732px-
Modern_blast_furnaces_%28Wonder_Book_of_Engineering_Wonders%2C_1931%29.jpg
Kõrgahju soojusvaheti leiutati aastal 1856, väheste muudatustega kasutatakse seda tänapäevani
http://en.wikipedia.org/wiki/File:L-Roheisenherstellung.png





Toormalmi rafineerimine teraseks

Osmundi raud(JM) (rootsi k. osmundjärn - esimene kirjalik teade Novgorodist 1203) oli  13. sajandil toormalmi rafineerimise saadus Lapphyttanis, Rootsis, mille valmistamine levis 16. sajandil mujalegi Euroopasse.
Osmundi raud oli pehme ja sitke raud, mis oli  Euroopas hinnatud kui  raudtraadi tõmbamiseks sobiv toormaterjal.
Kitsa ja sügava koldega ahjus sulatati   toormalmi tükke, tilgad kukkusid raudroobi otsale,
mida veeretati lõõtsaga õhutatud leegis, kuni süsinik põles välja ning tilgad hangusid, moodustades ümmarguse kamaka.
    Kuna osmundi protsessis ei kasutatud sepistamist, oli raual ühtlane struktuur ning see ei sasaldanud sissetaotud šlakki.  Traaditõmbamiseks taoti ja venitati osmundi raua kamakad peenemateks lattideks.  Osmundi protsessi kasutati kuni 19. sajandini.

- osmundi rauda kaubastati ümarate kamakatena

URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/
Altena_-_Burg_in_-_Osemund_02_ies.jpg

Ahjuteras(JM) saadi sula toormalmi sisse separaua lisamisel (Lapphyttan), keskajal oli see kallis materjal.  15. sajandil on ahjuterast kasutatud turviste valmistamisel.
16.-17.sajandil, mil
turviseid toodeti juba massiliselt, toodeti terast juba sepaterasetehnoloogia järgi (vt. allpool), aga kuna see oli halvasti sepistatav, siis on 16.-17.saj. turvised  sepistatud enamasti pehmest  rauast. Seejuures loobuti sageli lihvimisest ja poleerimisest, sest taotud struktuuriga pinda peeti kuulikindlamaks.



SEPATERASETEHNOLOOGIA oli valumalmi rafineerimine, mis põhines süsiniku väljapõletamisel, saadud segu ühtlustamiseks (läbisõtkumiseks) kasutati korduvat sepistamist.
1) Toormalm sulatati  puusöe abil, kõrgema temperatuuri saamiseks puhuti söekihi sisse õhku.
2) Osa juurdepuhutavast õhust suunati  leegi sisse, mille abil saadi oksüdeeriv leek - süsinik põles sulatise             pinnalt  välja ning peale tekkis hangunud rauakoorik.
(Enne õhu eelsoojendite kasutuselevõttu 19. sajandi keskel         ei  suudetud viia sulasse olekusse terast, mille süsinikusisaldus oli alla 0,4%)
3) Paakunud sulatis võeti korduvalt ahjust välja ning taoti koostise ühtlustamiseks mehaanilise haamriga (siit         nimetus "sepateras", nagu ka käsnrauast sepistatud "separaud").  Viimaks taoti teras kangiks või latiks. 

TEHNOLOOGIA  PUUDUSED:  
-   sepateras oli rabe ja halvasti sepistatav:  toormalmis lahustunud mittemetallid (kuni 15%) muudavad         sulatise  rabedaks, lisaks põhjustab räni hõõguvas rauas raud-karbiidi lagunemist ning eralduv süsinik lisab         omakorda rabedust;
-   sepateras polnud karastatav: et rabedat sulatist sitkemaks muuta, tuli seda vahelduvalt  leegis põletada ja     alasil taguda - kuni tekkis rahuldav sitkus, põles enamus süsinikust välja;
-   sepateras oli kergesti korrodeeruv:  hõõguvast sulatisest polnud võimalik lahustunud väävlit  ja fosforit         eraldada (räbusteid saab segada ainult vedela sulatise sisse), koos süsinikuga põles lahustunud väävlist ja     fosforist välja ainult osa;
-   kvaliteet sõltus olulisel määral rauamaagi puhtusest - see oli parim Skandinaavias, kus puuduvad              aherainet moodustavad rohkesti fosforit (näit. fosforiiti) ja väävlit (näit. kipsi) sisaldavad settekivimid.

Kvaliteet arheoloogilised leiumaterjali järgi:  võrreldes muinas- ja keskaegse käsnrauast toodetud raudesemetega, on hilisem raud kuni 18.sajandini (kuni pudeldusterase tootmiseni) säilinud enamasti tugevalt korrodeerunud kujul.


Vallooni rafineerimistehnoloogia(JM) abil tootsid rootslased puhast öregrundi rauda(JM) (ka vallonjärn), kasutades Dannemora kaevanduste puhast rauamaaki. Öregrundi raud oli  alates 17. sajandist  tähtis importartikkel Inglismaale (Oregrounds iron), see oli vähese mittemetallide sisaldusega raud, millest valmistatud raudtooted muudeti teraseks tsementiitimise teel (ingl. blister steel).
    Vallooni tüüpi rafineerimiskojas
(JM) oli kaks erinevat ahju: üks oli  ääsi taoline, süte sees kuumutamiseks (ingl.k. chafery), teine oli leekahi, milles põletati välja süsinik  (ingl. finery).   

Saksa rafineerimistehnoloogia  kasutas terase rafineerimiseks üht kollet (Rootsi  kangrauatoodang valmistati valdavalt saksa rafineerimistehnoloogia järgi).


-  rafineerimiskojas (ingl.k.
finery forge) oli ahi, milles toormalm   sulatati,             kõrval olid alasi,  mille peal hõõguvat rauakoorikuga kamakat taoti.                     Protsessi tuli pidevalt korrata, suure töömahu tõttu  kasutati  vesiratta abil          käitatud  vasaraid ja lõõtsasid.

     URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/PSM_V38_D183                            _A_forge_trip_hammer.jpg





SEPARAUA  JA  -TERASE  TSEMENTIITIMINE.

Pakettkeevitusega mõõkade sepistamisel separauast tsementiiditi ääsil õhuke leht (hoiti kaua hõõguvate süte all, millele anti mitmesuguseid mütoloogilisi põhjendusi), seejärel taoti selle kummalegi küljele sepakeevitusega pehmemad lehed. Peale mõõga väljatagumist mõõk karastati - ning karastus vaid paketi keskmine leht.
    Pakettkeevitusega polnud võimalik valmistada kõverat mõõka (näit. saablit).

Massiivteraga mõõgad  venitati ja taoti välja sepaterase kangist, kuid kahjulike  mittemetallide (S, Si, P) sisaldus tegi mõõga rabedaks, sulatiste erinev süsinikusisaldus ei võimaldanud terasid täpselt karastada.
 
Kindla kvaliteediga tera saamiseks oli kindlam sepistada separauast või puhtast  sepaterasest,
millest oli  välja põletatud  enamus süsinikust. Selleks, et tera oleks karastatav, tuli seda tsementiitida, sest nii oli tulemus  kindlamalt prognoositav. 

TSEMENTIITIMINE (raud-karbiidi metallograafiliseks nimetuseks on  tsementiit ) on süsinikuvaese terase pinna rikastamine süsinikuga difusiooni teel. Tsementiiditud pinnal tekib 0,5 kuni 1,0 mm paksune kiht, kus süsinikusisaldus võib olla kuni 1%. Kõvaduse saamiseks tehakse veel karastus - tulemuseks on  kõva ja kulumiskindel pind, mille all on pehmem ja sitkem südamik.

Vallooni rafineerimistehnoloogia abil tootsid rootslased puhast öregrundi rauda (ka vallonjärn), mis oli oluline import artikkel Inglismaale. Oregrounds iron  oli puhas raud, milles valmistatud raudtooted muudeti teraseks tsementiitimise teel (ingl. blister steel)



- ainuke Briti saartel säilinud vana tsementiitimisahi Sheffieldis

URL=http://en.wikipedia.org/wiki/File:Cementation_furnace,_Sheffield.jpg


 - inglise tsementeerimisahi aastast 1895


  Manuel de la métallurgie du Fer, Tome 2, par Adolf Ledebur
  URL=http://en.wikipedia.org/wiki/File:Four_cementation_anglais.jpg 


Tsementiitimise protsess.
Ahjus olevatesse kivikastidesse pannakse kihtidena vaheldumisi puusütt  ja valmissepistatud tooted:
 - puusüsi peenendatakse umbes riisitera suuruseni, söetolm sõelutakse välja,
                         
 - puusöe hulka segatakse aktiveerivate lisanditena 10-30% soodat, potast või  kriiti


Aktiveerivatest lisanditest tekib süsihappegaas, millest taanduv süsinik saavutab kõige tihedama kontakti     eseme pinnaga:

NaCO3 = NaO + CO2
CO2 + C = 2CO (süsinik  puusöest)
2CO = CO2 + C  (süsinik soodast)


 - esemete omavaheline kaugus ja kaugus kasti seintest on vähemalt 20-25 mm,
 - kastid suletakse pealt tulekindla kaanega, vuugid tihendatakse saviga,
 - ahi kuumutatakse koos tsementiitimiskastidega, kuni esemete temperatuur sees saavutab u.  900ºC ning     
   hoitakse sellel temperatuuril paar tundi  (1mm paksuselt tsementiitimiseks 10 tundi)
 - esemed võetakse tsementiitimiskastist ja karastatakse kohe, seejärel noolutatakse

Primitiivsemat tsementiitimist viivad sepad läbi ka ääsil ()




TERASE PUDELDAMINE

18.sajandi lõpul levis malmi pudeldamine (ingl. puddling - puddle tähistab sulametalli vanni, samas tähendab  puddled  ka "segatud"). Hanguva rauakoorikuga sulatist hakati  ahjust välja võtmata segama ja paakuvat  rauakihti "maha rullima":
    malmi sulatatakse leekahjus, mille põhjale on antud vanni kuju,   
    metall  ei puutu kütusega  kokku,
    kütusena on võimalik kasutada kivisöegaasi ja koksi (puusöe kokkuhoid!),
    kasutatakse oksüdeerivat leeki (õhku antakse liiaga),
    pidevalt hanguvat sulatist segatakse pika roobiga,
    kahjulike lisandite eemaldamiseks kasutatakse räbusteid,
    vanni on võimalik lisada veel nii rauamaaki kui ka vanarauda.


- pudeldusahi aastast 1895

URL:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/98/Four_puddler_t2p370.jpg


Pudeldusahju juures töötamine oli  füüsiliselt  äärmiselt raske: tööline pidi roobiga ahjust välja tõmbama 35-40kg raskusi rauakamakaid, mis transporditi mehaanilise haamri alla, et taguda raud kangideks. 

Pudeldatud terase kvaliteet.Pudeldusteras on madala süsinikusisaldusega sitke teras, kuna süsinik, fosfor ja väävel  põletatakse välja, räni eemaldatakse räbustite abil, siis on pudeldusteras ka väga korrosioonikindel. Madala süsinikusisalduse tõttu oli pudeldusteras 19. sajandil veel halvasti keevitatav, seepärast on 19.sajandi pudeldusterasest konstruktsioonid kõik needitud (Eiffeli torn, New York´i Vabadussammas jne.)




KONVERTERTEHNOLOOGIAD.

19.sajandi II poolel hakati toormalmi töötlema ("keetma") konverterites:
sulatis kuumutatakse vähemalt raua sulamistemperatuuri (1536ºC), läbi sula metalli puhutakse suruõhku, mis süütab lahustunud süsiniku - edasi  toimub "keemine" ilma energiat juurde lisamata, kuni saadakse soovitava süsinikusisaldusega teras (jälgitakse leegi värvust).

- Bessemeri konverter (patenteeritud 1855) - konverteris ei toimu sulatamist, vedel toormalm valatakse sisse otse kõrgahjust, suruõhk siseneb konverteri põhjaavadest, protsess kestab u. 20 minutit, üks konverteritäis oli  u. 15 tonni.

"Discoveries & Inventions of the Nineteenth Century" by R. Routledge, published 1900.
URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/Bessemer_converter.jpg
Ei kasutata enam maailmas.  USA-s lõpetati bessemerprotsess 1968.a.  Bessemeri konverteri on tänapäeval välja vahetanud hapnikukonverter, mis ei lahusta terase sisse lämmastikku ega tekita nitriide.




LEEKAHJUD.

- martäänahi (Siemens-Martin) - patenteeritud  1856 - gaasküttega leekahi, kõrge temperatuuri saavutamiseks omab nii gaasi kui ka õhu eelsoojendust, oli 100 aastat tähtsaim terasetootmisahi.

Manuel de la métallurgie du Fer, Tome 2, par Adolf Ledebur
URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/59/Siemensmartin12nb.jpg

Euroopas tänapäeval ei kasutata, viimane ahi seisati Ida-Saksamaal 1993.   Martäänahju asendab tänapäeval produktiivsem kaarleekahi, milles sulatatakse üheaegselt  toormalmi ja vanarauda - viimane moodustab tänapäeva terasetoodangust üle poole.

                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...



SEPARAUA TEHNOLOOGIA - areng ja rakendused

vt.  käsnrauaprotsess (separaua valmistamine)

Sepaterase tootmine ei tõrjunud vana separauatehnoloogiat välja - võrreldes
raua tootmisega toormalmist  oli käsnrauaprotsess lihtsam ja nõudis vähem vahendeid, separaua tootmine jätkus mõningate täiustustega kuni 20. sajandi alguseni.


18.sajandi lõpu Soomes (Rootsi Kuningriigi provintsis) olid riigi palgal  (tavaliselt rootsi nimesid kandvad) mäekomissar ja mäemehaanik, kes õpetasid talumeestele, mismoodi toota soomaagist rauda. See oli maksuvaba tegevus  ning rauaga võis tasuda riigimakse (J.Peets 2003).



SEPARAUAST VALMISTATUD ESEMED.

Muinasaja arheoloogias esineb meil üle 50 liigi raudesemeid.

Kõige levinum on nuga, millel on lihtne roots (plaadikujulise rootsuga muga, millele on needitud põskedena pide, esineb alates 12.sajandist).
 
Pakettkeevitusega terasid valmistati juba aastatuhande esimesel sajanditel : terariist sepistati kolme- või isegi viiekihilisena - keskel kõvemast materjalist leht ning pehmemad lehed külgedel, mis ühendas  elastsuse  teravusega - kihilise sepise põhimõte, mis oli tuntud juba heetlastel, keltidel ja skandinaavlastel.
MÄRKUS:  pakettkeevituse näol võis olla tegemist paratamatusega, sest müüdavad raudkangid olid harva raskemad kui 1 kg, sepp pidi enamasti toime tulema kangist raiutud tükkide ja rauautiiliga, mida tuli  koguda ja nn. sepakeevitusega "kokku keeta". Saadud tulemusi hinnates tekkis teadlik pakettkeevitus, mille abil püüti kokku liita erinevate omadustega rauda: üks kõva ja õhuke leht keskele, pehmemad külgedele.
  

Damaskuse teras oli pakettkeevituse kõrvalsaaduseks, tekkides pakettkeevitusega samaaegselt. Erinevate omadustega rauasulatiste kokkutagumine  kuulus paratamatult  vana separauatehnoloogia juurde.
(Huvi damaskuse terase vastu kadus kohe peale homogeense rafineeritud terase ilmumist turule; muutus uuesti populaarseks 18. sajandi lõpul, mil snoobid hakkasid uuesti tellima damaskuse terasest relvi.)

Veel muinasaegseid raudesemeid:

    - sekundaarsed noad.

    - vikatid, sirbid, liimeistrid, voolmed, mis on tapprootsuga (tapp lüüakse küljelt pidemesse ja seotakse)

    - kirved:  
        putkkirves (põhimõte sama. mis on pronksist putkkirvel),
        silmaga kitsaskirves (mõlemad tüübid kaovad 8. sajandil),
        viikingiajast alates levis meilgi  üleeuroopaline lai kirvetüüp,


Sepainventariga matus varasest perioodist meil puudub (J.Peets 2003), kuid Lätis on 5.sajandisse kuuluv
Kokmuiža peitleid, milles on üle 1000 raudeseme, katke, rauatööriista, samuti 3 toorraua kamakat.

Eesti "teisest rauaajast" on  kokku vaid 2 sepamatust (J.Peets 2003), mõlemad Peipsi lähedal Kalmemäel.
Maetud lähestikku, umb. 35 aastased mehed 11.sajandist. Juurde on pandud kummalegi
sepahaamer, ühele veel pihid.

Sepainventarist on meil kokku  leitud (J.Peets 2003):

4 suuremat sepahaamrit,
2 alasit (suurem 4,6 kg),
2 traaditõmbamise raua katket,
söelabidas, ?
pihid,
kümmekond meislit,
plekikäärid,
lisaks väiksemaid haamreid.

Laevaneete on valmistatud  suurte seeriatena (ühe 8 - 10 meetri pikkuse klinkerlaeva jaoks  30-40 kg neete)


 - needi saba ja seibi ava pidi omavahel täpselt sobima, needi kaela koonusosa pidi           sulgema  puusse puuritud augu veekindlalt


Roman Matkiewicz´i joonistus Vello Mässi raamatust "Muistsed laevad, iidsed paadid"



ROOSTELE VASTUPIDAV PEENSEPIS 

Kuni 18. sajandini dateeritud keerukas peensepis on vahel säilinud tänapäevani, ilma et oleks värvitud või  tinatatud. Võimalik, et tegemist on käsnrauast taotud separauaga, mida võidi importida Soomest. 

 - reisikirst  TLM 18004:  sepisel originaalkinnitused, säilinud      on nahk  kirstu kaanel koos läbikulunud tilgarandiga,                restauraator (JM) on imiteerinud fosfateerimisega vana tina    (tegelikult puuduvad nii kattevärv kui ka tinatamine)
- suur tammepuukirst TLM 5729: kaas ja küljed  üle 30 cm          laiustest poolkõdundnud laudadest, sepise kinnitused algsed,    põhi ja põhja alla  pööratud sepisrihvad täielikult hävinud.          Sepise peal on ainult kerge roostekiht, proovipuhastus näha      kaane nurgal. Konserveeritud rooste säilitamisega (JM).


                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...



SEPARAUD JA -TERAS - arengud ja rakendus  

Separaua ja -terase rafineerimise paradoks:  kuna süsiniku väljapõlemist polnud võimalik piisavalt kontrollida, siis  oli kindlam süsinik  välja põletada ning  saadud pehmet rauda seejärel tsementiitida või pinnida terasetaoliselt kalgiks



VEDRUD JA LÕIKETERAD

Millest olid valmistatud lukuvedrud, püssivedrud, ammuvibud, kellade kõlarauad?

Hilisem sepateras, nagu ka käsnrauast taotud separaud, oli enamasti vähese süsinikuga teras - materjali  homogeniseerimiseks tuli seda nii kaua taguda, et  enamik süsinikust jõudis välja põleda.

Sepad, kes on  vanade lukkude restaureerimisel "proovinud" käiaga vedrusid, kinnitavad, et süsinikterasega pole enamasti tegemist - raud on muudetud vedruks kalestamise teel, s.t. et  materjali on taotud ja venitatud.


 - käiaproov seppade visuaalse diagnostika veebilehelt (Ukraina)

http://toir.inf.ua/manual/td_004.html

Vedruteras on keskmise süsinikusisaldusega (0,6- 0,8%) karastatud ja noolutatud teras, mille oluliseks lisandiks on ca 1,5% räni.
 


LUKUVEDRUD.  
Terasplekist võib keerata peale lõõmutamist  tihedate keerdudega rullvedru
(JM): vedru algus on keeratud ümber nelikanttapi, peale vedrule kuju andmist võib selle karastada (esinevad lukkudes alates 18. sajandist)

- terasest rullvedrud nööbimeistrite laekal  (TLM 5718)

 
Pehmest separauast  sai lehtvedrusid valmistada nii,  et materjali  taoti ja venitati, kuni materjal kalestus  (soome k. takorauta).  Erinevalt uuematest rullvedrudest on 16.sajandi kirstulukul säilinud vanu hõredate keerdudega vedrusid, mille algus on kinnitatud vedrulehe servast moodustatud tappide abil. 

 - 16. sajandi rahakirst  (TLM 5185):                                
    vanad pinnitud vedrud on hõredad (vasemal)
    uued rullvedrud on tihedad (paremal) 


Nn. terasammu vibu  oli valmistatud tõenäoliselt just kalestatud separauast või -terasest. Esimesed juba 15. sajandi alguses, laiemalt levisid "terasammud" hilisematel sajanditel kui jahiammud (sõjanduses siis ambu enam ei kasutatud).
VÕRDLUSEKS: Nn. sarvamb oli  ammuvintsi abil kuni 800 kg jõuga vinnastatav relv, mille vibu koosnes erinevatest  kollageensetest  materjalidest, mis on valkained  e. looduslikud polüamiidid:  veisesarvest plaadid, kõõlusekiud ja loomne liim. Selle kõrval oli "terasammu" vibu vinnastusjõult võrreldav inglise pikkvibuga (vinnastusjõud maks. 50-60 kg). Põhjuseks oli suurema vinnastusjõuga raudvibu ebapiisav elastsus, mis  poleks andnud viskenöörile piisavalt pikka käiku (kokkupakitud lehtvedrudest vibusid pole leitud, nad oleksid olnud ka liiga rasked).


Lõiketerad
 -  näiteks vikatitera - ei valmistatud terasest, vaid rauast, mis  pinniti teravaks ja samas ka kalgiks.

 - vikatipinnija Pieter Bruegel vanema maalilt  (1565)
    Niitjate läheduses istus  nii kesk- kui ka uusajal vikatipinnija, kelle        poole pöördus niitja siis, kui ta ei saanud vikatit enam luisuga             teravaks .
     URL= http://www.wga.hu/art/b/bruegel/pieter_e/07/12july.jpg
 - noatüüp, mida arheoloogid  nimetavad  habemenoaks                 Selleks, et luisuga teritamisel ei tekiks kida, pidi noa lõikeserv            olema pinnitud äärmiselt kalgiks, kuid vähese kõvaduse tõttu tuli        tera sageli luisuga teritada, seepärast on vanad lõiketerad äärmuseni    kulunud        
   Nuga Lehmja-Loo tarandkalmest, Ajaloo Instituudi kollektsioonist


                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...

 

TERASE  TEHNOLOOGIA - arendused ja rakendused

Vt. separaua tootmine,    sepaterase tootmine 

TERASE  KUUMTÖÖTLEMISE  TEHNIKAD ( külmtöötlemine vt. tehnoloogia üldosast)
Tegevus, tulemus Töövahendid Selgitus
sepistamine, sepis vasar, alasi, ääs, pihid, meislid, pinnid Kuumutatud metalli plastiline deformeerimine alasi ja haamri vahel
augustamine vasar, alasi, sepatorn, avardustorn Materjal kuumutatakse punase hõõgumiseni
raiumine sepameisel, alasimeisel Materjal kuumutatakse punase hõõgumiseni
karastamine,  karastus ääs, põleti või karastusahi,;
vesi, õli
Metalli  kuumutamine ja järgnev kiire jahutamine, mille tulemusel suureneb materjali meh. tugevus (kõvadus, jäikus)
lõõmutamine,  lõõmutus ääs, põleti või  lõõmutusahi  Metalli kuumutamine peaaegu sulamiseni ning aeglane jahutamine - materjal muutub pehmeks, suureneb plastsus ning kaovad sisepinged
noolutamine,  noolutus, "järgilaskmine"







ääs, põleti või  noolutusahi







Karastatud terase  madalkuumutamine, et vähendada karastatud terase liigseid pingeid.

Kõige tavalisem on noolutamine kuni kollase muutevärvuseni 



tsementiitimine,  tsementiiditud teras ääs või  tsementiitimisahi
Terase pinnakihi rikastamine süsinikuga termokeemilise töötlemise (difuusse rikastamise) teel.
jootmine, jooteõmblus põleti, joodis, räbusti (flüüs);
pehmejoodised (Sn ja Pb baasil)
kõvajoodised (Cu, Zn, Ag baasil )
Kahe metalli ühendamine kolmanda metalli (joodise) abil, mis sulab madalamal temperatuuril ning ühendab tahkumisel  joodetavad  metallid.
keevitamine, keevisliide keevitusseadmed: gaaskeevituse, elektrikeevituse, kontaktkeevituse seadmed  Keevitatavad pinnad moodustavad ühise sulanud tsooni, mis ühendab metallid tahkumisel.





Terase termiline töötlemine  (vt. metallisulamid)
 - terase termilise töötlemise piirkond paikneb olekudiagrammi vasemas osas                 (süsiniku  sisaldus  alla  2,14 % ) (vt.  sulamid)
 - väljavõte olekudiagrammi termilise töötlemise piirkonnast, käsitleb eutektoidseid         muudatusi  hõõguvas terases





                                                                                Seletavas tekstis on sulgudes ja kursiivis toodud metallograafilised nimetused.
TERASE KARASTAMINE on  metalli  kuumutamine ja järgnev kiire jahutamine, mille tulemusel suureneb materjali meh. tugevus (kõvadus, jäikus). Raua karastamist võimaldavad muutused kristallvõres (ülemisel kriitilisel temperatuuril), mida on võimalik peatada kiirel jahutamisel.

(Nn.  isekarastumine  pole tegelikult karastamine, vaid tsementiidi eraldumise tulemus süsinikurikkas terases)

Raua ja süsiniku segakristalli  (austeniidi) kiirel jahutamisel ei saa süsinik kaasa minna kristallivormi muutusega ning jääb allpool 721º C  kristalli sisse "kinni" - tekib allajahutatud austeniit. 

Allajahutatud austeniit on ebapüsiv vahemikus 400º - 650ºC, lagunedes sekundite jooksul rauaks ja raudkarbiidiks (ferriidiks ja tsementiidiks) - see vahemik  läbitakse karastamisel  vees - kuni temperatuurini 300º-400º-ni, mil keemise vibreeriv heli lakkab.

Terase põhikomponent - eutektoid (perliit) kujuneb kiiremal jahutamisel peeneteraliseks, mis tähendab suuremat sitkust ja plastilisust (kristallidel pole aega kasvada).

Martensiidi tekkimine. Alla 300ºC jahutatakse terast  aeglaselt õlis, vahelduvalt ka õhus, et võimaldada allajahutatud segakristallidel  süsteemimuutust -   γ-raua segakristallid (austeniitmuutuvad α-raua segakristallideks (martensiit), mis on äärmiselt pinges ja kõva, mis annabki karastamisele mõtte. Martensiidi nõeljate kristallide kujunemine toimub u. 200ºC juures, süsiniku liikuvus on sel temperatuuril väike.



NOOLUTAMINE. Noolutamisel vähendatakse martensiidi pingeid, mis võivad hiljem tööriista kõverdada või tekitada pragusid. Martensiidi pinge hakkab vähenema alates +200ºC. "Vanandatakse" ka keevas vees, kus hoitakse mitukümmend tundi,  +200ºC õlis - mõni tund.


- noolutamise muutevärvused võimaldavad hinnata "järgilaskmise" temperatuuri ilma   mõõteriistade abita. Selleks lihvitakse valmistatud karastatud raua  pind peene           liivapaberiga puhtaks ning kuumutatakse leegis, kuni lõikeservani levib kollane           muutevärvus. Juhul kui kuumutatud koha poolt (näiteks tööriista varrelt) järgneb         sinine muutevärvus, jahutatakse kiirelt vees.

VALUMALM - sulatamine, valamine, valandid

Suurtükkide malmkuulid olid  14.sajandi lõpus esimene malmtoode (sõjalised rakendused jõuavad enamasti  muudest vajadustest ette).  Kui 15. sajandi teisel poolel tõrjus pronksist valatud suurtükk välja raudbombardi, sai  malmkuulist nende tavaline laskemoon.
Malmkuule valati tõenäoselt toormalmist (tänapäeval on kõrgahjumalmi süsinikusisaldus 4-5%, maksimaalne on 6,7%, sellest suurema süsinikusisalduse korral ujuvad sees söeosakesed, mis tõusevad pinnale). 15.sajandi suurtükiväe unifitseerimata kaliibrite tõttu sai kuule valada vaid väikeste seeriatena, toormalmi madala sulamistemperatuuri tõttu on võimalik, et sulatamiseks kasutati lahtist ääsi.

Malmkuulide sulami tihedus ja kvaliteet.
Peeter I ajal kehtestatud vene suurtükinaela etalonist (491g raskune malmkera, läbimõõduga 2 ingl. tolli) võime arvutada, et malmi erikaal oli 7,15. (tänapäeval keskmiselt 7,2), ruutvõrrandi abil võib sellest omakorda arvutada, et kergemaid lisandeid keskmise erikaaluga 2,5 (S, P, Si ja C) pidi olema ligi 15%. Eriti väävli sisaldus oli see, mis põhjustas malmi tugevat korrodeerumist.

1628.a. Stokholmis põhja läinud Wasa suurtükikuulidest on paljud  praktiliselt hävinud: algselt 24 naela e. ca 12 rootsi naela (12 x 0,425 kg) e.  10,2 kg  kaalunud kuulid kaaluvad keskmiselt vaid 8 kg, kusjuures paljud ei sisalda enam rauda
 - läbilõige korrodeerunud malmkuulist

Günter Lanitzki "Die Wasa von 1628" - 1990
Statens Sjöhistoriska Museum

Esimesed malmsuurtükid on valatud kirjalike teadete järgi juba 15. sajandi alguses. Need võisid olla päris väikesed, sest ka  14.sajandi esimesel poolel valatud suurtükk - pronksist  lotbüchse - oli tänapäevase pudeli suurune, selle malmist analoogi võis valada isegi samasse muldvormi.

Esimese mittesõjalise tootena on hakatud tõenäoselt valama malmist  kaminaplaate. Tallinna Linnamuuseumi kogus on 14. sajandil Hinse van Bremeni poolt ehitatud elumaja teise korruse kamina juurest, hilisema põranda lammutamisel leitud malmist kaminaplaat, dateeritud 15.-16. sajandisse, mis on ilmselt üks esimesi malmi mittesõjalisi rakendusi.
    Kaminaplaate kasutati kolde tagaseina katmiseks, kus nad kaitsesid kiviseina (paekiviseina) lubjakspõlemise eest, samas aga kiirgasid kuumenedes ruumi soojust (leek ei kiirga soojust, kiirgab vaid hõõguv süsi ja kamina tagasein).
    Plaat on valatud ühepoolsesse muldvormi: niiske valumulla sisse on vajutatud (puust?) mudeliga jäljend, mis on täidetud sulamalmiga. Liigne malm on tõmmatud roobiga ära ning peale hangumist on pinnale jäänud kahanemislohk e. lunker.
Saksamaal Vestfaalis, kust pärineb suur osa meile keskajal saabunud koloniste, on vanades talumajades tänaseni säilinud suitsukööke, kus tulease on otse põrandal ning kogu tuleaseme tagasein on vooderdatud malmplaatidega.

Malmist kindlusesuurtükke valati  16.sajandi teisel poolel  juba suurte seeriatena. Kuna malmsuurtükk ei kannatanud samasuurt laengut kui pronksist suurtükk, siis valati torud paksema seinaga ning olid  1/3 võrra raskemad. Suurema kaalu tõttu kasutatigi malmsuurtükke alul vaid kindlusesuurtükkidena.

Mittesõjalise tootena on 16.sajandi sõjatööstuses valatud esimesed malmtrepid.

 
Gustav II Adolfi ajal (17. sajandi alguskümnenditel) valasid rootslased malmsuurtükke juba nii kergetena, et nad ei kuulunud mitte suurtükiväe, vaid rügemendisuurtüki  nimetuse all jalaväe relvastusse.


MALMI  SULATAMINE VALAMISEKS.
Kui väikesi malmikoguseid võis sulatada lahtisel ääsil, siis suuri malmikoguseid (suurtükid!) valati 16.sajandil otse malmitootmise kõrgahjust või sellele sarnanevast sulatusahjust, milles oli veidi madalam temperatuur
.             Paigus, kus raua sulatamist maagist ei toimunud (järelikult ka Tallinnas?), kasutati nii pronksi kui ka malmi (purustatud toormalmi) ülessulatamiseks sama sulatusahju tüüpi.
 
Eesti tänapäevase terminoloogia järgi on korduvsulatusahju
(JM) nimetuseks vagranka, (vene laensõna -  вагранка), inglise ja saksa terminoloogias "kuppelahi" - nimetus tuleneb kuplitaolises kaanest, mis oli näha valukoja katuse kohal). 


 - 17.- 18. sajandi sulatusahju vertikaallõige (ahju puhutakse eelsoojendamata õhku )



Popular Science Monthly Volume 38 - 1890-91

URL=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/jpg/650px-PSM_V38_D165
_Vertical_section_of_a_17th_and_18th_century_blast_furnace.jpg

Samamoodi nagu raua sulatamisel maagist, oli malm otseses kontaktis kütusega (puusüsi). Temperatuuril üle 1150ºC hakkas malm sulama (eutektiline tempº), sulamistemperatuuri  võis märgatavalt alandada teiste mittemetallide, eriti fosfori  lisand. (Vahetult enne valamist lisatigi loomaluid, millest eraldus räbu vedeldavat lupja ning lisaks fosforit, mis madaldas sulamistemperatuuri).

Järgnevatel sajanditel hakati vagrankas sulatatavat malmi modifitseerima, põletades lahustunud süsinikku vähemaks. (Süsiniku väljapõletamine oli ohtlik tegevus, kuna tõstis sulamistemperatuuri ning sulatis võis ahjus hanguda - õhu juurdepuhumine tuli õigel ajal lõpetada.)


Meresuurtükkidena hakkasid malmsuurtükid kiirelt levima  18.sajandi keskel, mil riikide laevastikud hakkasid kiirelt kasvama. Suurtükkide valamiseks ei jätkunud enam pronksi ning vaatamata malmi roostetamisele  ookeanivee soolsuses (4%),  olid merel peagi ülekaalus malmsuurtükid. Sellest perioodist pärinevad ka Vene-Rootsi 18.saj. lõpu merelahingutes põhjaläinud laevade malmsuurtükid, mida eksponeerib Eesti Meremuuseum.

Malmivalu suured kogused 18. sajandi sõjatööstuses võimaldasid valada  18.sajandi  lõpu  Inglismaal juba  esimesed sillad (Ironbridge), malmivalutööstus arenes 19. sajandil nii, et kõikjale levisid  malmist trepi- ja sillapiirded, laternapostid, hauasambad, malmist tänavamööbel.

Malmist hauaplaadid Tallinna Siselinna kalmistul, 1812.a. sõjas langenud ohvitseride haudadel, on hästi dateeritavad, vähemalt 150 aastat seisnud horisontaalasendis. Plaadid on osalt sammaldunudki, kuid mingit mahakoorduvat roostekihti pole.


MALM KUI ASENDUSMATERJAL (esimene surrogaatmaterjal, hiljem koos tsingiga)

Kui koondame tähelepanu 19. sajandil vallandunud malmivalubuumile, siis tuleks ettevaatlik olla toodete algse viimistluse osas -  malmi abil püüti siiski jäljendada hinnalisemaid valumetalle - pronksi ja messingit (malm oli odav asendusmaterjal  ka suurtükiasjanduses).

Historistlike kirikulühtrite valmistamisel - näit. Ed.Dross´i firmas, Tartus - on malmi kasutatud  odava asendusmaterjalina  konsoolide juures, kus tsink oleks olnud liiga nõrk.

Tsinkalmpide reservuaaridele on valatud malmist kaaned  ja riputuskonsoolid.

MALMIVALUMÜÜTE:  
1) "Malmi osati valada, mitte nagu nüüd!"
Tegelikult on malmi lihtsam valada kui pronksi:  kunstilist malmivalu on tehtud fosforirikkast malmist, mille sulamistemperatuur on +950
ºC ning valamistemperatuur sama nagu pronksi valamisel. Ka võib valada  samasse muldvormi, KUID - malm ei märga valumulda ning annab kohe puhta pinna, samas kui pronksvalandite pinda on vaja väga põhjalikult töödelda.

2) "Malmivalajad tundsid oma tööd ja nende tööd hinnati!" Tegelikult viitab esialgsete viimistluskihtide uurimine sellele, et malmi abil üritati kõigest väest imiteerida hinnalisemaid pronksi ja messingit:


MALMI SURROGAATVIIMISTLUSI
-  malm värviti üle, kasutades metallipulbritest valmistatud värve (pronks-, tina- ja alumiiniumpuudrid)
   näit. kaalude korpused,
-  metallipulbritest alusvärvidele kanti värvilisi lakke (metallikviimistlus)
    näit. kandelaabrid, malmist mööbel
-  kasutati kahetoonilist laseeringut, et imiteerida rohekaks patineerunud pronksi (sarnaselt tänap.                    uustoodanguga, mis jäljendab  ajaloolisi eeskujusid) - näit. malmist mööbel
-  malmi kaeti keemiliselt ja galvaaniliselt vase ja messingiga - näit. petroolilambid
-  värviti mitmes toonis - näit. õmblusmasinad, masinajalad,
-  malmi nikeldati - näit. põrandalambid.

Puhtal kujul on malmi kasutatud tõenäoselt vaid ahjudel ja ahjuosadel, millel värv oleks ära põlenud.
Mustaks värvitud malmpostide, laternapostide ja pargipinkide jalgade olemasolus tasuks kahelda samuti, nagu ei tarvitsenud enne 20.sajandit olla ka musta sepist. Suur osa nendest kujutlustest võib olla ajaloo stiliseerimine.

                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...


Musta metalli kahjustused, konserveerimine ja restaureerimine.



MUSTAST METALLIST ESEMETE   PUHASTAMINE  JA  KONSERVEERIMINE.  
Sõnavara ja lühiseletus (üldkäsitlus vt. METALLITEHNOLOOGIA)


TEGEVUSE NIMETUS
    
Materjali  iseloomustus
Töötlemise näidustused
mehaaniline puhastamine:
kuivpuhastus
märgpuhastus (veega, lisaks pindaktiivne pesuvahend)
ese on määrdunud



Peale on sattunud saastaineid:  
kontakt pinnasega, tolm, sõrmejäljed, pritsmed;
hallitus, kärbsemust, vetikad.

keemiline puhastamine:
orgaanilised lahustid,emulsioonid,
veega mittepestavad plekid

Juhuslikud värvipritsmed,
õhust on sadestunud kondensaat
kaitsekihi eemaldamine:
orgaanilised lahustid,emulsioonid, 
ebarahuldav kaitsekiht;

Vana kaitsekiht  (õli, määre, vaha, lakk, värv) on kulunud, osaliselt  hävinud
roostekihi eemaldamine:
keemiline, elektrokeemiline ja elektrolüütiline eemaldamine


ebarahuldav roosteikiht;
ohtlik korrosioon
(näit. mulliline rooste)

On oksüdeerunud juhuslikult,  ebaühtlaselt, ebaloomulikult;
korrodeerunud ohtlikult


kaitsekihi eemaldamine koos oksüüdiga:
elektrolüütiline eemaldamine NaOH  lahuses, või tampoon- elektrolüüs kuuma  lahusega
ebarahuldav kaitsekiht;
ebarahuldav oksüüdikiht;
ohtlik korrosioonikiht

Vana kaitsekiht  (õli, määre, vaha, lakk, värv) on kulunud, osaliselt  hävinud.
On oksüdeerunud juhuslikult,  ebaühtlaselt, ebaloomulikult;
korrodeerub ohtlikult.
keetmine soolade eemaldamiseks (kuni 1 näd.)

Kloriidide paremaks lahustamiseks lisatakse keeduvette 1-2% NaOH

Kloriidide olemasolu ontrollitakse Ag-nitraadi lahusega (2%), enne hapustatakse  lämmastikhappega.

Viimane loputusvesi kergelt leeline - 3g NaOH / 10 liitris
Esemel, eriti roostekihiga esemel,  tekitavad soolad niiskuse toimel elektrolüüdi, mis põhjustab korrodeerumist




.



Pinnasest leitud esemed soolduvad pinnavees lahustunud soolade tõttu, millest ohtlikumad on kloriidid (vahendavad oksüdeerumist katalüsaatorina, ilma et moodustaks ise  korrosiooni produkte).
 
Kuna kloriidid on hügroskoopsed, siis on nad märgatavad tumedate niiskete kohtade või isegi tilgakeste järgi. Katalüsaatorina toimiva kloriidi tõttu tekib selle ümber hiljem mullitaoline roostekogum. Taoline roostemull tuleb loputamiseks avada.



söövitamine, söövitus  
e. puhta metalli lahustamine

metallikiht vajab pinnalt eemaldamist

Rauale on tekkinud eksitavalt vale pinnakiht:
restaureerimisdefekt - näit. vase sadenemine puhastatavale rauale
oksüdeerimine :
passiveeriv  oksüdeerimine
(ühtlustab loomulikku oksüdeerumist),
dekoratiivne oksüdeerimine (mustamine)
esemelt on eemaldatud oksüüdikiht kuni puhta metallini


1) Puhas pind  hakkab juhuslikul moel roostetama, kuid esemele sobib teatud oksüüdikiht, mis seob pinnale paremini ka konserveerimisõli, -määret või vaha.
2) Soovitav on  taastada võimalikult naturaalne roostekiht

passiveerimine e.
metalli kaitsmine keemilise kaitsekattega


eseme loomulik oksüdeerumine pole soovitav
 

1) Oksüdeerumine pole soovitav või soovitakse seda                aeglustada või ühtlustada (näiteks tootenäidised,                  jätkuvalt kasutatavad tarbeesemed);
2) Passiveeriv kiht omab dekoratiivset väärtust
keemiline metallitamine
e. teise metalliga katmine
varasem metallitatud viimistlus on hävinud
vt. 19. saj. käsiraamatutest

KAITSEKATTED
passiveerivad ja mehaanilised kattekihid:
must oksüüd,
anodeeritud rooste,
fosfateering,
kromateering,
plasmapindamine  vt. titaan
konserveerimiseelne  seisund  vajab uuendamist (restaureerimist)
või  imiteerimist



1)Konserveerimiseelset välimust peetakse loomulikuks

2)Tänapäevaste tootete säilitamine algupäraste näidistena.




orgaanilised kaitsekatted:
õlid, määrded, vahad, lakid, kruntvärvid, kattevärvid
ese vajab säilitamiseks või eksponeerimiseks lisakaitset

Kaitsekatteid on vaja kasutada kalmistutel, parkides ja mujal kaitsealustel esemetel, samuti algupäraste kaitsekatete uuendamisel




ROOSTEKIHI  EEMALDAMINE.

Raud ja malm osüdeeruvad õhu käes ainult kõrgematel temperatuuridel (tekib tagi).
Toatemperatuuril tekib hüdroksiidikiht, mis kujuneb keeruka koostisega oksüüdiks - raua puhul nimetatakse seda roosteks.

Kuigi enamikul metallidel tekib pinnale keerulise koostisega oksüüdikiht, käsitletakse oksüüdikihi eemaldamist lihtsustatult kui oksiidide eemaldamist (erandiks on näit. hõbe)


1. Raua puhastamine hapetes on kõige odavam moodus, mida kasutatakse kõige rohkem ka tööstuses. Samas on  vaja eelistada happeid, mis ei põhjusta hiljem korrosiooni (fosforhape, kroomhape).
MÄRKUS:  raua hapetes puhastamisel eraldub vesinikku, mis lahustub metallis, põhjustades vesinikhaprust!

SOOLHAPE on raua korrosiooni suhtes kõige ohtlikum hape - kuigi tegemist on vees lahustunud gaasilise vesinikkloriidiga, mis peale pinna kuivamist lendub, jäävad poorse vana metalli sisse raua kloriidid, mis vajavad eemaldamist.

Soolhappe eelistamine põhjusel, et see eraldub rohkem lahustamisel rohkem vesinikku, mis tõukab rooste lahti, on  vale: 

(II)   (III)                            (II)            (III)
FeOFe2O3  +  8HCl  FeCl22FeCl3 + 4H2O  -  vesinikku ei eraldu!
[Fe3O4 või  Fe(OH)Fe2O3 on rooste ligikaudne koostis]  

Vesinik eraldub mitte rooste, vaid raua enda lahustumisel:

Fe  + 2HCl   FeCl2 H2 ↑   -  Fe iga g-aataomi (56g) lahustumisel eraldub 22,4 l  vesinikku 

Tööstuses eelistatakse roostes raua puhastamisel   väävelhappele siiski soolhapet. Kuna  vähesel määral lahustub ka põhimetalli, siis segavad tekkivad vesinikumullid lahust  ning lahustumine toimub kiiremini. Kui võrrelda seejuures soolhapet ja väävelhapet, siis eraldub põhimetalli (raua) lahustumisel soolhappega  tõepoolest rohkem vesinikku.  

Rooste eemaldamine soolhappega tööstuslikul  moel (soovitatud Moskva Täppiskeemia Ülikooli veebilehel, sama tehnoloogiat on kasutanud  varem Eesti Ajaloomuuseumi konservaator Maido Salum, konserveerides suuremat hulka vintpüsse)

Soolhappe 5% lahus,  
Urotropiini  0,5 g liitris
(üleöövitamise passivaator -  heksametüleen-tetramiin - on kasutusel ka kuivpõletusainena)
---------------------------

Soolhape on küll lenduv hape, kuid raua kloriidid jäävad ning vajavad eemaldamist. Kui tegemist on suuremõõtmeliste esemete puhastamisega suures mahus, siis pole destilleeritud vees keetmine mõeldav.
Maido Salum on kasutanud kloori sidumiseks Na-tiosulfaati (fotokinnitit triviaalnimetusega hüposulfit), mida kasutatakse tekstiilitööstuses - peale kanga pleegitamisel jäänud kloorijääkide sidumiseks ("antikloor").

Kloriidide eemaldamiseks kasutatakse peale keetmise veel  elektrolüüsi ning  ka spetsiaalsetes vesinikatmosfääriga ahjudes kõrgel temperatuuril kuumutamist.



VÄÄVELHAPE on rooste lahustamisel  vähem populaarne, kuigi oksiide lahustab sama skeemi kohasel (ilma vesiniku eraldumiseta).  Metalli enda lahustumisel tekib roostet lahtilükkavat vesinikku vähem kui soolhappe puhul, sest sulfaat-ioonis sisalduv väävel  taandub osaliselt  kuni sulfitini  ( isegi  väävelvesinikuni - "mädamuna hais"),  mis vähendab  tekkiva vesiniku hulka. Kuna mulle tekib vähem,  vajab lahustamine mehaanilist segamist. (10% väävelhappe lahusele lisatakse ülesöövitamise pidurdamiseks inhibiitoreid (10 g / l), näit. tiokarbamiidi või bensotriasooli. Lahus puhastab aeglasemalt kui 20% fosforhape - mis ei põhjusta hilisemat korrosiooni.)

               (VI)                (VI)           (IV)          
Fe  + 2H2SO4   FeSO4  + H2SO3 H2O  - vesinikku ei eraldu või eraldub vähe!


Väävelhape pole lenduv hape, seetõttu on lisaks raudsulfaadile vaja välja loputada ka  happe jääk. 


FOSFORHAPE  on tänapäeval parim roostepuhastamisel kasutatav mineraalhape, mis ei põhjusta hiljem raua korrosiooni. Eset pole pärast vaja isegi loputada, sest fosforhape mõjub passiveerivalt (sõltuvalt pinna lõppviimistlusest on erinevaid variante). (Rooste eemaldamiseks kasutatakse fosforhappe 20% lahust, mis tuleb koostada, arvestades lähteainena kasutatava fosforhappe kontsentratsioonist (tehn. fosforhape - 40%)). Ülesöövitamise pidurdamiseks lisatakse inhibiitoreid:  10 g/l   tiokarbamiidi või bensotriasooli;  0,5 g/l urotropiini.  Lahus puhastab kiiremini kui 10% väävelhape.)  

Rooste lahustumine  toimub samuti ilma gaasi  [ H2 ] eraldumiseta, eset on vaja perioodiliselt lahusest välja võtta, harjata ning hinnata tulemust. 

(II)    (III)                                  (II)                   (III)

FeOFe2O3  +  H3PO4   Fe3(PO4)2   +  FePO4  +  4H2O  
  [Fe
3O4] - vastab ligikaudselt rooste koostisele

Fosforhape e. orto-fosforhape (H3PO4) on veevabal kujul kristalne aine, kuid müügil vesilahustena, mille kontsentratsioon on tavaliselt 40% (tehn.), 50%, 73% või 85%.  85% o-fosforhappe tihedus toatº on 1,685.  Lahuste keemisel fosforhape laguneb, moodustades segu (92% P2O5 ) keemistemperatuuriga +864ºC. 
FOSFORHAPPE TEISI RAKENDUSI:

fosforhappe 10% vesi-piirituslahust kasutatakse  roostevaba terase jootmisel tina-pliijoodistega.;
fosforhapet kasutatakse raua söövitushappena, eriti  raua anodeerimiseks (lendub suhteliselt väha ning on suhteliselt kahjutu);
fosforhappe moodustab metallide pinnale tetraeedrilise struktuuriga komplekse, mis võimaldab seda kasutada passiveerijana;
fosforhappest pinnale kinnitunud  tetraeedrilised kompleksid võimaldavad seda kasutada metallide elektropoleerimiseks;

Fosforhappe ja soolade vesilahused käituvad erinevalt, vastavalt  lahuse ja pinna muutuvale koostisele:
-  fosforhape võib kuivada peale klaasja kihina, mis jätkab õhuniiskuse mõjul reageerimist rauaga - sellisele        pinnale kantud kaitsekatted ei saa olla kvaliteetsed, vaid fosforhappele tuleb anda aega reageerimiseks, kuni    tekib hall fosfaadikiht;
-  ca 10% fosforhappe lahuses puhastatud ning samas kergelt söövitatud eseme võib võtta vannist välja ning        kuivatada kaltsuga - ilma loputamata;  aeglasel kuivamisel tekib pinnale "vana tina" värvusega tihe                 fosfaadikiht (kindlama tulemuse saab kuumutatud lahuse korral);
-  lahjenenud lahusest, millel on sees rohkesti lahustunud fosfaate, võib välja polümeriseerida polüfosfaat, mis    katab pinna heleda sademega (kalmistutel on juhtunud, et roostemuundajana kasutatud 10% fosforhappe lahus on                     polümeriseerunud pinnal nii, nagu oleks sepis "kefiiriga üle valatud") -  pinda tuleb pidevalt lahusega kasta või siis            kaltsuga kuivatada;
   PÕHJUS: happe liiaga moodustab raudfosfaat happelisi sooli või fosfoferraatkompleksi
  [Fe(PO4)3] 6+, mis on kergesti                      lahustuvad, kuid happesuse langemisel polümeriseeruvad polüfosfaatideks.
 

KROOMHAPE  on  nõrk hape, mis moodustab samuti  tetraeedrilisi polüstruktuure, kuid erinevalt fosforhappest on kroomhape tugev oksüdeerija. Kroomhapet kasutatakse segus fosforhappega passiveerivaks söövituseks, raua pind  muutub happelises keskkonnas  roheliseks ning värvitakse enamasti  üle.


       
Valgete metallide tilkanalüüs põhinebki sellel, et  paljud kromaadid on happelises keskkonnas                      värvilised -  15%  väävelhappe tilk pannakse uuritava metalli pinnale,  tilga sisse asetatakse kroomhappe         anhüdriidi 
CrO3  punane kristall,  paari  minuti pärast eemaldatakse tilk ettevaatlikult filterpaberi nurgaga-        - tilga asemel on metalli pinnal värviline plekk:
        Ag - punane,
        Pb - tumekollane,  
        Zn - helekollane,
        Fe - roheline.  Sn, Al ja Ni värvust ei anna.)


Värvitu kromaadikiht sadeneb rauale leeliselisest lahusest ning seda kasutada passiveerimiseks; 



2. Rooste eemaldamine kompleksoonidega (polüaminokarboonhapped ja derivaadid).

Kui mineraalhapetega puhastamine saastab õhku ning nõuab ettevaatust ning eriventilatsiooni, siis on  roostega lahustavaid kompleksüheneid moodustavad vahendid tervisele tunduvalt ohutumad.  

KOMPLEKSOONID  EDTA, näiteks etüleendiamiintetraäädikhappe dinaatriumsool  (Trilon B, kompleksoon III, helaton III, titripleks III, irgaloon, verseen) ,

KOMPLEKSOONID  DTPA,  triäädikhappe derivaadid.

Moodustavad enamiku katioonidega lahustuvad kompleksid , millel suur püsivus. (lahustavad ka lubisooli!)

Hinna poolest mineraalhapetest kallimad, kuid  arheoloogilises uurimistöös leiavad kasutamist. Positiivseks küljeks on see, et nad  ei riku orgaaniliste ainetena keemilise uurimise tulemusi (ei vii sisse P, Cr, S jms.)

EDTA (näit. Triloon B) toimib väga hästi värske rooste puhul (5% lahus), vanema või põlenud rooste puhul soovitatakse lisada Na-tiosulfaati (hüposulfit) - (J.Plenderleith):  

Triloon B ............ 20g
NaOH..................30g
Na-tiosulfaati..........6g
Dest.vett kuni    1000 ml


MUSTA METALLI   ELEKTROKEEMILINE  PUHASTAMINE
  e. oksüüdikihi  kontaktgalvaaniline taandamine ja eemaldamine.


Puhastatav ese paigutatakse kontaktis aktiivsema metalliga elektrolüüdi sisse - aktiivne metall on protsessis anoodiks, mis osüdeerub ja lahustub, ese on katoodiks, millel toimub oksüüdikihi taandamine (Zn kasutamisel on pinge 0,77 V)

Anood:  tsinki või alumiiniumit (traat, plekk, Al-foolio, graanulid) - tsinki ja alumiiniumit ennast ei saa katoodil puhastada!

Elektrolüüt:  NaOH lahus  (10-15%) või  pesusooda lahus (Na2CO),  kodustes tingimustes ka söögisooda või keedusoola  vesilahus (mida võib kuumutada)

Tsingi graanuleid kasutades puistatakse  kiht graanuleid plastmassvanni põhja, asetatakse sellele ese ning puistatakse graanuleid  peale. Kui oksüüdikiht on paks, ei teki kohe tsingi kontakti esemega (elektrolüüt söögisoodast või  keedusoolast ei tarvitse siis toimida) -  toimub oksüüdi/rooste taandamine eralduva vesinikuga  (vt. ventilatsioon!). Protsess kestab mitu päeva, jälgida tuleks, et graanulid kokku ei paakuks!  Seejärel võib eseme välja võtta, mudataoline taandatud metall  harjatakse voolava vee all maha, taandatud rauapulbri  jäägi võib lahustada 5% o-fosforhappe lahuse abil. Protsessi korratakse vastavalt vajadusele.

MEETOD SOBIB MASSTÖÖKS:  
Vanni põhja puistatakse kiht tsinkgraanuleid, sellele asetatakse kiht roostes raudesemeid (naelu, rauakatkeid, arh. leide), sellele omakorda kiht graanuleid. Kõik valatakse üle NaOH lahusega (esemetele võib külge panna pikad lakitud vasktraadist sabad, mille otsas on numbrilipik - need saab painutada vanni külgedele).
    Vannile kirjutatakse peale kuupäev ning tõstetakse hästi ventileeritud, kuid soojas ruumis riiulile. Seejärel võetakse käsile järgmine vann.
    Paari päeva pärast on vaja alustada esimesest vannist: loputada, kontrollida taandamise tulemust ning otsustada, kas taandamist jätkata, koorida mehaaniliselt ja jätkata, puhastada fosforhappes ning jätkata, jätkata elektrolüüsi abil  - või keeta soolade eemaldamiseks, passiveerida, kuivatada, immutada paraloidi või vahaemulsiooniga.
    Vastavalt valikutele lahknevad esemete töötlused ning kujunevad välja erinevad liinid ja esemete grupid, mis saavad kõik suhteliselt individuaalse töötluse.

 


MUSTA METALLI ELEKTROLÜÜTILINE PUHASTAMINE  e. oksüüdikihi taandamine välise vooluallika abil (alalisvoolu alaldi, alalisvoolu generaator)

Esemete elektrolüütilisel töötlemisel tasub meeles pidada:
-   tegemist on koorimismenetlusega, mis hävitab kõik pealiskihid - kattekihid peaksid olema eelnevalt     sondeeritud!
-   katoodelektrolüüsil lahustub esemes nii palju vesinikku, et sellest tekib vesinikhaprus:  esemed ja nende                          üksikosad  - näit. vedrud -  ei kannata hiljem painutamist ning võivad puruneda! (Vesiniku eemaldamiseks                         töödeldakse eset anoodi küljes või kuumutatakse pikemat aega.)


Puhastatav ese paigutatakse plastmassist vanni, milles on elektrolüüt. Ese ühendatakse aladi negatiivse klemmiga (ese on katoodiks),  alaldi positiivne klemm ühendatakse roostevabast terasest plaatidega (plaadid on anoodiks).

Elektrolüüt:
 NaOH e. kaustilise sooda lahus  (5-10%) või  pesusooda e. kaltsineeritud sooda  lahus (Na2CO). Kontsentratsioon  ca  5% (võib muuta vastavalt kujunevale voolutugevusele - kui pole reguleeritava pingega alaldit)
Alaldi:  parim oleks aladi, millel on sujuv pinge reguleerimise võimalus 0 - 36 V
(voolu tugevus kuni 16 A).  Kuid sobivad ka akulaadijad (laadimispinge ca 12 V)  ning keevitusalaldid (elektroodi süttimispingega 9-21 V, voolu tugevusega kuni 100 A)
Anoodidena kasutatakse tavaliselt roostevabast terasest plaate, mille pind on soovitavalt vähemalt sama suur kui on eseme ligikaudne pind. (Anoode võiks olla kaks, kummalgi pool vanni küljel, ese nende vahel - kui on karta eseme ja anoodi vahelist lühist, tuleks riputada vahele plastikutükke).

Voolutihedus võiks olla maksimaalne, mida võimaldab alaldi, sest  madalad voolutihedused  (näit. 1A/dm2) on kasutusel galvaanilisel katmisel teiste metallidega ning  tõenäosus katoodiks oleva eseme katmiseks mõne vanni sattunud metalliga (näiteks Zn või Pb-ga) on suurem väikeste voolutiheduste puhul.
Erinevalt ülalkirjeldatud elektrokeemilisest puhastamisest (taandamisest),  kinnitatakse katoodijuhe eseme külge nii, et tekiks kontakt  roostes/oksüdeerunud  eseme metalse tuumaga.  
Erinevalt elektrokeemilisest taandamisest on tegemist robustse koorimismeetodiga
- vesinikumullid tekivad metalli ja oksüüdikihi vahel ning lükkavad selle osüüdi taandamise käigus maha. Osaline rooste säilitamine on võimalik, kuid see ei ole prognoositav.
Umbes pooletunniste taandamisperioodide järel võetakse ese välja, loputatakse ning harjatakse taandatud raud maha, selleks võib kasutada ka 5% o-fosforhappe lahust.
 


TAMPOONELEKTROLÜÜS e. oksüüdikihi taandamine käsianoodi abil

Reguleeritava pingega alaldi (0 - 36 V)  positiivse klemmi  ühendatakse painduva isoleeritud kiudkaabli abil  grafiidist  käsianoodiga  
(
Grafiitmaterjalid jagunevad kuumakindlaks tiigelgrafiidiks, prožektorigrafiidiks, libedaks mootorigrafiidiks, joonistusgrafiidiks ja elektrolüütiliseks grafiidiks - elektrolüüdi sees sobib vaid viimane, teised lagunevad kiirelt).  
Grafiidi otsa ümber mähitakse sünteetilisest kangast tampoon, mis ei võimalda lühist grafiidi ja eseme vahel.

Eletrolüüdi lahuseks sobib  NaOH e. kaustilise sooda lahus  (10-15%)

Katoodjuhe kinnitatakse eseme külge,  anoodi kastetakse perioodiliselt elektrolüüdi sisse. Töö käigus grafiit kuumeneb, elektrolüüt läheb keema ning tekib auru, vajalik on ventilatsioon. Keeva  kange leelisega tampoon "keedab" vesinikumullidega üles kõik, mis pinnalt eraldub ning on ideaalne vahend pinna puhastamiseks enne galvaanilist katmist. (MÄRKUS: kuum leelis oksüdeerib vähesel määral rauda - muudab tumedamaks,  tunduvalt rohkem patineerib aga vaske ning vase sulameid.)




RAUA KEEMILINE SÖÖVITAMINE  on  kasutusel  kujundustöödes, kunstitöös kasutatakse tervisele vägagi kahjulikke mineraalhappeid (soolhapet, lämmastikhapet), söövitusalused valitakse vastavalt soovitavale tulemusele (vt. oforditehnika). 
MÄRKUS:  raua hapetes söövitamisel  eraldub vesinikku, mis lahustub metallis, põhjustades vesinikhaprust! Selle eemaldamiseks kasutatakse kuumutamist, samuti eseme anodeerimist.


ELEKTROLÜÜTILINE SÖÖVITAMINE e. raua anoodsöövitus on samuti kasutusel kujundustöödes.

Söövitusprotsess,  mida kiirendatakse anoodvooluga, et saavutada suurt söövitussügavust.  Raua puhul leiab kasutamist tekstide ja kujundite söövitamine raua sisse, söövitusalus (kujundi negatiiv) kantakse peale siiditrüki või  arvuti poolt lõigatud kleepkilena.  Elektrolüüdina kasutatakse sageli  fosforhapet.


RAUA KEEMILINE OKSÜDEERIMINE  koosneb paljudest raua pinda toonivatest võtetest, millel on enamasti konserveeriv iseloom. Kuna  raua oksiididel puudub vajalik tihedus, siis täiendatakse neid muude kaitsekatetega.
Relvade mustamisel tuleks olla tähelepanelik selles osas, et üle 200 kraadi kuumutamisel hakkavad vedruterase omadused muutuma, +600º- 700ºC juures toimub juba ümberkristalliseeruv lõõmutamine.

Raua mustamine  kõige elementaarsemal kujul on  sepatöös tuntud tulise raua "keetmine õlis", mis enamasti tähendab tulisele rauale õli (linaõli, masinaõlid) pealemäärimist. Tulise raua temperatuur peab langema nii madalale, et õli pealekandmisel toimub viimane keemiselaadne mullitamine, edasi lastakse protsessil toimuda, kuni ese on jahtunud. (Kui linaõli määritakse liiga tulisele rauale, siis põleb peale kiht, mis hiljem on vaja eemaldada, kuid ka selle all on sageli  mustjassinine pind.)

Kahetooniline hõbe-sinine viimistlus tsiseleeritud ornamendil:
-  raud kuumutatakse 
sinise noolutusvärvuseni,  mis annab intensiivse sinise tooni.
-  sobivad  ornamendi osad puhastatakse viltpliiatsi kujulise klaasharjaga uuesti hõbedaseks.  

Relvade mustamine nitritite ja kromaatidega oksüdeerides, mis toimub kõrgel temperatuuril,  on jäämas tänapäeval tahaplaanile. Soovitused määrida oksüdeerivaid soolalahuseid korduvalt peale ning kuumutada, kuni nitritid-kromaadid hakkavad sulas olekus oksüdeerima, annavad kahtlasi tulemusi. (Needsamad soolad on tööstuses kasutusel sulatatud soolavannides, kus nad ilmselt ka toimivad.)

Kanges leeliselahuses ( 40%  KOH vesilahus) keetmisel  +130º-150ºC  juures kattub raud kindlalt sinakasmusta oksüüdiga, mis on ka heade passiveerivate omadustega.  Nii kuuma ja kange leeliselahuse         kasutamine nõuab suurt ettevaatust!

Levinud on kange leelise kombineerimine oksüdeerivate nitraatide ja nitrititega:
        NaOH ...............550-700 g/l
        NaNO3................50-100 g/l
        NaNO2 .............200-250 g/l
        temperatuur 140ºC

          (М.С.Шемаханская  1989 )

Firmade tootenimetuste all on müügil  palju relvade mustamiseks mõeldud vedelikke, millest osa (eriti toatemperatuuril toimivad) taandavad raua pinnale mõne teise metalli (näit. hõbeda, plii, seleeni) kihi, mis samas kohe oksüdeerub mustaks.

ELEKTROLÜÜTILINE OKSÜDEERIMINE  e. raua anodeerimine  on  üks oksüdeerimise liike, mille juures oksüdeeritav ese kinnitatakse anoodi külge, katoodiks on suvaline materjal (näit. raudplekk), elektrolüüdiks NaOH  5% lahus.
    Oksüdeerimise tulemus on reguleeritav voolutihedusega.  Enamasti on taotluseks loomulikule sarnase roostekihi saamine, mis on  kuivades siseruumides  püsiv  tulemus.
    Kuna kunstlikult tekitatud roostekiht on peale vannist võtmist nõrk, siis  hoitakse seda niiskes ruumis mõnda aega, kuni  roostele saab anda kulutamisega  loomuliku välimuse.

                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...



RAUA PASSIVEERIMINE
Üritatakse vahet teha korrosiooniprotsessi  inhibiitorite ja  pinna passiveerijate vahel, mis õnnestub harva: kui inhibiitor kinnitub vesiniksidemetega (kompleksühendina) raua pinnale, võib ta sama olla ka passivaator.

ROOSTETAMISE  INHIBIITORID

Ained mille juuresolek elektrolüüdis pidurdab korrosiooni  protsessi, kuivamisel võivad omada blokeerivat toimet.

Elektrokeemilise
korrosiooni  inhibiitorid    vähendavad voolu tihedust anoodil. (anoodpassivaatorid)












Heksametüleen-tetramiin e. urotropiin  
(raua ülesöövitamise vastane  inhibiitor; kuivamisel omab blokeerivat toimet) toimib nii happelistes kui ka  leelistes lahustes: 

Fosforhappe
10-20% lahusele lisatakse urotropiini 0,5g liitri kohta.

Leeliselile elektrolüüsilahusele (15% NaOH) lisatakse 0,5%  urotropiini.

Tiokarbamiid  - kompleksimoodustaja, kasutatakse raua ülesöövitamise vastase inhibiitorina ( 5g/l ).

Bensotriasool -  ülesöövitamise vastane inhibiitor  (3g/l). Kuivamisel omab blokeerivat toimet.
 

NaOH või KOH lahustes raud ei roosteta, vaid passiveerub. 
ELEKTROKEEMILISE  teooria järgi  algab oksüdatsioon aktiivsemates punktides, mis on anoodiks, samas kui katoodsed alad kattuvad õhukese vesinikukihiga, millel on suur elektritakistus.
KEEMILISE passiveerumisteooria kohaselt tekivad anoodsele pinnale passiveerivad (OH)- kompleksid.
Passiveerumise kõrvaldavad kloriid-ioonid -  mis ongi vaja konserveerimisel eemaldada.
1-2% NaOH  keeduvee lisandina passiveerib keetmise ajal raua (soodustab samas ka kloriidide lahustumist).

2-5g NaOH  10 liitri vee kohta  lisatakse raua viimasesse loputusvette enne kuivatamist.




Keemilise toimega  inhibiitorid  seovad roostetamist katalüütiliselt vahendavaid kloriide














Tanniin
on looduslike parkainete segu, mis moodustab rauaühenditega sinakasmusta kompleksi, sidudes  nii oksiidid kui ka kloriidid.  Raua pinnaga ei reageeri, musta kompleksi tekkimiseks peab raual olema peal minimaalnegi roostekiht.
Ese kastetakse lahusesse või määritakse seda pinnale.
Tanniinikompleksi moodustumine võtab aega päevi (täiendavate kaitsekatete pealekandmisega ei tohiks kiirustada.)

    tanniini (kasutatakse veterinaarias) - 100-300 g
    etanooli või propanooli                  200 - 400 ml
    dest. vett                                      kuni  1000 ml
    hapustamiseks lisatakse väike kogus  fosforhapet
     - 3-5 ml,  sest pinna leeliselise reaktsiooni korral
     (peale elektrolüüsi) )tekib pinnale punakaspruun sade.

Kasutatakse ka roostemuundajana (vt. tabelis allpool).

Blokeeriva toimega  inhibiitorid moodustavad pinnale kinnituvaid  metallorgaanilisi kompleksühendeid 
















Trietanoolamiin 
kinnitub vesiniksidemetega raua pinnale.. Keemiliselt suhteliselt ebapüsiv, ammoniaagi lõhnaga. Tervisele kahjutu, kasutatakse parfümeerias. Lisatakse  roostetamisvastase lisandina antifriisidele, sobib raua kattevaha  lisandiks (10-20% kuivainest)

Heksametüleen-tetramiin e. urotropiin  - jätab raua pinnale halli kompleksühendite kihi.  Ei kasutata eraldi, vaid  rooste eemaldamise lahuste koosseisus:

Fosforhappe
10-20% lahusele lisatakse urotropiini 0,5g liitri kohta.

Leeliselile elektrolüüsilahusele (15% NaOH) lisatakse 0,5% urotropiini


Bensotriasool -  
jätab raua pinnale nähtamatu  kompleksühendite kihi. Kasutatakse söövituslahuste koosseisus ülesöövitamise pidurdajana -  aga ka iseseisvalt:
3% alkoholii- või vesilahus, temperatuur 60ºC


ROOSTETAMISE PASSIVAATORID
Ained, mis moodustavad raua  pinnale keemiliie ühendeid ning  blokeerivad oksüdeerijatele juurdepääsu.

Roostemuundajad
reageerivad roostekihi  koostisosadega ning moodustavad sellest kaitsekihi (kasutatakse värvkatte alusena)

Tanniin  vt.  ülalpool  (keemilise toimega inhibiitorid)
moodustab sinakasmusta kihi. Paksemate roostekihtide immutamisel lisatakse tanniini vesi-piirituslahusele fosforhapet.

Fosforhappe 10% lahus - kasutatakse roostekihi tihendamiseks fosfaatidega.  Kollase veresoola lisandiga on võimalik roostet toonida tumesiniseks.
Fosfaatpassiveering  põhineb kaitsekihil, mis koosneb fosforhappe lahustumatutest sooladest (moodustavad  raua pinnal tetraeedrilise struktuuriga polüfosfaatide kompleksi)

Dekoratiivne fosfateering (spetsiaalsegud)









Raua fosfateerimise aluseks on raua fosfaatide erinev lahustuvus:
       lahustuv on ainult üheasenduslik raudfosfaat e.                                              raud-divesinikfosfaat - aniooniga  [H2PO4]-,
        kahe- ja kolmeasenduslikud 
[HPO4]2 - ja (PO4)3 -
       on lahustumatud  ning moodustavad raua pinnale lahustumatu fosfaadikihi.

Kõige elementaarsem  "vana tina" tooniga fosfaadikiht tekib rauale, kui  raud võetakse 10% fosforhappe  söövituslahusest ning kuivatatakse ilma loputamata riidekaltsuga (kuivatada tuleks  hoolikalt, sest üleliigne lahus võib kuivades tekitada valge sademe).

Müügil on erineva koostise ja kasutamisviisiga fosfateerimissegusid, mis annavad rauale mitmesuguse välimusega kaitsekihte. (Vt. erialakirjandusest ja müügikataloogidest.)

Kromaatpassiveering
 põhineb kaitsekihil, mille moodustavad raua pinnale 6-valentse kroomi  tetraeedrilise  struktuuriga polükromaatide kompleksid.

Dekoratiivne kromateering (spetsiaalsegud)









Kaitsekihti tekitavad 6-valentse kroomi ühendid:
         K-dikromaat  -  K2Cr2O7
             
Kroomhappe anhüdriid - CrO, mis moodustab veega
                                                             kroomhappe -
H2CrO4

Happelises keskkonna  tekib K-dikromaadist  kroomhape, leelises keskkonnas  vastupidi.  Kuna  raua reageerimisel kroomhappega tekib roheline Fe-kromaat (värvib puhastatud raua  ebaloomulikult rohekaks!),
 siis peab raua passiveerimislahus olema tugevalt leelise reaktsiooniga
Raua puhastamise järel happelahustes  peab ka loputusvesi olema leeliselise reaktsiooniga (happe neutraliseerimiseks võib kasutada ka soodat).

         K-dikromaat .............50g/l
         NaOH ......................30g/l

         toatemperatuuril töötlemisaeg paar tundi


TEADMISEKS REKONSERVEERIJALE:  
- Eestis on raua  konserveerimisel  inhibiitorina kasutatud tanniini - need on enamasti arheoloogilised leiud,  mis on muutunud tanniini     toimel süsimustaks, seejärel aga kastetud sulatatud parafiini vanni.
- Sama töötluse teise variandina  on  tanniiniga töödeldud mustad esemed terasharjaga  puhtaks harjatud (raua ja tanniini must                kompleks säilib pinnafaktuuri poorides) ning  on kaetud  kuumalt vaha emulsiooniga (vahad on olnud erinevad - parafiinist ja              autovahadest mesilasvahani).
- Puhastatud raua passiveerimiseks on kasutatud ka kromaatpassiveerimist K-dikromaadi leeliselise lahusega (kaetud nagu eelmised)
- Peale vahade on katmiseks kasutatud ka polübutüülmetakrülaadist (PBMA) ja ksüloolist valmistatud lakki, hilisemal ajal                     akrüülvaigust  Paraloid B-72 valmistatud lakki.




KAITSEKATTED  MUSTA METALLI  KONSERVEERIMISEL


Õlid, määrded, vahad, lakid, kruntvärvid, kattevärvid -  kui ese  vajab säilitamiseks või eksponeerimiseks lisakaitset.  MÄRKUS: kõik lisatud kaitsekatted raskendavad rekonserveerimist - tasub arvestada eriti raskelt eemaldatavate katete puhul!
Lisakatteid on vaja kasutada raua ja malmi  kaitsmiseks välistingimustes: kalmistutel, tänavatel ja parkides. Sama tööliik tuleb ette  algupäraste kaitsekatete uuendamisel.

Mida vedelam kaitsekiht,  seda aurukindlam -   samas aga mehaaniliselt nõrgem ning kogub kleepuvusega tolmu.

Mõeldes  metallesemete rekonserveerimise vajadusele tulevikus,  tuleks suurtel esemetel eelistada naturaalseid katteid (mesilasvaha, karnaubavaha, dammarvaik), kuna nende eemaldamine õnnestub 100%-liselt (seebistamine leelistega, elektrolüüs).

Sünteetiliste vahade kasutamisel tasub meeles pidada, et nende kasutamine suurtel esemetel raskendab tunduvalt rekonserveerimistööd -  sellise vaha  eemaldamine on enamasti lõputu lahjendamine, seejuures on tööd vaja teha lahustitega, mis on pikalt  töötamiseks  liiga mürgised.

Väikeste arheoloogiliste leidude (või roostekogumite) kõvendamiseks/lakkimiseks kasutatakse lakke, mis valmistatakse akrüülvaigust Paraloid B-72 - rekonserveerimisel võib väikeselt esemelt Paraloidi eemaldada ka atsetooni sees leotamisel.

Vaha emulsioon on sobiv selleks, et lihtsustada vaha ühtlast pealekandmist:  soojale raudesemele emulsiooni määrides jookseb see  kergelt laiali,  kuni kaitseb pinda järgneval kuumutamisel - seejärel kuumutada seni, kuni lahusti lõhn kaob ning ese on kaetud sulavaha kihiga.

Inhibiitorlisandeid võivad sisaldada laiatarbevahad, aga neid võib lisada ka ise - näit. trietanoolamiini võib lisada vahaemulsiooni  10-20% kuivainest (valmisemulsioonile lisades tuleb proovikogus aurutada eelnevalt kuivaks ning määrata kaalumisel kuiva vaha sisaldus)

Inhibiitorilisandiga  matt must kruntvärv sobib väga hästi sepise katmisek:  kui krunt annab tõesti mati pinna, siis võib selle järgmisel päeval lapiga üle poleerida - tekib vaheldusrikas "kulunud" pind, mis läikivana annab tunduvalt parema kaitse kui lihtsalt matt. 

TEADMISEKS REKONSERVEERIJALE.  Arheoloogilisi leide on nõukogudeaegse doktriini järgi vahatatud kõige rohkem sula parafiini vannis (sissekastmisel sula parafiini vanni, mille temperatuur ületas 100º C, välja võtmisel parafiini ülehulk raputati maha või puhuti ära meditsiinilise balloonpritsiga).
Hiljem on levinud vaha pealekandmine emulsiooni kujul.

  



MUSTA METALLI  KONSERVEERIMISE ERIJUHTUMID


Värvitud või maalingutega raua/malmi  puhastamine

Õli- või temperavärviga värvitud pinda puhastatakse roostest  10% fosforhappe lahusega (kas vannis või pidevalt üle valades - kuivada ei tohi lasta, sest fosfaadilahus võib peal polümeriseeruda!)

Kompleksoonidega (Triloon B) võib puhastada vaid õlivärviga värvitud pinda, ülejäänud värvid (tempera ja muud emulsioonvärvid) võivad lahustuda, sest kompleksoonid lahustavad ka pigmente. On vaja teha proovilahustamisi - ettevaatust loputamisel, sest veejuga võib nõrgestatud värvikihi maha uhada!

Fosforhappega puhastades võib välja puhastada paksu roostekihi vahekihtides olevaid värve,  siseruumides hoitud kirstudel  võib roostekihtide alt välja puhastada 500 aastat tagasi rautiste peale kantud pliimennik-värvi.

Kõige keerulisem on  konserveerida  värvkattega roostes raudplekki.  

-  lastemuuseumi kraanaauto.  
Kui rooste on fosforhappega  maha lahustatud, taastusid erksad värvid.  Kaitsekattena on kasutatud polüvinüülalkoholi 5% vesilahust (kuumas vees lahustuv polümeer), sest  lastemuuseumi tellitud konserveerimistöö peab taluma ohutult  nii närimist kui ka lakkumist.



Õlide ja konserveerimismäärete eemaldamine.
Õlide täielik eemaldamine on oluline juhul, kui esemeid on vaja uuesti hõbetada või kullata.

Kõige otstarbekam on konserveerimisõlisid ja määrdeid  põletada või aurustada propaanipõletiga kuumutades (konserveerimisõlid ja -määrded  lenduvad  ja põlevad jääkideta, toiduõlid jätavad kõrbenud jäägi).

Ära põletada on võimalik ka õigeusu kirikus kasutatavat parafiinõli e. vaseliinõli, millega on üle määritud inventari (küünlajalad kaetakse õliga selleks, et  vahatilgad ei nakkuks metalli pinnaga).

Toiduõli  saab seebistada kuuma leelisega (näit. tampoonelektrolüüsil ). Tampoonelektrolüüsi eeliseks on ka see, et  kasutatud lahuse (ka tampooni) võib ära visata, samas kui elektrolüüsivannis on suurem kogus lahust, mis muutub õliseks koos vanni ja elektroodidega.


Kuld- ja hõbeinkrustatsioonidega relvi  on otstarbekas passiveerida  tanniini lahusega  ning järgnevalt puhastada mehaaniliselt (klaashari). Tanniini vesi-piirituslahus imbub hästi  ning kuivamisel tekkinud lakitaoline kiht + tanniinikompleks kinnitavad pudenevaid inkrustatsioone. 


Kombineeritud metallidest esemeid ei saa hapetes puhastada, sest metallide erineva lahustumispotentsiaali tõttu hakkab negatiivsema potentsiaaliga metallidele (katoodile) sadenema anoodmetallilt lahustunud metalli (raud kattub näiteks vasega).
Kombineeritud materjalidest esemeid  (vask-raud, tina-raud) saab puhastada elektrolüüsil,  jätkates
seejärel mehaaniliselt (kõva kapronhari, klaashari ).

Kombineeritud materjalidest esemete mehaaniline puhastamine on sageli lihtsaim võimalus ning kahjustab eset kõige vähem.  Kui säilitamistingimused on normaalsed, siis on kattekihtidest mõistlikum loobuda (lihtsustab rekonserveerimist tulevikus).


Raudrüü oli roostes, pealt lakitud erinevate lakkide ja vahadega, osaliselt puhastatud fosforhappega;  siseküljelt  on raudrüü liigendatud nahkrihmadega, mis olid konserveeritud lanoliiniga, raud oli varem konserveeritud tanniiniga .
 
Viltpliiatsi suuruste klaasharjadega oli võimalik eemaldada rooste ja kattekihid, ilma et varasem konserveering oleks olnud rikutud.

Kiivri visiiri alt õnnestus välja puhastada kullatise jälgi, mis oleksid keemilisel puhastamisel kattunud katoodšlammiga.


Murdunud malmi parandamine.

Purunenud malmi tasub suhtuda nagu purunenud keraamikasse.  Malmi keevitamine, kui see isegi õnnestub (värske murdekoha puhul),  jätab sellegipoolest robustse jälje (keevitamisel tekib liitekohal nn. keevitusvann, kus on sulanud kumbki liidetav metall + elektroodi materjal). Jooteliide jääb ebakindel, kui murdekoht pole hele, vaid on hall või koguni must (grafiidisisalduse tõttu). Igal juhul on vaja joodetavad pinnad puhtaks lõigata. Kuumal keevitamisel tuleb kogu ese spetsiaalses ahjus kuumutada kuni hõõgumiseni, külma keevitamise korral tuleb keevitada lühiajaliste perioodidena, et õmbluskoht ei kuumeneks (muidu tekivad praod).
    Jootmiseks soovitatakse liitekohad enne jootmist paksult vasetada ning seejärel joota nagu vaske. Tulemus  saab sellegipoolest nõrk ning säilib purunemise oht.
    Nii jootmise kui ka keevitamise korral on liitekoht robustse välimusega,  termiliste protseduuride tõttu on hävitatud kogu viimistluskiht (malm on algselt olnud enamasti värvitud!)

Malmi saab liimida samamoodi nagu keraamikat, kuid malm on keraamikast 3 korda suurema erikaaluga, seepärast on õhukeste, kuid raskete plaatide liimimine samuti ebakindel.

-  kõige säästlikum on malmi              parandada sepistatud paikade ja        klambritega,  mis haaravad ümber    malmi  servade

Klambrid-paigad  saab lisaks fikseerida plastifitseeritud epoksiidliimiga. Taoline klamber annab mõnevõrra painduva liite, samas on igal vähegi hoolikamal kasutajal võimalus näha, et ese on parandatud ning seda ei või koormata. Nähtaval pinnal on vaid märkamatu liimimisvuuk,  tagaküljel on näha paik + klambri "kõrvad", mis haaravad kusagilt eseme servakante.  Vajaduse korral võib kasutada ka pehmeid punasast vasest neete.


                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...


TÖÖTLEMISE SKEEMID  ENESEKONTROLLIKS:   musta metalli konserveerimine

(Tõlgitud 1976.a.  ВЦНИЛКР venekeelsest väljaandest, ilmus instituudi toimetiste lisana - JM),
originaali tiitel:   Harold James Plenderleith. The Conservation of Antiquities and Works of Art: Treatment, Repair, and Restoration  1971

    Lehekülje  sisukorda tagasipöördumiseks vajuta  Ctrl + Home                                          Üldsisukorda tagasi...