Der korrosive Prozess erzeugt einen oft schönen Effekt
Das Wort leitet sich vom lateinischen Begriff für ein flaches Gericht ab. Während es sich normalerweise auf einen chemischen Prozess bezieht, kann eine Patina jeden Alterungsprozess bedeuten, der natürliche Verfärbung oder Verblassen verursacht.
Chemische Reaktionen in Patina
Da Kupfer einen natürlichen oder vom Menschen verursachten korrosiven Angriff erfährt, verändert sich seine Farbe von dem irisierenden Goldrot, das normalerweise mit reinem Kupfer assoziiert wird, bis zu einem tiefen Braun und schließlich zu blauen und grünen Farbtönen.
Die chemische Reaktion, die Patina erzeugt, tritt auf, wenn Kupfersulfat- und Kupfersulfid-Umwandlungsfilme sich mit Kupfer (II) -oxid auf dem Metall entwickeln und dadurch seine Oberfläche verdunkeln.
Die fortgesetzte Einwirkung von Schwefel und Oxiden wandelt die Sulfidfilme in Kupfersulfat um, das eine auffällige blaue Farbe aufweist. In salzhaltigen oder maritimen Umgebungen kann die Oberflächenpatina auch Kupferchlorid enthalten, was eine grüne Farbe ist.
Die Entwicklung und Farbe der Patina wird letztlich durch eine Reihe von Variablen bestimmt, einschließlich der Temperatur, der Dauer der Exposition, der Feuchtigkeit, der chemischen Umgebung und der Oberflächenbeschaffenheit des Kupfers. Im Allgemeinen kann die Entwicklung der blaugrünen Patina in verschiedenen Umgebungen wie folgt zusammengefasst werden:
- Salzwasserumgebungen: 7-9 Jahre
- Industrielle Umgebungen: 5-8 Jahre
- Städtische Umgebungen: 10-14 Jahre
- Saubere Umgebungen: bis zu 30 Jahren
In kontrollierten Umgebungen kann die Entwicklung von Patina mit Lacken oder anderen korrosionsbeständigen Beschichtungen nicht wirksam verhindert werden.
Patina in der Geologie
Im Bereich der Geologie kann sich eine Patina auf zwei mögliche Bedingungen beziehen. Es ist die verfärbte dünne äußere Schicht oder der Film, der sich auf der Oberfläche eines Felsens bildet, entweder durch Wüstenlack (eine orange Beschichtung) oder eine Verwitterungsrinde. Manchmal kommt die Patina aus der Kombination dieser beiden Bedingungen.
Patina in der Architektur
Wegen der ästhetischen Erscheinung der Patina werden Kupfer und Kupferlegierungen, einschließlich Messing, häufig in Architekturprojekten verwendet.
Berühmte Gebäude mit Patina-Blau-Grün-Tönen sind die Freiheitsstatue in New York City, das kanadische Parlamentsgebäude in Ottawa, das NEMO Science Centre in Amsterdam, die Minneapolis City Hall, die Peckham Library in London, das Capital Museum in Peking und Kresge Auditorium am Massachusetts Institute of Technology
Verwendet für Induzierte Patina
Als erwünschtes architektonisches Eigentum wird die Entwicklung von Patina oft durch chemische Behandlung von Kupferverkleidungen oder Dacheindeckungen gefördert. Dieser Prozess wird als Patinierung bezeichnet. Laut der Copper Development Association (CDA) wurden die folgenden Behandlungen verwendet, um chemische Reaktionen zu induzieren, die zu einer frühen Entwicklung der Patina führen:
Für dunkelbraune Oberflächen:
- Ammoniumsulfid-Basis
- Kaliumsulfid-Basis
Für grüne Patina endet:
- Ammoniumsulfat-Basis
- Ammoniumchlorid-Basis
- Kupferchlorid / Salzsäure-Base