Brünieren und Schwarzfärben

Die echten Brünierungen auf Eisen und Stahl bestehen aus Eisenoxiden, spez. Eisen – 2,3 – oxid Fe3O4, die Farbe kann dabei je nach Erzeugungsmethode von dunkelbraun über dunkelgrau und tiefblau bis zum  tiefen Schwarz reichen.
Um diese Oxidschichten  direkt (ohne vorherige Schritte) auf dem Metall zu erzeugen, werden starke Oxidationsmittel benötigt, zum Beispiel Natriumnitrat, Natriumnitrit oder Kaliumnitrit, mitunter auch Salpetersäure HNO3.

Im Prinzip machen diese Oxidationsmittel das Gleiche, was auch der Sauerstoff der Luft auf dem Metall erzeugt, allerdings wesentlich schneller und dichter. Beim Erhitzen von Stahl an der Luft  bilden sich mit zunehmender Temperatur die sog. Anlauffarben, die Schichten von Eisenoxiden darstellen, die mit zunehmender Temperatur dann immer dichter (und damit auch dunkler) werden:    (Temp. in °C)

210 / Weiß-Gelb ; 220 / Strohgelb ; 230 / Gelb; 240 / Dunkelgelb; 250 / Gelb-Braun ; 260 / Braun-Rot ; 270 / Rot ; 280 / Violett ; 290 / Dunkelblau ; 300 / Tiefblau ; 400 / Grau bzw. Blaugrau

Das früher viel praktizierte Bläuen von Stahlteilen beruht auf diesen Verfahren, auch das sog. ,Bunthärten' gehört dazu. Dabei kommt es auf sehr genaue Einhaltung der Arbeitsbedingungen und der  Rezepturen an, um gute Resultate zu erzielen. Diese Verfahren waren daher früher gut gehütete Geheimnissen der Schmiede und Kunsthandwerker.

Die altbewährte Methode der Brünierung besteht im Tauchen des Metalls in Lösungen von Natriumhydroxid (Ätznatron, Natronlauge) bzw. alternativ Kaliumhydroxid, wobei diese Lösungen sehr konzentriert sein müssen, etwa 400 – 600 g / l. Diese konzentrierten  Laugen  lassen sich auf 150 – 180 ° erhitzen, ohne zu kochen. Die eigentlichen Oxidationsmittel Kaliumnitrat und Natriumnitrit werden  den Laugen vor dem Erwärmen beigemischt. Bei der hohen Temperatur beginnt deren Wirkung, unterstützt von der stark alkalischen Lauge.  Dabei lassen sich mit dieser Lösung hier


Natriumhydroxid: 400 g

Kaliumnitrat: 10 g

Natriumnitrit: 10 g

Wasser: 600 ml

Die Behandlungsdauer bei diesen Lösungen ist unterschiedlich, sie reicht je nach Fortschritt der Färbung von 10 min bis zu einer halben Stunde. Dabei sind die blauen oder schwarzen Färbungen nur bis zu Temperaturen von 180 °C möglich, bei höheren Temp. entstehen die braunen Tönungen.
Es gibt zahlreiche  verschiedene Rezepturen zu diesem Verfahren, eine ähnliche:

Natriumhydroxid: 800 g

Dinatriumhydrogenphosphat: 100 g

Natriumnitrit: 50 g                                   auf 1000 ml Wasser.

Die meisten ähnlichen Zusammensetzungen sind brauchbar.

Da erhitze Laugen nicht gerade harmlos sind, ist bei diesen Verfahren etwas Vorsicht geboten.
Erfahrungsgemäß liefern mit diesen Verfahren der Heißbrünierung erzeugte Brünierungen mit die besten Ergebnisse, was Aussehen und Haltbarkeit betrifft.

Eher harmlos und bequem in der Anwendung sind dem gegenüber die sog. kalt- oder Schnellbrünierungen, bei denen es sich immer um Lösungen bestimmter Chemikalien in Wasser bzw. Säuren handelt. Dazu gibt es zahlreiche Rezepturen, von denen einige hier angeführt werden sollen:

Brünierlösung aus:

1000 ml destilliertes Wasser

30 g Ethanol (Spiritus)

20 g Salpetersäure, 69 %ig

75 g Eisen (3) - chlorid, FeCl-3

20 g Kupfer-2-sulfat


oder eine der sog. ,Schweizer Brünierungen':

Kupfer – 2 - sulfat: 5 g

Eisen – 3 - chlorid: 70 g

Salpetersäure, konz.: 15 g

Salzsäure, konz.: 5 g

auf 1000 ml Wasser auffüllen


oder auf ähnlicher Basis:

Eisen-2-chlorid: 70 g

Eisen-3-chlorid: 12 g

Quecksilber-2-chlorid: 2 g

Salzsäure, konz.: 15 ml                        zu 1000 ml Wasser.

Weiterhin:

Eisen – 2 - sulfat. 30 g

Eisen – 3 - chlorid: 15 g

Kupfer – 2 - sulfat: 15 g

Ethanol: 50 g                          in 1000 ml Wasser.


Die Arbeitsweise ist bei diesen Mischungen fast immer die Gleiche, die Lösung wird mit einem Pinsel oder Schwamm auf das blanke Metall aufgestrichen, man lässt  das Stück dann an einem warmen ort einen oder mehrere Tage trocknen. Dabei bildet sich auf dem Metall eine unansehnliche, rostbraune Schicht. Diese muss dann noch mit kochendem Wasser oder Wasserdampf  behandelt werden, um schwarze Färbungen zu erzeugen. Man nennt daher diese Lösungen auch ,Ankochbrünierungen'.
Besonders wichtig ist bei allen diesen und ähnlichen Brünier – Lösungen, dass die Metalloberfläche absolut frei von Fett und Öl ist, denn eine gleichmäßige Benetzung ist zwingende Vorraussetzung für eine gleichmäßige Brünierung. Es dürfen auch keinerlei Oberflächenstörungen in Form von Staub oder Oxidresten vorhanden sein, daher  werden die besten Resultate bei poliertem Metall erzielt. Das Entfetten  kann mit Lösungsmittel und Kochen in Natronlauge vorgenommen werden, es ist auch möglich, das Metall mit einem  Schlämmkreide – Brei abzudecken, den man eintrocknen lässt und danach abbürstet. Die Brünierungs – Lösung  darf nur sehr dünn und ganz gleichmäßig aufgetragen werden,  es  sollen sich keine Tropfen bilden, denn unter diesen entstehen später Fehlerstellen. Zum Auftragen eignet sich ein feiner Schwamm, der kurz eingetaucht und ausgedrückt wird. Auch ein feiner Pinsel bzw. ein Wattebausch kann verwendet werden. Man lässt das mit der Lösung eingestrichene Metall dann einige Stunden an einem warmen Ort stehen, bis sich eine gleichmäßige, braune Rostschicht gebildet hat. Man taucht jetzt das Metall – Stück für 10 -20 Minuten in kochendes Wasser. Anschließend wird dann mit einer nicht zu harten Stahl- bzw. Neusilberdraht bürste gleichmäßig gebürstet, bis sich alles lose Material gelöst hat. Zum Bürsten eignen sich auch sehr gut die rotierenden Drahtbürsten für die Kleinbohrmaschinen.  
Das Tauchen in kochendes Wasser kann mit der Einwirkung von Wasserdampf einhergehen, das heißt, man wechselt  zwischen kochendem Wasser und Wasserdampf ab. Es genügt meist,  das Stück 10 – 15 Minuten über kochendes Wasser zu halten, allerdings sollten dabei keine Kondenswasser – Tropfen entstehen, deshalb immer das erhitzte Teil in de Dampf halten!
Diese gesamte Verfahren  wird dann so lange wiederholt, bis die Brünierung den Ansprüchen genügt.
Es ist also bei den Kaltbrünierungslösungen nicht etwa mit einem einmaligen Aufstreichen der Lösung getan, sondern es gehören einige Arbeitsschritte  mehr dazu.
Sehr geeignet zur Dampf - Behandlung kleinerer Teile ist ein Schnellkochtopf.

Diese Brünierungen erfordern einigen Aufwand an Zeit und Arbeit, die Brünierung entsteht nur, wenn  die Lösung 10 bis 20 mal aufgestrichen, zwischendurch getrocknet, gebürstet und anschließend  im Wasserdampf behandelt wird. Das Bürsten  ist ebenfalls besonders wichtig, es sollte mit einer feinen, nicht zu harten Drahtbürste vorgenommen werden, dabei möglichst gleichmäßig in eine Richtung bürsten, ohne zu großen Druck. Mit der Zeit und etwas Übung kann man durchaus gute Ergebnisse erzielen, allerdings sehr materialabhängig.

Von diesen Rezepturen hab ich  zig verschiede mit verschiedensten Stählen ausprobiert, dabei waren die Ergebnissen nicht immer befriedigend. Am ehesten klappt das Verfahren  noch bei den unlegierten Stählen, bei niedrig legierten beginnen bereits die Schwierigkeiten, höher legierte Stähle können damit nicht oder nur sehr schwer behandelt werden.
Salpetersäure scheint dabei unbedingt in der Rezeptur notwendig zu sein, die Rezepte ohne Salpetersäure waren weniger gut.
Bei Vorhandensein einer starken Wasserdampf – Quelle, wie zum Beispiel einem Schnellkochtopf, waren die Ergebnisse bei kleineren Teilen recht ansehnlich, auch die Haltbarkeit der Brünierung gut. Bei größeren Stücken ist natürlich dieses Verfahren etwas schwieriger.


 Weitere Rezepturen für Kalt – Brünierungslösungen:

Zahlreiche Rezepturen enthielten früher Quecksilberchlorid, welches allerdings durch seine enorme Giftigkeit nicht mehr verwendet wird. Quecksilber ist jedoch nicht unbedingt nötig. Ein guter Ersatz scheint  Antimontrichlorid bzw. Zinkchlorid zu sein.

1000 ml Wasser
    30 g Antimontrichlorid
    50 g Eisen – 2- Sulfat
    20 g Kupfer – 2- sulfat
    15 g konz. Salpetersäure
    30 g Ethanol

oder

1000 ml Wasser
    50 g Isopropanol
    75 g konz. Salzsäure (30 %)
    75 g Salpetersäure (69 %)
  150 g Eisen – 3 – chlorid
    30 g Kupfer - 2 – sulfat

oder

1000 ml Wasser
    50 g Ethanol
    15 g Eisen – 3 – chlorid
    30 g Eisen – 2 – sulfat
    12 g Kupfer – 2 – sulfat

oder

 1000 ml Wasser
     50 g  Isopropanol
    80 g  Eisen – 3 – chlorid
    50 g  Eisen – 2 – chlorid
    20 g  Eisen – 2 – sulfat
    50 g  Salpetersäure ( 69 %)


oder

1000 ml Wasser
    15 ml Salpetersäure (69 %)
    30 g  Antimontrichlorid
    50 g  Eisen – 2 – sulfat
    20 g  Kupfer – 2 – sulfat


oder

1000 ml  Wasser
    13,5 g  Salpetersäure (69 %)
      4  g    Salzsäure ( 30 %)
      4  g    Kupfer – 2 – sulfat
  170  g    Eisen – 3 – chlorid
 
Es ist auch möglich, zur schnelleren Erzielung eines dunkleren Farbtones dem Wasser, in welchem die Teile gekocht werden, 4 – 5 g Gerbsäure (Tannin) zuzusetzen.

Zum Nachdunkeln bereits vorhandener, auch älterer Brünierungen kann eine Lösung von Silbernitrat (,,Höllenstein") verwendet werden, Konzentration etwa 5 – 8 %. Mit Hilfe dieser oder ähnlicher Lösungen ist es auch möglich, etwas hellere Brünierungen farblich an dunklere anzupassen.
Es empfiehlt sich generell, die brünierten Gegenstände mit Öl oder besser Wachs zu behandeln.
 

Das wohl älteste Verfahren, von dem sich auch der Begriff Brünieren ableitet, ist das sog. ,Bräunen'. Dabei wird eine Gemisch aus  pflanzlichen Ölen und Antimontrichlorid, der sog ,Spießglanzbutter', auf das blanke Metall aufgetragen. Es bilden sich schnell dichte, braune Rostschichten, Diese müssen dann mit verschiedenen Verfahren behandelt und  mehrmals mit Bürsten gekratzt werden, um dichte, glatte Brünierungen von dunkelbrauner Farbe zu erhalten. Das Verfahren ist langwierig, aber an sich einfach durchzuführen, liefert aber recht gute Ergebnisse. Mit dieser Methode wurden zahlreiche Waffen  und Waffenteile behandelt.


Noch ein weiteres Verfahren wurde vor allem in früherer Zeit sehr häufig angewandt, um Stahl schwarz zu färben. Das Verfahren beruht darauf, dass man Fett oder Öl (Leinöl z.B.) auf dem erhitzen Metallstück abbrannte. Auch dabei bilden sich  dunkel gefärbte Überzüge, die teilweise sehr haltbar sind.
Durchführung: Die Eisengegenstände müssen blank und frei von Oxidresten sein, man streicht sie dann mit einer dünnen Schicht Leinöl ein und erhitzt über einer nicht zu starken Flamme. Zu starkes Erhitzen ist dabei zu vermeiden

Es handelt sich um einen Bodenfund, die Klinge wies zahlreiche, winzige Rostnarben auf,Durch die Brünierung fallen sie kaum noch auf.

Das ist ein sehr sehr toller, ausführlicher Artikel!!:super:
Würde es Dir was ausmachen, wenn ich ihn in´s Messerforum,
www.Messerforum.net verlinken würde?

mfg
Tct

Hallo,  klar, kannste machen.  Wenn möglich, gleich auch noch einen Link auf http://www.restaurierung-und-mehr.de

Aber klar doch,
Danke!!