Kemijsko bojenje metala je postupak obrade metala u kojem se boja metalne površine mijenja putem izlaganja određenim kemijskim otopinama.
Prema David Fishlocku, postoje dva načina bojenja metalnih površina:[1]
Osim kemijskim putem, metali se mogu bojiti i elektrokemijski te termičkom obradom. Danas se radi i na ispitivanjima mogućnosti korištenja laserskog patiniranja bakra te mogućnosti korištenja mikroskopskih gljiva za patiniranje bakra i željeza.[2][3] Osim ovih spomenutih postupaka, danas je raširena i uporaba vakumskog taloženja, najčešće za dobivanje pribora za jelo i posuđa te piercing nakita u duginim bojama.
Smatra se da su ovi postupci bili korišteni već u najstarije doba te da su stari barem koliko i sama tehnologija obrade metala. Najraniji očuvani predmeti koji svjedoče o modificiranju boje metala stari su oko 5000 godina, a potječu s područja Anatolije. Radi se o brončanim odljevima na kojima neki dijelovi imaju boju bronce u kontrastu sa srebrnom bojom dobivenom pomoću arsena.[4] Slični se postupci mogu vidjeti i na nekim staroegipatskim bakrenim limovima.[5]
U rane primjere kemijskog bojenja metala možemo uvrstiti i nebeski disk iz Nebre.[6] Treba izdvojiti i vrh keltskog koplja iz Temze, nastao između 200. i 50. godine prije Krista, kao najraniji poznati sačuvani primjer željeza obojenog u crno, ukrašenog umetcima od kontrastno obojenih metala.[7]
Što se tiče pisanih izvora, najstariji je izvorni dokument Leidenski papirus iz 4. stoljeća (tu treba naglasiti da već Plinije Stariji u 1. stoljeću spominje razliku između prirodnih i umjetnih patina).[8] Zosim iz Panopolisa,[9] grčko-egipatski alkemičar koji je živio krajem 3. i početkom 4. stoljeća, također je važan jer se njemu pripisani tekstovi smatraju najstarijim zapisanim recepturama za kemijsko bojenje metala.[10]
U srednjem vijeku dva važna izvora su Mappae Clavicula, nastala između 9. i 12. stoljeća, i djelo Teofila Prezbiterijanca De Diversis Artibus nastalo u 12. stoljeću.
U vrijeme renesanse najznačajniji dokumenti su Traktat o zlatarstvu i Traktat o kiparstvu manirista Benvenuta Cellinija.[11] Patiniranje se letimično spominje i kod Giorgia Vasarija te kod Pomponiusa Gauricusa u djelu De Sculptura 1504. godine. André Felibien u svom djelu Principes godine 1699. također samo usput spominje neke tehnike patiniranja brončanih skulptura.[12]
Kao početak suvremenog znanstveno zasnovanog kemijskog, odnosno elektrokemijskog bojenja metala možemo uzeti otkriće Leopolda Nobilija o dobivanju Nobilijevih obojenih prstenova 1826. godine. Radilo se o prstenastim oblicima u duginim bojama nastalim elektrolitskim taloženjem olovnog peroksida. Osim prstenova, osmislio je i tehniku dobivanja jednobojnih prevlaka, a u oba slučaja radilo se o interferencijskim bojama, ne o pigmentima. Osim Nobilija, elektrokemijskim su se bojenjem metala (također zvanim „metalokromija”) u tom ranom razdoblju bavili i Leonhard Elsner, Alexander Watt, Antoine César Becquerel te Rudolf Christian Böttger.[13] George Richards Elkington, poznat po prvom patentu za galvansku pozlatu i posrebrenje iz 1840. godine, patentirao je također i najmanje jedan postupak elektrokemijskog bojenja metala.[14][15][16] Na temeljima njegovog rada desetak varijanti ovog postupka razvio je američki znanstvenik J. E. Stareck sredinom 1930-ih godina.[17] U 19. stoljeću javljaju se i prvi priručnici posvećeni specifično kemijskom bojenju metala.[18]
Godine 1868. njemački znanstvenik C. Puscher po prvi puta izvještava o primjeni višebojnih patina baziranih na natrijevom tiosulfatu i olovovom acetatu.[19] Taj tip patine danas više ne koristi toksične spojeve olova, već su isti najčešće zamijenjeni spojevima bakra.[20] Devetnaesto je stoljeće i vrijeme kada po prvi put na vidjelo izlaze i 2 najznačajnije nacionalne škole kemijskog bojenja metala: francuska i japanska. Japanska se škola od francuske kao tipično europske potpuno razlikuje u pristupu. Umjesto za Europu tipičnog velikog broja patina za razmjerno manji broj metala, Japanci su razvili malen broj patina koji djeluje na veći broj metala i njihovih slitina. Nadalje je za japansku školu tipična i primjena posebnih slitina bakra i plemenitih metala, prije svega shakuda i shibuichija.
Od kraja 18. stoljeća kemijsko se bojenje metala redovito javlja kao tema raznih zbirki kemijsko-tehnoloških receptura, a od sredine 19. stoljeća nadalje ova tema postaje i obavezno poglavlje svih u to doba važnijih galvanotehničkih priručnika, ali i zlatarskih te srebrnarskih, kao i priručnika o umjetničkoj obradi metala. Veliki napredak industrijske primjene kemijskog bojenja metala dogodio se pred Prvi svjetski rat i neposredno nakon; oko 1905. godine javljaju se prvi patenti za crni nikal (D.R.P. 183972), crni oksid (oko 1915. – 1920., D.R.P. 292603, D.R.P. 357198), a između godine 1923. i 1927. prvi patenti Ujedinjenog Kraljevstva za anodičku i kemijsku oksidaciju aluminija te bojenje oksidnog sloja istog pomoću posebnih bojitelja.[21][22][23] Prvi patent za elektrokemijsko bojenje anodički oksidiranog aluminija registriran je 1940. u Njemačkoj.[24] Isti se postupci koriste te razvijaju i danas.
Između dva svjetska rata razvija se postupak crnog kromiranja (prvi njemački patent 1929., GP 607, 420), a nakon Drugog svjetskog rata dolazi do porasta interesa za zeleno patinirane bakrene limove, namijenjene prije svega arhitektonskoj uporabi.[25][26][27][28]
Od sredine 1960-tih godina razvijaju se i tehnologije za anodičku oksidaciju titanija te kasnije i niobija i tantala.[29] Također su oko 1957. razvijene i tehnologije za anodičku oksidaciju nehrđajućeg čelika (patent US 2957812 A – kemijski su postupci za bojenje nehrđajućeg čelika razvijeni već oko 1927., komercijalizacija tek 1973., tzv. INCO postupak).[30][31] Za razliku od anodičke oksidacije aluminija, gdje se nastali sloj boji anorganskim ili organskim bojiteljima, u svim se ovim slučajevima radi o interferencijskim bojama. Na pragu 21. stoljeća ispituju se mogućnosti primjene bakterijskih kultura u patiniranju bakra i željeza te se vrše i ispitivanja laserski induciranog bojenja bakra i njegovih slitina, niobija, nehrđajućeg čelika i kromiranih predmeta.[32][2][33][34]
Kemijsko se bojenje metala koristi prije svega kod izrade skulptura, nakita, značaka, medalja i odlikovanja, ukrasnih posuda, u metalografiji, u arhitekturi, izradi metalnog namještaja te u vojne svrhe. Također se u određenoj mjeri koristi u restauriranju i konzervaciji metala.
Metal koji želimo obojiti mora biti potpuno čist od oksida i masnoće. Proces bi se trebao provoditi u dobro prozračenom okruženju ili na otvorenom prostoru te uz zaštitnu odjeću, rukavice i zaštitne naočale.
Crna za srebro
Zelena za bakar i slitine
Crna za bakar
Smeđa za bakar
Crna za željezo
Smeđa za željezo
Siva za kositar
Sivocrna za cink
Crna za aluminij
Višebojna patina (interferencijske boje)
Razne boje na titanu
Razne boje na nehrđajućem čeliku 18 Cr / 8 Ni