Физики «раскусили» технологию воронения XVI века

Команда физиков из Имперского колледжа Лондона в сотрудничестве с коллективом музея Собрание Уоллеса установила происхождение воронения на латной перчатке XVI века. По предварительным результатам, тонкая оксидная пленка на вороненой перчатке, вероятно, возникла как побочный эффект во время нанесения позолоченного узора. Об исследовании сообщается на официальном сайте колледжа.
Технология воронения в разных вариациях исторически применяется для защиты железа и сталей от коррозии. Этот процесс основан на создании тонкой оксидной пленки на поверхности металла, которую затем покрывают маслом для придания дополнительных гидрофобных свойств. В том или ином виде воронение легко опознать по характерному «радужному» узору, возникающему на обработанном металле в результате интерференции в тонкой пленке оксида. Чем толще пленка, тем ближе цвет к иссиня-черному, который и называется вороным.
Воронение не является слишком долговечным, особенно если изделие подвергается трению, как, например, оружие в ножнах или подвижные детали латных доспехов. Это затрудняет исследование исторических методов воронения, так как в большинстве случаев покрытие на образцах оказывается сильно изношено или вовсе отсутствует. Однако недавно специалисты из Собрания Уоллеса обнаружили фрагмент сохранившегося воронения на латной перчатке XVI века и обратились к физикам из Имперского колледжа, чтобы установить происхождение покрытия. Перчатка была частью доспехов, изготовленных в 1587 году для Томаса Сэквилла, на тот момент — барона Бакхерста.
Из-за деликатности образца ученым пришлось использовать бесконтактный метод — оптическую эллипсометрию, которую часто применяют для анализа модифицированных поверхностей, например, солнечных батарей. Этот подход основан на измерении того, как меняется поляризация света после отражения от поверхности. Образец освещают плоскополяризованным монохроматическим светом, а затем измеряют параметры поляризации отраженного луча. В зависимости от точного строения поверхностной пленки, поляризация света изменяется тем или иным образом. Измеренный коэффициент отражения (отношение амплитуд поляризации в двух перпендикулярных плоскостях) характеризует эллиптичность поляризации, отсюда и происходит название метода.

Физики проанализировали фрагмент покрытия на перчатке, а затем сравнили полученные данные с аналогичными измерениями на серии образцов с известным механизмом воронения: «горячим», «холодным», «химическим» и так далее. В качестве «эталонов» использовались как музейные экспонаты, например, огнестрельное оружие, так и лабораторные образцы, изготовленные специально для этой работы.

По предварительным данным физики предполагают, что воронение на перчатке произошло в результате нагрева приблизительно до 250 градусов без использования каких-либо химических реагентов. На основании этого консультант из Собрания Уоллеса также предположил, что вороное покрытие и вовсе могло появиться случайно в ходе нанесения позолоченного узора. Для этого перчатку требовалось нагреть, чтобы зафиксировать слой золота на поверхности и удалить ртуть, также задействованную в этой технологии. Однако окончательного вывода авторы пока не делают и ждут полных результатов.

Бесконтактные методы, такие, как эллипсометрия, часто используются для анализа сложных поверхностей. Несмотря на то, что измеренный коэффициент отражения для сложных поверхностей редко удается трактовать теоретически, этот метод предоставляет ценную информацию о процессах химической модификации, адсорбции и коррозии материала. Однако для эллипсометрических измерений необходим прямой доступ к поверхности материала. В том случае, если металлический фрагмент скрыт, например, как в случае армированного бетона или изолированных тросов или кабелей, необходимы другие подходы. Например, ранее несколько научных групп

в этих целях терагерцевое излучение, которое позволяет довольно точно измерить содержание ржавчины даже в «скрытом» образце.