Wolfensteinalice的木工筆記

2017年4月21日星期五

鉋刃黑染(二)

這篇來筆記磷酸鹽黑染。

磷酸鹽黑染是利用磷酸與一些鹽類產生磷酸鹽反應性皮膜，附著在鋼鐵表面而達到防鏽的用途，英文稱為parkerizing或phosphating。(之所以叫parkerizing是因為該技術是由parker公司登錄專利，之後雖然過了專利期，但已被人們拿來慣稱磷酸鹽黑染) Parkerizing這技術在軍火業已經使用多年，早已取代rust bluing了。

磷酸鹽黑染大概可分三種主要類型:
磷酸鐵黑染(黑)、磷酸錳黑染(黑)、磷酸鋅黑染(灰)，三種顏色都不太一樣，保護力也不太一樣。其中磷酸鋅多半是應用在需要上面漆的工法上，且有很好的抗鏽能力。磷酸錳則有很好的耐磨力及防鏽力。

大概的化學式如下:
3Mn2＋+ 2PO43- =Mn3 (PO4)
nMn2+ + mFe2+ + xPO43- → MnnFem(PO4)

3Zn2＋+ 2PO43- = Zn3 (PO4)
nZn2+ + mFe2+ + xPO43- → ZnnFem(PO4)x

2017年4月5日星期三

鉋刃黑染(一)

在之前的筆記中已經有些微的帶過鉋刃黑染這個技術，接下來的幾篇會再稍微地深入探討。

刀刃為什麼要黑染? 是因為美觀? 是因為保存? 這兩個答案都對。先前有一段時間，我喜歡把原來黑黝黝的刀刃處理成鐵的原色，自覺相當的美，但是一個好友跟我提了專業木工的建議:這樣會需要一直上油才能保持刀刃不生鏽，而對職人來說，反覆上油實在太為繁瑣。(畢竟職人總是要把刀具維持在最鋒利的狀態，刀具研磨是家常便飯，不像我這種DIY的許久才磨一次刀。) 也有人認為刀刃黑黑的，甚至帶點鏽，帶點古意，才是美。黑染的刀刃，除了防鏽以外，也增添了一些不同的味道，超乎實用的層次，這可以體現在鉋刃以外的諸多刀具上面。

這篇筆記會分享一些個人到處扒來的知識、理論，並在之後的文章慢慢分享一些自己黑染鉋刃的經驗。

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黑染，意義不同於上漆，乃在於[染]這個部分，它並不單純是上一層色漆在鋼鐵表面，而是有一點讓色[吃]進去鋼鐵裡面的意味。而就是因為是吃進去的，所以黑染的抗鏽能力一般比單純上漆來的好(但實際結果端視黑染處理的種類與品質而定，而且科技日新月異，現在有許多防鏽漆、甚至奈米塗膜都強調有更好的防鏽能力)。至於黑染的顏色部分，是不是黑色，就倒不盡然了，這只是一個泛稱。

就個人的理解，目前常用的黑染大概可分為數類。

一、冷黑染(cold bluing)

二、熱黑染(hot bluing)

---rust bluing

---parkerizing

---alkaline

冷黑染(cold bluing)大約是使用亞硒酸+銅離子的成分(因為銅離子使然，冷染液通常是呈現漂亮的藍色外觀)，在這種染劑與鋼鐵表面接觸後，會立刻形成黑色的硒化銅顆粒附著在表面，達到黑染的目的。冷黑染的步驟很簡單，就是浸、沾、刷上染劑，如此而已，是非常容易入門的技術，但它的保護力就很薄弱了。為什麼薄弱呢? 因為硒化銅顆粒並不是鐵元素本身的化合物，它只是[沾附]在表面，其實沾的不是很牢靠，很容易被磨除掉。所以冷染這技術多半是應用在修補小塊面積的表面，達到美觀而已，談不上什麼了不起的防鏽。這可以在美國槍店賣的染劑種類略知一二: 大部分賣的都是這種簡易型式、修補外觀的染劑而已。

熱黑染就可以說是比較實在的黑染了，因為它真的會[吃]進鋼鐵裡面去，也就是會與鋼鐵產生化學反應。這邊先筆記rust bluing而已，因為我還沒試用過parkerizing。

Rust bluing應用的原理是把一般狀況下產生的鐵鏽(就顏色來說，就把它稱為紅鏽[Fe₂O₃‧H₂O]吧!)，利用加熱轉變為緻密而有保護效果的黑鏽。黑鏽是Fe₃O₄，是真正的鐵化合物，它是會吃進表面去的，所以附著度相當好，可以保護下層的鐵不再生鏽。

所以rust bluing的操作大概分兩塊-- 鏽化(browning)及轉化(conversion)。首先利用染劑快速把鐵鏽化，產生紅鏽，再利用水煮加熱，產生黑鏽。染劑部分，就是使用會讓鐵生鏽的配方，大概就是一些氧化劑，例如酸、雙氧水等等，再加上一些佐劑(例如增加染劑滲透能力的配方、讓染劑產生均勻鏽化的成分等等)。塗完染劑之後，讓鐵件有些時間、濕度來生鏽，然後再放入沸水，讓均勻的紅鏽轉化成黑鏽。最後就是用鋼刷把附著度不佳的黑鏽顆粒刷除。Rust bluing是很需要時間及耐性的，這些步驟通常需要反覆做多次以上，才能達到均勻、緻密的保護層。所以我想，這是為什麼rust bluing在歐美的槍械黑染步驟中已經被淘汰，而僅僅限於修復骨董槍的應用了。但是rust bluing倒是有幾個好處: 如果刀刃再生鏽，可以不用除鏽就直接在染、再轉化鏽就可以了；黑鏽的保護力是很好的。

下列組圖是rust bluing。

自己調製的染劑。

剛塗布完染劑的模樣。

讓刀刃產生均勻的紅鏽。

紅鏽轉成黑鏽後的模樣。

最後，不管是何種類的黑染，都需要作封孔，才能達到最佳的防鏽能力。封孔其實就是用油或樹脂類塗料來滲入黑染顆粒的孔隙當中，達到隔絕水分的用意。黑染顆粒所產生的孔隙，有助於把油或樹脂塗料hold在表面。

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第二次嘗試rusting bluing。

這次是試用歐美論壇提到的改良式日本黑染配方，多加入了硫化物。在調製染劑時就領教到硫化氫的可怕了......，不過黑染效果也是挺不錯的! ↓↓

再度自調黑染劑。

剛除完鏽的鋼鐵原貌。

染劑剛塗下去的模樣，鏽化速度很快!

表面的顏色隨時在變化，代表鏽化反應還沒完全。

紅鏽開始逐漸展開......(還不夠全面)，接下來會放到溫暖潮濕的浴室去生鏽囉!

生鏽再轉化，整個過程進行約4個循環之後的模樣，是不是黑森森的呢? 斑駁的外觀可能來因為這隻鉋刃的地金是不均勻的古鐵(這樣才美啊!)。

刀背的黑染狀況。可以看到手套上有很多黑粉，這些就是在接下來的程序中要用鋼刷刷除的黑鏽。這些鬆脫的黑鏽對於防鏽是沒有幫助的，只會把手弄髒。

這網杓是自己改製的，拿來做加熱轉化處裡用的。

全部弄完之後，要用防鏽油作水置換，讓鏽化完全停止。防鏽油同時會滲進黑染表層的孔隙當中，達到封孔的作用，來隔絕水分、水氣。

防鏽油浸潤完畢之後，擦拭乾淨。(這次是用恐龍防鏽油，但似乎因為浸潤力太強(??)讓一些原本刷不掉的黑染也剝落了，考慮下次改用其他的油品)

刀背的黑染狀況。(手套上已經不再有脫落的黑粉囉，剩下的黑染部分，可是非常緊密的附著在地金上面，搭配日常的椿油擦拭或是金油塗佈，防鏽力得到大幅的提升!)

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近來手上鉋刃有限，剛好看到朋友的山刀生鏽的嚴重，就拿來除鏽黑染了。這是第二次用日式黑染配方，越來越熟悉操作技巧了。

除鏽前。

黑染後。

表面大致是均勻的黑色，但又帶點斑駁，像磁鐵黑一樣，雖然是消光黑，但又有些光澤。最後就是準備用防鏽油封孔。

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好久沒有黑染了，這次試了個「茶煮黑染」......

「茶煮」其實是利用了兩個原理：第一、先鏽化，獲得紅鏽。第二、將紅鏽轉變成單寧酸鐵(iron tannate)。

單寧酸鐵是紫黑色的化合物，附著在鋼鐵表面，會產生深紫至深黑的皮膜，利用這層皮膜來吸油、持油，達到防鏽的目的。

「茶煮黑染」也被應用在日本刀刀鐔的黑染。當然，它只是眾多刀鐔黑染方法中的一種而已......

這次黑染的對象是岳母的日本花鋏剪。黑染的顏色比先前的黑染多了一些變化、層次，多了些味道......除了舊化的感覺，也有......淡淡的單寧酸香味，看來......是食用級的黑染，哈哈!千萬別當真，沒有黑染是對健康有益的......

小筆記......(留給自己當紀錄的)

黑染劑：美式鏽化配方

單寧酸：褐粉原料

小蘇打溶液中和-->3m菜瓜布刮除-->熱風除濕-->蜂蠟封孔完工

2016年11月24日星期四

舊鉋刀整理Kanna restoration(三) 自作鉋台

二手鉋刀的刀刃還可以除鏽再使用，鉋台卻大都不堪使用了，缺損、裂痕非常多，誘導面也嚴重凹凸不平，要整修的地方實在太多了。索性就來試作鉋台。

這是第一次做，完全照書本的一步一步來，完全沒有經驗，所以犯的錯誤相當多，但相信可以慢慢累積經驗，越做越好的。

因為手邊沒有合適的鉋台材料，就訂了一塊直紋紫心木來試試，反正是第一個，就當練習看看。實際用了，才發現紫心木和櫟木相較起來，又軟又脆，實在是不太適合拿來搞鉋台，如果要講好處的話，就是變成紫色之後很漂亮而已。

備料多日，紫心木早已發紫。

正在畫線。

這次使用的刀刃是60mm，鉋台長度選擇29cm，切削角設定38.5度，出刃位置設在距離鉋頭約11.4cm處。
畫線的基本順序是:
(1)定出鉋頭、鉋尾。
(2)定出刃角線(blade angle line)(也就是切削角)。
(3)定出刀刃厚度的線(blade thickness line)(也就是上一張圖在畫的線)。{如果(2)和(3)步驟弄反的話，切削角會有稍許增加的誤差產生} {更重要的一點是: 記得在畫此線時，把刀刃往上提一點(也就是離出刃約幾mm，這樣可以把崁槽畫得比較窄，萬一鑿過頭還有的救}
(4)把兩側的刃角線、刃厚線在鉋台表面及誘導面都連接起來。這是之後鑿鉋膛的依據。
(5)拿出壓鐵，定出鉋膛寬。
(6)拿出刀刃，定出崁槽寬。{這邊的範例是入嵌鉋。如果是非入嵌鉋的話，直接忽略(5)吧!}
(7)標記好要鑿掉的位置。
(8)定出壓樑的鑽孔位置。{量好壓鐵的厚度之後，便可定位；鑽孔中心在與刃角線垂直的線上，孔的邊緣要貼在壓鐵的上緣。}
(以上步驟是參考Toshio Odate的著作及網路資料)

線都劃好，準備開工了。

鉋膛大致鑿完了，凹痕是因為偷懶使用電鑽，但又過於愚魯而鑽過頭......

表馴染上的凹痕還可以在後續整理時除掉，但還有一個很大的缺點是鑽鉋口的時候不小心鑽到崁槽裡面去了，出現了一個很大的孔洞在崁槽裡面。這點影響很大，在後續的出刃會發現刀的位置因而改變，變成左右稍微不對稱。
另外，這次完成的鉋台在表馴染與刀刃之間有些縫隙，推測因該是日鉋刀刃背側本來就是微凹狀，如果只照刃厚線這樣鑿修下去，會修鑿過度。希望下次可以避免這一點。

p.s. 後來看到日本網頁的示範，是把刃厚線畫的離刃角線更近些，甚至少了幾mm(也就是把實際刃厚畫的薄一些)，這樣照著鑿的時候，就不會造成表馴染過鬆。