"Patina" is een term die verwijst naar het blauwgroen laag corrosie dat ontstaat op het oppervlak van koper wanneer het wordt blootgesteld aan zwavel- en oxideverbindingen.
Het woord is afgeleid van de Latijnse term voor een ondiepe schaal. Hoewel het meestal verwijst naar een chemisch proces, kan een patina elk verouderingsproces betekenen dat natuurlijke verkleuring of vervaging veroorzaakt.
Chemische reacties in patina
Als koper een natuurlijke of door de mens veroorzaakte corrosieve aanval ervaart, verandert de kleur van het iriserende, goudrood, normaal geassocieerd met puur koper tot diepbruin en tenslotte tot tinten blauw en groen.
De chemische reactie die patina veroorzaakt, treedt op wanneer cupreous en cupric sulfide-conversiefilms zich ontwikkelen met cupric oxide op het metaal, waardoor het oppervlak donkerder wordt.
Voortdurende blootstelling aan zwavel en zet de sulfidefilms om in kopersulfaat, een opvallende blauwe kleur. In zoute of maritieme omgevingen kan het patina aan de oppervlakte ook koperchloride bevatten, wat een groene tint is.
De evolutie en kleur van de patina wordt uiteindelijk bepaald door een aantal variabelen, waaronder de temperatuur, blootstellingsduur, vochtigheid, chemische omgeving en oppervlaktetoestand van de koper. Over het algemeen kan de evolutie van blauwgroene patina in verschillende omgevingen echter als volgt worden samengevat:
- Zoutwateromgevingen: 7-9 jaar
- Industriële omgevingen: 5-8 jaar
- Stedelijke omgevingen: 10-14 jaar
- Schone omgevingen: tot 30 jaar
Behalve in gecontroleerde omgevingen kan de ontwikkeling van patina niet effectief worden voorkomen met vernissen of andere corrosiebestendige coatings.
Patina in de geologie
Op het gebied van geologiekan een patina verwijzen naar twee mogelijke voorwaarden. Het is de verkleurde dunne buitenlaag of film die zich op het oppervlak van een rots vormt, hetzij door woestijnvernis (een oranje coating) of door een verweringsschil. Soms komt de patina voort uit de combinatie van deze twee voorwaarden.
Patina in de architectuur
Vanwege het esthetische uiterlijk van patina worden koper en koperlegeringen, waaronder messing, vaak gebruikt in architecturale projecten.
Beroemde gebouwen met blauwgroene tinten van patina zijn onder meer het Vrijheidsbeeld in New York City, de Canadese parlementsgebouwen in Ottawa, de NEMO Science Centrum in Amsterdam, het stadhuis van Minneapolis, de Peckham-bibliotheek in Londen, het Capital Museum in Beijing en het Kresge Auditorium aan het Massachusetts Institute of Technologie
Gebruikt voor geïnduceerde patina
Als een gewenste architectonische eigenschap wordt de ontwikkeling van patina vaak aangemoedigd door chemische behandeling van koper bekleding of dakbedekking. Dit proces staat bekend als patinatie. Volgens de Copper Development Association (CDA) zijn de volgende behandelingen gebruikt om chemische reacties te veroorzaken die leiden tot een vroege ontwikkeling van patina:
Voor diepbruine afwerkingen:
- Ammoniumsulfidebase
- Kaliumsulfidebase
Voor groene patina-afwerkingen:
- Ammoniumsulfaatbasis
- Ammoniumchloride-basis
- Koperchloride / zoutzuurbasis