Занимательная гальванотехника: Пособие для учащихся

Нанесение электропроводящего слоя на формы

Подготовка графита. Существует несколько сортов графита; наиболее качественным для создания электропроводящего слоя на формах считается чешуйчатый графит, но можно пользоваться любым сортом.

Графит, применяемый для натирания форм, должен отличаться чистотой, не иметь посторонних примесей, не быть крупночешуйчатым или матовым (матовый графит — землистый, или так называемый сажевый, иногда употребляется в качестве наполнителя для восковых форм).

Предварительно графит обрабатывают. Обычный мелкий чешуйчатый графит размалывают в фарфоровой шаровой мельнице с водой или растирают в фарфоровой ступке; наиболее мелкий графит — коллоидный — измельчают в коллоидной мельнице. Из размолотого графита удаляют содержащиеся в нем обычно оксиды железа, для чего его замешивают с водой в сметанообразную массу и добавляют хлор водородную кислоту; через сутки графит осаждается на дно сосуда[7]. Воду сливают, графит многократно промывают водой до полного удаления кислоты, затем сушат, растирают шпателем и просеивают через тонкое металлическое или шелковое сито с числом отверстий не менее 400 на 1 см². Наиболее мелкий графит используется для небольших и очень точных копий; для копий большого размера можно применять более крупный графит, так как он обладает повышенной электропроводностью.

Следует отметить, что графит имеет значительное удельное сопротивление. При небрежном графитировании омическое сопротивление графита может возрасти. Его следует наносить плотным слоем, чтобы частицы графита хорошо соприкасались между собой.

Особенности нанесения графита на различные формы. Графитирование всегда производят с большой осторожностью. При нанесении графита на формы, имеющие тонкий рельеф, надо применять кисть из мягкого, но не очень длинного волоса, чтобы пользоваться торцом кисти. На кисть следует надевать резиновую трубку, чтобы защитить форму от возможного соприкосновения с металлической оправкой кисти.

Для графитирования обычно применяют акварельные колонковые кисти от № 8 до № 14, а также более жесткие кисти, употребляемые в масляной живописи. Кроме того, пользуются ватными тампонами, главным образом для натирания гипсовых форм.

Гипсовые формы, пропитанные воском, или восковые формы лучше графитировать, когда они еще не совсем остыли: сцепляемость частиц графитовой пудры с воском значительно повышается. Для этого производят графитирование в два приема. Предварительно еще теплую форму осторожно припудривают ватным тампоном, нанося графит в избытке; затем после охлаждения форму окончательно графитируют. Если форма сделана из мягкой восковой композиции, и в особенности из пластилина, следует пользоваться мягкими беличьими кистями или ватными тампонами. Затем стенки полости гипсовой формы следует дополнительно графитировать довольно жесткой кистью, обращая главное внимание на узкие или глубокие детали рельефа. При графитировании ватным тампоном необходимо часто осматривать его рабочую поверхность: она может навощиться и повредить рельеф формы.

Наиболее трудно графитируются парафиновые формы, так как графит чрезвычайно плохо сцепляется с их поверхностью, вследствие чего требуется длительное графитирование. Парафиновые формы лучше графитировать кистью, а не тампоном, потому что парафин хрупок и при натирании склонен к отслаиванию.

При нанесении графита на пластилиновые формы или непосредственно на пластилиновые рельефы, а также на объемные скульптуры из пластилина их следует предварительно покрывать шеллачным лаком или нитролаком для создания тонкой пленки, предохраняющей поверхностный слой пластилина от повреждений при графитировании и от размывания электролитом.

Следует изготовлять пластилиновые барельефы на пластмассовой или стеклянной доске, создающей плоский фон.

Объемные скульптуры из пластилина, на которые наращивается металл, надо изготовлять на алюминиевых каркасах. Если опора каркаса выходит наружу, ее следует покрывать парафином или воском. По выступающую часть каркаса следует оставлять до конца гальванопластического процесса, так как каркасом можно пользоваться для подвески скульптуры в ванну. Только по окончании процесса выступающую часть каркаса отрезают ножовкой, а надрез плотно замазывают пластилином, покрывают электропроводящим слоем и затем наращивают металл в электролите.

Для нанесения графита на стеклянные, пластмассовые и другие материалы, на которые металл наращивают преимущественно в декоративных целях, можно пользоваться следующим приемом. Графитируемый материал предварительно покрывают тонким каучуковым или восковым слоем, для чего готовят 0,2–0,3-процентный раствор каучука или воска в чистом бензине и наносят его пульверизатором или кистью. После этого мягкой кистью тщательно наносят графит.

При наращивании металла на гигроскопичные материалы, например дерево, кружево, бумагу и т. п., предварительно пропитывают их парафином или воском.

Иногда приходится производить дополнительное подграфичивание форм, уже частично наращенных металлом. Дело в том, что в процессе гальванопластического осаждения металла на неметаллические формы иногда часть поверхности не затягивается металлом. Это может происходить по ряду причин: недостаточно плотное нанесение графита, неполное смачивание электролитом всей формы, смывание графита электролитом при загрузке форм, выделение пузырьков воздуха на форме и пр.

Обычно не покрываются металлом небольшие участки. Если, не устранив неполноту затяжки форм, вести дальнейшее наращивание, могут получиться значительные поры в толще металла Чтобы не допустить этого, формы следует заранее вынуть из электролита, промыть в проточной водяной ванне или в слабой струе воды и просушить незатянувшиеся места формы струей теплого воздуха или фильтровальной бумагой. Затем незатянувшиеся места надо подграфитить мягкой кистью, лучше торцовой, которая дает возможность производить графитирование не только поверхности формы, но и стенок небольших отверстий.

Применение ватных и марлевых тампонов для подграфичивания совершенно неприемлемо, так как волокна ваты или марли налипают на форму, что делает металл при дальнейшем наращивании шероховатым.

Формы, покрытые графитовым электропроводящим слоем, необходимо тщательно обдувать для удаления лишнего, не связанного с формой графита. Особенно тщательно следует обдувать формы со сложным глубоким рельефом.

Бронзирование

Способ образования электропроводящего слоя нанесением бронзового порошка менее распространен, чем графитирование, так как бронзовый порошок непрочно пристает к материалам, из которых обычно изготовляют формы для гальванопластики (за исключением пластилина или подогретых восковых композиций).

При помощи кисти натирают форму, затем 15—25-процентным раствором спирта полностью смачивают всю ее поверхность. Немедленно после смачивания сливают спирт с формы и наливают на нее подогретый до 30–35 °C раствор, состоящий из 6 г нитрата серебра и 50 г тиосульфата натрия. Когда окраска поверхности формы изменится, раствор сливают и наливают свежий.

После того как форма приобретет серый цвет, который больше уже не изменяется, последнюю порцию раствора сливают и форму тщательно промывают водой.

Серебрение

По другому способу для повышения смачиваемости форму предварительно промывают не менее 1–2 мин спиртом, затем 2–5 мин раствором следующего состава:

Промыв затем форму дистиллированной водой, приступают к серебрению. Предварительно готовят два раствора:

Перед работой смешивают 1 ч. массы раствора № 1 и 5 ч. массы раствора № 2 и наливают на форму. После того как раствор примет бурый цвет, его сливают, форму промывают дистиллированной водой и повторяют операцию серебрения вторично. По окончании серебрения форму сушат.

Можно покрывать форму и сульфидом серебра. Для этого обработанную хлоридом олова форму обливают (или смазывают кистью) раствором аммиачного серебра:

Смоченную форму просушивают и помещают в камеру с сероводородом или обдувают сероводородом в вытяжном шкафу.

Для получения паров сероводорода в фарфоровую чашечку насыпают кусочки сульфида железа и обливают хлорводородной кислотой. При обдувании форм из пульверизатора на дно пузырька наливают сульфат аммония и вставляют пульверизатор так, чтобы отводная трубка его была на некотором расстоянии от жидкости.

Под действием сероводорода на нанесенном слое аммиачного серебра образуется тонкая пленка сульфида серебра, обладающего довольно высокой электропроводностью.

Применяют также способ образования пленки сульфида серебра на поверхности шеллачного лака. Для этого форму покрывают тонким слоем лака и после просушки погружают в раствор (можно также наносить раствор кистью), состоящий из 4 ч. массы нитрата серебра и 6 ч. массы спирта. Влажную форму помещают в камеру с сероводородом или обдувают струей сероводорода.

Спиртовой раствор нитрата серебра размягчает поверхностный слой шеллака, благодаря чему серебро лучше держится на поверхности формы.

Меднение

Металлическую медь наносят на форму иными способами. Так, можно предварительно графитированную форму облить сперва 50-процентным раствором спирта для улучшения смачиваемости формы, затем 20-процентным раствором сульфата меди с добавлением 15-процентного раствора спирта ректификата. Обработанную таким образом еще влажную поверхность формы посыпают порошкообразными железными опилками, которые перемешивают мягкой кистью. Процесс повторяют 2–3 раза.

Другой способ заключается в контактном осаждении из аммиачного раствора глицератов меди. Для этого изделия обезжиривают, затем несколько уменьшают гладкость поверхности (стекло, например, обрабатывают шкуркой или травят плавиковой кислотой), чтобы улучшить сцепляемость с осаждаемым металлом. Для изделий из пластмассы рекомендуется протирка зубным порошком или оксидом магния, замешанными на 10—15-процентном растворе карбоната калия или другой щелочи. Для фарфоровых или стеклянных изделий рекомендуется погружение на 1–2 мин в слабый раствор плавиковой кислоты. После подготовки изделия тщательно промывают струей воды, погружают в 1-процентный раствор нитрата серебра на 5 мин и высушивают при 40–50 °C.

Предварительно изделие покрывают медным слоем, погружая его на 10–20 мин в подогретый до 25–35 °C состав, состоящий из раствора меди, 400 мл 3-процентного раствора гидроксида натрия, 200 мл восстановителя и, наконец, 800 мл формалина. Раствор имеет следующий состав:

Для приготовления восстановителя 100 г сахара растворяют при нагревании в 250 мл воды и прибавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Раствор подвергают продолжительному нагреванию, пока он не приобретет янтарный цвет. Затем его разбавляют водой до объема 1250 мл.

Изделие или формы, покрытые медью, тщательно промывают водой и загружают в электролитическую ванну.