ГЛАВА IV
НАНЕСЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ НА ФОРМЫ

СПОСОБЫ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

  Материалы, из которых изготовляются формы для гадьвано-пластического наращивания металла, являются диэлектриками, поэтому для создания на их поверхности электропроводящего слоя требуется специальная обработка.
  Чтобы наносимый слой не ухудшал точность гальванорепродукции, он должен быть очень тонким.
  Электропроводность можно придать механическим натиранием или химическим путем. Проводящие слои для гальванопластических форм см. также на стр. 183.
  Наиболее распространенным и дешевым материалом для механического нанесения электропроводящего слоя (натиранием) является графит; применяются и порошкообразные металлы: медь, бронза, серебро и золото.
  Химический способ придания электропроводности заключается в выделении на поверхности формы меди, серебра или золота из их солей.
  Применяется также способ нанесения металла в вакууме катодным распылением или испарением в вакууме.

Механические способы

ПОДГОТОВКА ГРАФИТА

  Существует несколько сортов графита; наиболее приемлем для создания электропроводящего слоя на формах чешуйчатый графит.
  Применяемый для натирания форм графит должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4408—48, отличаться чистотой, не иметь посторонних примесей, не быть крупночешуйчатым или матовым (матовый графит — землистый или так называемый сажевый — можно употреблять только как наполнитель 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 окислы железа, для чего замешивают в сметанообразную массу с водой и добавляют соляной кислоты; через сутки графит осаждается на дно сосуда. 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 мм². 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, в отличие от меди, бронзы, серебра и золота, имеет значительно удельное сопротивление. При небрежном графитированин омическое сопротивление графита может еще более возрасти. Его следует наносить плотным слоем, чтобы частицы графита хорошо соприкасались между собой.
  Для повышения электропроводности графита, что ускоряет наращивание первого слоя металла, применяют химические способы обработки графита.
  По одному из них графит смешивают с эфирным раствором азотнокислого серебра и после нанесения на форму подвергают действию яркого света.
  Можно заранее обработать графит серебром; смешивают его с раствором азотнокислого серебра в дистиллированной воде, затем сушат, разрыхляют и насыпают на помещенное под источником света стекло, на котором перемешивают. Азотнокислое серебро восстанавливается до металлического, обволакивая каждую частицу графита.
  Более эффективный способ обработки заключается в том, что графит, смоченный азотнокислым серебром, подвергают прокаливанию, для чего 100 г предварительно обработанного графита разводят в виде суспензии в растворе 10 — 15 г азотнокислого серебра в 200 г дистиллированной воды. Высушив графит, прокаливают его при красном калении в закрытом тигле. После охлаждения такой прокаленный «серебряный графит» разрыхляют и снова просеивают через мелкое сито.
  Аналогичным образом получают «золоченый графит»: 100 г обработанного и просеянного графита замешивают с 0,2 г хлористого золота в 200 г серного эфира, затем сушат и подвергают действию яркого света.
  Существует прием обработки графита и после графитировання гальванопластических форм. В густую пастообразную водную суспензию графита вводят азотнокислое серебро и после нанесения на форму подвергают действию сероводорода; азотнокислое серебро переходит в сернистое.
  Можно добавлять порошкообразное серебро и непосредственно к графиту. Для получения такого серебра можно пользоваться контактным способом: 2 — 3 г азотнокислого серебра растворяют в 1 л дистиллированной воды и в раствор бросают кусочки меди, на которой выделяется металлический порошок серебра. Раствор следует взбалтывать для освобождения кусочков меди от уже выпавшего на нее порошка серебра, затрудняющего дальнейшее выделение. По окончании реакции раствору дают отстояться до выпадения на дно всей взвеси серебра. Затем жидкость сливают, а порошок металлического серебра несколько раз промывают водой, сушат и добавляют к графиту.
  Существует также способ предварительного опыления тонкого слоя графита серебром или золотом в камере катодного распыления металла.

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 защищать форму от возможного соприкосновения с металлической державкой 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 озокеритом, или восковые формы лучше графитировать, когда они еще не совсем остыли: тогда сцепляемость частиц графитовой пудры с полостью формы значительно повышается. Для этого производят графитирование в два приема. Предварительно еще теплую форму осторожно припудривают ватным тампоном, нанося графит в избытке, затем, по охлаждении формы, ее окончательно графитируют.
  Если форма приготовлена из мягкой восковой композиции и в особенности из пластилина, следует пользоваться мягкими беличьими кистями или ватными тампонами.
  Гипсовые формы после пропитки озокеритом можно в теплом виде припудривать тампоном. По охлаждении формы можно втирать в нее графит ватным тампоном. 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: навощившись, тампон может 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 па пластилиновые рельефы, а также на круглую скульптуру из пластилина поверхность следует предварительно покрывать шеллачным лаком для создания тонкой пленки, предохраняющей верхний слой пластилина от повреждений при графитировании и от размывания электролитом.
  Следует рекомендовать скульптору изготовлять пластилиновые барельефы на пластмассовой или стеклянной подложке, создающей плоский фон.
  Круглую скульптуру из пластилина, на которую наращивают металл поверх пластилина, надо изготовлять на алюминиевых каркасах. Если опора каркаса выходит наружу, ее следует покрывать парафином или воском. Но выступающую часть каркаса следует оставлять до конца гальванопластического процесса, так как каркасом можно пользоваться для подвески скульптуры в ванне. Только по окончании процесса выступающую часть каркаса отрезают ножовкой, а надрез плотно замазывают пластилином, покрывают проводящим слоем, затем наращивают тонким слоем металл, подвешивая в электролит на медной проволоке.
  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 0,1 — 0,3 - процентный раствор каучука или воска в чистом бензине и наносят его пульверизацией, окунанием 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. Так, например, кружева и ткани, подвергаемые гальванопластическому наращиванию, нужно предварительно натягивать на каркас из жесткого электропровода с хлорвиниловой изоляцией, затем пропитывать окунанием в расплавленный парафин или воск. Далее для удаления лишнего воска или парафина ткань или кружево кладут между слоями папиросной или тонкой писчей бумаги и проглаживают утюгом. Затем еще в теплом виде припудривают их графитом, натирают жесткой кистью и обдувают воздухом (при помощи меха или от компрессора) для удаления несвязанного графита.
  Графитирование форм из гуттаперчи, целлулоида, дерева и других твердых материалов не отличается от графитирования гипсовых, форм: графит втирают ватным тампоном с последующей обработкой кистью.
  Способ графитирования форм для гальванопластического репродуцирования скульптуры не механизирован, так как формы, снятые со скульптур, обычно глубоко и резко профилированы, вследствие чего в каждом случае требуется индивидуальная ручная обработка графитом. Для опыления крупных форм в отдельных случаях можно использовать пескоструйный аппарат, нанося графит сжатым воздухом на стенки полости формы, предварительно покрытые медленно сохнущим шеллачным лаком. Опыление форм графитом производят в изолированной камере. Но при таком способе покрытия графитом расход его значительно повышается. После графитирования пульверизацией формы приходится дополнительно обрабатывать — вручную уплотнять нанесенный слой графита. Для графитирования форм с низким рельефом можно использовать специальный станок, применяемый для тех же целей в полиграфической промышленности (рис. 24).

  На чугунной станине 5 станка расположено графитирующее приспособление, которому сообщается возвратно-поступательное движение кривошипным механизмом 4. Приспособление смонтировано на раме 3, движущейся по направляющим 1, В раме укреплены щетки из мягкого волоса. Между направляющими имеется стол 2, на который устанавливают и крепят обрабатываемую форму. Графит подают вручную; в процессе графитирования он ссыпается с формы сквозь отверстия в столе в наклонный сборник.
  Рабочая часть станка закрывается кожухом, что предохраняет от распространения графитовой пыли.
  Для ручного графитирования наиболее целесообразно пользоваться специальным ящиком со смотровым стеклом и отверстиями для рук, снабженными нарукавниками (рис. 25).

  В процессе гальванопластического осаждения металла на неметаллические формы бывает, что часть их поверхности — обычно небольшой участок — не затягивается металлом (это может происходить по ряду причин: недостаточно плотному нанесению графита, неполному смачиванию электролитом всей формы, смыванию графита электролитом при загрузке форм, выделению пузырьков воздуха на форме и пр.). 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 слабой струе воды или в проточной водяной ванне и просушить незатянувшиеся места формы струей теплого воздуха или фильтровальной бумагой. Затем в незатянувшихся местах надо произвести местное графитирование формы мягкой кистью, лучше торцовой, которая дает возможность производить покрытие графитом не только выступающих частей формы, но и углублений в ней.
  Применение ватных и марлевых тампонов для такого дополнительного графитирования совершенно неприемлемо, так как волокна ваты или марлевые нити налипают на форму, что делает металл при дальнейшем наращивании шероховатым.
  Формы, покрытые графитовым электропроводящим слоем, необходимо тщательно обдуть воздухом при помощи меха или от компрессора для удаления лишнего, не связанного с формой графита; особенно тщательно следует обдувать формы со сложным глубоким рельефом.

НАНЕСЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

  Способ образования электропроводящего слоя нанесением бронзовых порошков менее распространен, чем графитирование, так как бронзовые порошки прочно пристают только к пластилину или подогретым восковым композициям, но не к материалам, из которых обычно изготовляют формы для гальванопластики. Исключение составляет серебряный порошок, который связывается сравнительно прочно с любым материалом форм.
  Бронзовые порошки предварительно обезжиривают в эфире, затем при помощи кисти натирают ими форму, после чего 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° раствор, состоящий из 6 г азотнокислого серебра и 37,5 г цианистого калия в 1 л дистиллированной воды. Когда окраска поверхности формы изменится, раствор сливают и наливают свежий. После того как форма приобретает серый цвет, который больше уже не изменяется, последнюю порцию раствора сливают, а форму тщательно промывают водой.
  Для нанесения серебряного порошка можно пользоваться суспензией порошкообразного серебра, наносимого тонким слоем мягкой кистью или непосредственным натиранием сухого порошка на формы. Для приготовления порошкообразного серебра используется азотнокислое серебро. Для этого растворяют 1 вес. часть азотнокислого серебра в 20 вес. частях воды и постепенно вливают в раствор азотнокислого серебра раствор поваренной соли; образовавшийся творожистый осадок хлористого серебра отделяют от жидкости деконтацией или фильтрованием и несколько раз промывают водой; промытый осадок хлористого серебра затем заливают 5 - процентным раствором серной кислоты, в этот же сосуд бросают кусочки цинка.
  В процессе восстановления хлористое серебро превращается в тончайший порошок серебра. По восстановлении хлористого серебра в металлическое его отделяют от жидкости, промывают водой и затем используют в виде жидкой пасты или порошка, наносимого на металлизируемые формы.
  К способу механического нанесения металлического слоя относится также выклеивание полости формы свинцовой, латунной или алюминиевой фольгой, накладываемой на нитролак или шеллачный лак. Этот способ пригоден только при репродуцировании скульптур с грубой фактурой. При репродуцировании таких скульптур для создания электропроводящего слоя можно пользоваться и расплавленным алюминием, наносимым распылением на поверхность полости формы равномерным и тонким слоем. Слой алюминия, переходящий при этом способе на готовую металлическую скульптуру, стравливается в горячем едком натре. Для растворения алюминия берется водный раствор едкого натра 200 г/л. Для силумина концентрация едкого натра берется 400 г/л, для дюралюминия — 500 г/л. Кроме того, алюминий и силумин могут быть растворены в 30 - процентной соляной кислоте, подогретой до 30 — 40°.
  Способом распыления можно также наносить электропроводящий слой из латуни, которую оставляют на готовой металлической скульптуре, что придает ей цвет бронзы.