|
|
Нанесение иризирующего слоя может
быть произведено как непосредственно у печи в момент формования изделия, так
на уже законченные, прошедшие процесс отжига изделия. В этом случае изделия
разогреваются в специальной муфельной печи до необходимой температуры (обычно
градусов на 15— 20 ниже начала размягчения стекла).
После этого изделия переносятся в печь, внутренняя полость
которой заполнена парами иризирующего вещества.
Разновидностью иризации является нанесение тонких
металлических пленок на поверхность изделия под разряжением — вакуумная иризация.
Этот метод основан на том, что некоторые соли металлов испаряются при высоких
температурах, если их поместить в камеру с пониженным давлением. При этом
степень внедрения частичек вещества зависит от величины разряжения камеры.
При высоком разряжении молекулы испаряемого вещества, не теряющие
кинетической энергии (на столкновение с молекулами воздуха), глубоко
внедряются в поверхностные слои размягченного стекла. Толщина иризирующего
слоя прямо пропорциональна величине разряжения камеры п времени нахождения в
ней. Обычно толщина его составляет от ОД до 0,4 мкм. Камера для
термовакуумной иризации состоит из установки получения глубокого вакуума и
испарительного устройства иризирующего вещества ( 143).
Нанесение опалесцирующего слоя. Кроме иризации для
декорирования художественных изделий из стекла применяют нанесение
опалесцирующего слоя. Для этого на поверхность изделия наносят тончайший слой
специального состава, который после обжига в проходящем свете дает слабую
окраску, а в отраженном — ярко выраженную опалесценцию.
Состав опалесцирующего слоя, мае. ч.: азотнокислый висмут
— 10; канифоль — 30; лавандовое масло — 75. Приготовление состава заключается
в том, что 10 частей азотнокислого висмута растворяют в 30 частях
расплавленной канифоли, добавляют 40 мае. ч. лавандового масла, после
остывания массы добавляют еще 35 мае. ч. масла.
Возможно применение для этих целей и других металлических
соединений. Так, добавление ОД—1 мае. ч. препарата жидкого золота значительно
увеличивает опалесценцию.
В специальной литературе имеются и другие рецепты
опалеспирующих составов. Один из них приготовляют смешиванием эмульсии,
полученной при варке канифоли с водным раствором металлических солей. Осадок
в виде резинатов фильтруется, промывается и высушивается при температуре
35...40°С, растворяется в скипидаре при лавандовом масле и наносится кистью
на стекло. Таким образом, в данном случае соли металлов висмута, свинца,
железа, реже никеля и кобальта вначале переводятся в резинаты, т. е. растворы
солеti в канифоли, затем из них составляется необходимая масса. Для
увеличения стойкости слоя добавляют пеболыпие количества борной кислоты.
Поверхность изделия покрывается достаточно толстым слоем состава,
высушивается и обжигается в печи с восстановительной средой. После обжига
состав счищается и смывается. На интенсивность опалесценции влияют как
состав, так и газовый режим печи и время обжига.
Чем выше содержание солей или резинатов металлов в
составе, чем дольше проходит пропесс обжига, тем глубже проникают они в толщу
стекла и тем интенсивнее окраска и эффект опалесценции. В связи с тем что
молекулы солей металлов проникают только в верхние слои стекла, такие изделия
можно дополнительно обрабатывать травлением или пескоструйным аппаратом.
Протравное окрашивание происходит за счет диффузии в
верхние слои стекла изделия ионов серебра или меди, поступающих из пасты, содержащей
соли этих металлов, предварительно нанесенной на поверхность изделия.
Окраска, получаемая в этом случае, всегда прозрачна и ее интенсивность
зависит от состава металлических соединений, теплового режима обжига и
химического состава стекла. В случае окрашивания стекла солями серебра
применяют пасту, состоящую из смеси солей серебра п наполнителей. В качестве
солей употребляют азотпокислое серебро AgN03, содержащее 65% чистого серебра;
хлористое серебро AgCl — 75% серебра; углекислое серебро AgCOe с содержанием
серебра до 80%. Соли смешивают с тонкоизмельченными и просеянными через сито
400 отв/см2 наполпителямп, что соответствует размеру зерен не более 50 мкм.
Предварительно наполнители тщательно просушивают. Последние не участвуют в
реакции, а лишь способствуют равномерному распределению красителя. Для связи
в пасту добавляют декстрин, гуммиарабик, сахар, скипидарное масло и другие
вещества. Возможно добавление к смеси терпентинового масла, спирта или
дамарного лака, которые в процессе обжига дают продукты, обладающие
восстановительными способностями, и тем самым оказывают благотворное влияние
на интенсивность окрашивания. В случае с водной пастой эту роль играет
декстрин или какой-либо другой клей.
Примерный процесс составления пасты: 20... 30 г AgN03 растворяют в небольшом количестве кипящей воды, куда вливают 20...30 мл концентрированной
НС1. На дне сосуда выпадает осадок AgCl, который смешивают с наполнителем в
соотношении 1 :5, добавляют нужное количество водноклеевого раствора.
Наиболее выгодно применять углекислое серебро (1:3), а также хлористое
серебро (1:5). Соотношение серебра и наполнителя колеблется от 1 : 10 до 1:1,
оптимально 1 : 5.
Паста хорошо перемешивается, перетирается и наносится па
поверхность изделия кистью. Сушка пасты производится при 90... 100°С.
Часто пасту приготавливают на скипидаре или скипидарном
масле. В данном случае готовый порошок AgCl (10...15 мае. ч.) растирают на
скипидаре, смешивают с наполнителем (100... 110 мае. ч.). Иногда в
приготовленный таким образом состав добавляют 5...10 мае. ч. медного
купороса. Состав доводят до необходимой консистенции с добавлением скипидара
и наносят на изделие.
При концентрации соли серебра и наполнителя 1 :5 в стекло
переходит не более 10% серебра, остальное остается в пасте и смывается после
обжига. Смытую пасту с добавлением свежей смесп можно употреблять вновь.
Добавки в небольших количествах BaS04, ТЮг. пиролюзита, оксидов железа
благотворно рлияют на интенсивность окраски даже при уменьшении доли серебра.
Обычно глубина диффузии ионов серебра колеблется от 0,15 до 0.23 мм. У легкоплавких стекол глубина дпффузии больше, у тугоплавких меньше.
В зависимости от температуры обжига и его
продолжительности ионы серебра могут проникать на разную глубину и в
зависимости от этого изменяется интенсивность окраски. По мере выдержки
изделий в печи происходит укрупнение частиц серебра и окраска может дойти до
определенной степени заглу- шенности. Температура обжига обычно колеблется от
550 до 570°С и проводится в течение 2...3 ч. Толщина протравы, выдержанной в
течение 3 ч, в 9 раз больше, чем если изделие выдерживалось всего 1 ч.
Медная протрава. Для получения красного цвета обычно
применяют пасту, состоящую из смеси медного купороса или окиси меди с
наполнителем, клеем и водой и небольшим количеством сахара. Приводим
некоторые рецепты пасты, мае. ч.: I. Безводный медный купорос — 100;
огнеупорная глина — 30; водноклеевой раствор по потребности; II. Безводный
медный купорос — 100; охра — 50; водноклеевой раствор по потребности; III.
Оксид меди — 100; ©хра — 30...50; водноклеевой раствор по потребности. Пасту
наносят толщиной от 0,5 до 1 мм и по возможности равномерно, так как при
неравномерном покрытии получается неравномерное окрашивание. Высушенные
изделия подвергают трехкратному обжигу. Диффузия ионов происходит уже при
первом обжиге, который происходит в муфеле при температуре 600...630°С.
Первый обжиг происходит в воздушной, окислительной среде. После обжига пасту
удаляют с поверхности изделия теплой водой (если необходимо ее размачивают в
течение 1 ч и более). Изделие приобретает лимонно-желтую окраску. В процессе
второго обжига, который происходит в восстановительной среде, ионы меди
восстанавливаются в коллоидные частички меди и частично в металлическую медь.
В зависимости от размера коллоидных частиц меди зависит глубина цвета. Для
того чтобы создать в муфеле восстановительную среду, используют древесный
уголь или каменный уголь. При этом стекло приобретает в отраженном свете
черный цвет, а в проходящем темно-зеленый . Третий, окончательный обжиг
придает стеклу ярко-красный оттенок. Этот обжиг, как и второй, происходит в
восстановительной среде. Обжиг необходимо проводить по возможности быстро,
иначе изделие может приобретать за счет восстановления металла некоторую
опалесценцию. В течение 1 ч температуру поднимают до 550...570°С, затем
следует получасовая выдержка. Охлаждение должно быть более медленным для
предотвращения возникновения в изделиях остаточных напряжений.
Если после второго обжига цвет стекла получился не черным,
а зеленым, то в результате третьего обжига цвет может получиться не красным,
а темно- желтым или оранжевым до светло- красного и т. д.
После обжига паста размачивается, счищается щеточкой, а
изделие промывается водой.
На нвет стекла существенным образом влияет его состав.
Так, известково- натриевые стекла мало пригодны, они дают неустойчивую
окраску. Не рекомендуется окрашивать стекла, имеющие в своем составе барий
или свинец. Хорошие результаты достигаются при введении в состав
протравливающей пасты небольших количестве (от 2 до 6%) оксидов калия (К20),
магния (MgO), цинка (ZnO) и борного ангидрида (В203).
Диффузионное окрашивание требует строжайшего соблюдения
технологии, при нарушении которой изделия получают некачественную окраску.
Так, при избытке восстановительных газов в печи медь может восстановиться до
прозрачной пленки. Перепады температуры в печи, грубо размолотые компоненты
пасты, чрезмерная ее толщина на изделии — все это приводит к неравномерной
прокраске стенок изделия. Диффузионное окрашивание могут дать лишь серебро
или медь, так как другие металлы не проникают в стекло. Однако при помощи
различных комбинаций можно получать другие цвета. Например, зеленый цвет
получается при окрашивании голубого стекла серебром. Можно также окрашивать
часть поверхностей изделия медью, а другую серебром, такое сочетание цветов
позволяет получать дополнительный декоративный эффект. Для того чтобы
получить участки стекла, не затронутые цветом протравы, употребляют
специально разработанные для этого защитные покрытия: смесь сажи с глиной в
соотношении 1:1 с добавкой дамарного лака, разведенного на скипидаре.
Защитное покрытие можно наносить кистью, печатью и другим способом.
Необходимо лишь помнить, что если протравливающая смесь разведена на воде, то
защитное покрытие должно быть разведено на скипидаре, и наоборот.
Поверхностный слой изделия, полученный таким образом, может быть удален
пескоструйным аппаратом, травлением или матовой гравировкой. Это дает
возможность получать переход от ярко-красного до бледно-желтого тона. Черная
медная протрава, обработанная слабой кислотой, способна дать оттенки от
черного цвета через оранжевый — до желтого.
Декорирование стекла живописью и протравами имеет не
только сходные моменты (оба вида декорирования относятся к термическим
способам декорирования изделий), но и глубокие различия. Так, в случае
применения живописи, декоративные покрытия наносятся на поверхность изделий в
виде определенного слоя красок, которые хотя и имеют в своем составе флюсы,
т. е. легкоплавкое стекло, все же в основном состоят из оксидов различных
металлов. И так как химический состав стекла резко отличается от химического
состава красок, то и нанесение красочного слоя на поверхность стекла в
какой-то мере чужеродное явление. Силикатные краски в этом случае, соединяясь
со стеклом, не влияют на его химический состав. В связи с этим нанесение
красочного слоя на стекло, всегда несет в себе потенциальные условия
увеличения количества бракованных изделий, что выражается в растрескивании
красочного слоя (образование цека), которое происходит по причине не только
совпадения коэффициентов термического расширения стекла и красок. Иное дело
мы имеем в случае применения цветных протрав. Здесь происходит проникновение
ионов серебра и меди в толщу стекла с одновременным выходом из него ионов
щелочных металлов. Окрашивая поверхность стекла, ионы серебра и меди изменяют
его химический состав. Толщина окрашенного слоя определяется глубиной
проникновения ионов серебра или меди. Химический состав стекла, среда в
обжигающей печи, продолжительность и температура термообработки являются
исходными факторами глубины и окраски поверхности стекла.
Слой стекла, окрашенный с помощью диффузии серебра или
меди, заметно улучшает его свойства. Так, благодаря тому, что ионы натрия,
легко вымываемые водой, заменяются ионами металлов, в значительной степени
повышается химическая устойчивость стекла. По этой же причине повышается
механическая прочность изделий. Однако наладить массовое изготовление
изделий, декорированных методом диффузии на заводах весьма сложно. Протрава,
как правило, применяется лишь при изготовлении уникальных изделий или изделий
небольших серпй.
|