Задача впаивания в стекло металлов, известна и хорошо проработана за эпоху применения вакуумных электронных приборов. В этой области, спаям стекла с металлами, предъявлялось еще и требование по вакуумплотности. В декоративном применении мы лишены столь суровых рамок, более того — некоторые незначительные дефекты могут выглядеть вполне симпатично. Тем не менее, общие принципы одинаковы. Прежде всего, общий принцип сплавления со стеклом — материалы должны иметь близкий КТР (коэффициент температурного расширения) иначе при остывании изделие разрушится от внутренних напряжений.
Существуют стекла имеющие КТР близкий к некоторым металлам — «платиновые» и «молибденовые». В них хорошо и без напряжений впаиваются соответственно платиновые и молибденовые нетолстые проволочки, служащие в основном электрическими токопроводами. Стекла эти прозрачные и применяются при изготовлении лабораторных приборов.
С некоторыми другими металлами, ситуация облегчается тем, что им можно придать очень малую толщину (в обычных случаях это десятые доли миллиметра) при которой за счет его, металла упругости, внутренние напряжения создаваемые в стекле весьма незначительны. Так дело обстоит с тонкими медными проволоками и фольгой.
Медь — металл недорогой и распространенный, существует много способов его декоративной обработки, среди которых можно выделить травление — растворение незащищенных участков меди в специальных химикатах. Процесс позволит получить плоский рисунок на медной фольге пригодный для впаивания в стекло. Более того, в последнее время в широком распространении появились . Процессы эти распространены в среде радиолюбителей (изготовление шкал, передних панелей приборов, а главное — печатных плат) и хорошо отработаны. Применение их позволит обогатить арсенал мастера-стекляшечника.
Ниже, представлены результаты эксперимента по «ручному» изготовлению простого рисунка из медной фольги и впаиванию его между двух стекол.
Здесь применены стекла для фьюзинга (декоративного спекания в специальной печи) с одинаковым КТР (96) и температурой плавления 720…730 °С. Можно применять любое ровное, относительно легкоплавкое стекло с одинаковым КТР (обеспечить который проще всего отрезав заготовки от одного листа), скорректировав температуру спекания.
Омеднение
Для удобной работы следует сделать заготовку, омеднить стеклянную подложку — наклеить кусочек медной фольги на стекло. Одна из заготовок оклеена фольгой с применением канцелярского силикатного клея (жидкое стекло), две других — кусочками широкой медной ленты с липким слоем китайского производства (для применения в электронике, можно применять в витражной технике Тиффани). Медная фольга должна иметь ровную поверхность без вмятин, допускается окисленная поверхность.
Принципиальная возможность вплавления «оберточной» медной ленты с медным слоем была опробована заранее на отдельной стекляшке.
Кусочек медной липкой ленты вплавлен между двумя полосками желтого прозрачного стекла. По цвету меди видно, что лента отлично впаялась в стекло. Единственный момент — довольно много газовых пузырьков (с обратной стороны), вероятно образующихся при сгорания клея.
Вырезанные заготовки стекла обезжириваются. Липкая медная лента наклеивается очень просто — снимается защитный слой, накладывается на стекло, разглаживается. Здесь применена лента шириной 8 мм.
Из обычной, не липкой медной фольги вырезается кусочек подходящего размера. Одна из сторон зачищается от окислов очень мелкой шлифовальной шкуркой («нулёвкой» - крупностью 1500…2000). Если фольга очень тонкая, чтобы ее не смять, лучше все движения шкуркой делать в одну сторону. Вероятно, удобнее будет участок фольги вначале зачистить и лишь потом вырезать.
На стекляшку наносится немного силикатного клея и равномерно распределяется тонким слоем (пальцем), заодно можно мазнуть и зачищенную сторону фольги. Силикатный клей довольно жидкий, лучше нанесённое немного подсушить. Приложить одно к другому, разгладить, прижать (положить сверху небольшой груз). Можно через бумажечку, можно через полиэтиленовую пленку. Быстрее приклеится если весь пакет поместить в теплое место.
После полного высыхания заготовки разбираем пакет, счищаем некрупной шлифовальной шкуркой прилипшую к выступившему клею прокладочную бумагу или пленку.
К зачищенной фольге не допускается касаться пальцами — держать заготовку следует только за торцы. Удобно одеть на не рабочую руку тонкую чистую перчатку. Тем не менее, перед самым нанесением рисунка лучше еще разик счистить окислы ученической резинкой. Оставшиеся после чистки козявки смести чистой малярной кистью.
Нанесение рисунка
Здесь применен ручной способ нанесения. Рисунок выполняется составом стойким к травильному водному раствору химикатов. Лучший — асфальтовый (битумный) лак. Нужна небольшая вентиляция, рисунок выполняется рейсфедером (металлическим или стеклянным), растворяется ацетоном. Удобные самодельные рейсфедеры получаются из медицинских игл. Битумный лак при необходимости сгущают — наливают в небольшую емкость и дают испариться части растворителя.
Существуют также специальные фломастеры для рисования печатных плат (радиолюбительские магазины), и «промышленные» и водостойкие маркеры. Стойкость чернил последних к травильному раствору нужно проверять практически.
Здесь применен «лаковый» маркер с металлической емкостью — ручкой.
К его недостаткам следует отнести относительно высокую стоимость и довольно толстый след.
Сохнет маркер в течении нескольких минут
Травление
Существует ряд травильных растворов пригодных для растворения меди. Опуская рецепт с труднодоступной ныне азотной кислотой, все равно имеем три хороших раствора почти на любой вкус.
Самый недорогой — медный купорос с поваренной солью. Работает не особенно быстро, но с подогревом раствора, процесс сильно оживает.
Хрестоматийный — водный раствор хлорного железа. Всем хорош, но нужно искать в радиолюбительских магазинах, стоит дороже, изрядно красится.
Травильный раствор для барышень (кисейных) — перекись водорода с лимонной кислотой. Недостаток один — дорого.
Для травления мелочей очень удобно использовать мягкие пластиковые пищевые контейнеры с герметичной крышкой — в них можно раствор приготовлять, хранить и травить некрупные заготовки.
В процессе травления на поверхности меди образуются продукты реакции, затрудняющие доступ свежего раствора к меди. Их можно смывать покачиванием, подвешиванием заготовки вниз медью, организацией небольших волн в кювете. Очень удобно взбадривать процесс барботированием — нужен небольшой аквариумный компрессор, шланг от которого без всяких распылителей (удобнее мыть) помещается и фиксируется в толще раствора. Создаваемые этим бормотажем небольшие волны раствора очень ускоряют процесс.
Ускоряет травление и подогрев — удобно греть электричеством, небольшой мощностью (пластиковая емкость), на фото выше, моя кювета стоит на теплой (около 60°С) дровяной плите.
Заготовки следует периодически доставать и осматривать. На фото ниже видно, что тонкая фольга ленты почти вытравилась, фольга, приклеенная силикатным клеем значительно большей толщины — ей еще долго.
После полного растворения незащищенной меди заготовка вытаскивается и споласкивается чистой водой, сушится.
Стирание защитного лака, клея
На стеклянной заготовке остался слой клея, коим была приклеена удаленная часть меди (прямоугольнички с грязными краями на фото выше). Заодно следует удалить и защитный слой маркера (лака). Заготовка оттирается тряпичным тампоном смоченным ацетоном. Штатный клей липкой медной ленты не особенно прочен, и чтобы не повредить наш медный рисунок эти заготовки промывал небольшой малярной кистью.
Остатки силикатного клея также отмываются ацетоном. Здесь пришлось потереть, заодно отковырял лишнее на рисунке.
Впаивание в стекло
Происходит по технологии «фьюзинг» — в специальной печи со сложным контроллером. значительно проще, с простым контроллером (приходится управлять процессом вручную по таймеру). Более того, вполне можно обойтись и муфельной печью общего назначения. Специальный керамический тигель для микроволновой печи в данном случае не применим — металлы нельзя помещать в микроволновку.
Заготовки разложены на поду печи на кусочке «керамической бумаги». В порядке эксперимента несколько украсил медный рисунок крошками цветного стекла с таким же (96) КТР, накрыл кусочком прозрачного фьюзингового стекла. Заодно решил доплавить предыдущий эксперимент с желтым стеклом (фольга немного выглядывала с одного края).
Укладка крупного острого осколка в заготовку помеченную стрелочкой была ошибкой — острый осколок внутри растаял первым, и на нем наклоненное верхнее стекло сползло и сплавилось с рыжей стекляшкой.
Для некрупных стекляшек в моей печи температурный профиль таков — нагрев до 720°С — 1 час, 2…5 мин выдержки, резкий сброс температуры до 520°С (приоткрыванием крышки печи), выдержка при 520°С — 1.5 часа, остывание вместе с печью до комнатной температуры.
Результаты эксперимента, выводы
Посмотрим, что у нас получилось.
Рисунок из липкой медной ленты впаивается неплохо, но нужно принимать меры по выходу пузырьков газа от сгорающего клея, иначе они (и много) остаются в стекле.
Вкладывание крошек стекла между низом и верхом, хотя и способны сами стать причиной образования пузырьков, позволяют дольше стеклам не слипнуться и успеть выйти газам.
Несмотря на съехавшее верхнее стекло, видно, что неповрежденные рисунки впаялись, пузырьков очень мало.
Лучше всего удался рисунок из более толстой фольги приклеенной на родственном стеклу силикатном клее (жидкое стекло).
, март, 2019 г.