Способ воспроизведения авторских рисунков на металлографской доске методом углубленной гравюры
METHOD OF REPRODUCING AUTHOR DRAWINGS ON AN METALLOGRAPHIC BOARD BY THE METHOD OF INTAGLIO PRINT

Изобретение относится к искусству графики и может быть использовано для воспроизведения авторских рисунков на металлографской доске методом углубленной гравюры.
Известен способ воспроизведения авторских рисунков пером и кистью на металлографской доске методом углубленной гравюры включающий выполнение на поверхности доски авторского рисунка, защиту доски химически стойким лаком, удаление рисунка, углубление обнаженного на месте рисунка металла травлением, удаление защитного лака, печатание оттисков известным способом. [Зорин Л.Н. Эстамп: Руководство по графическим и печатным техникам. - М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2004. - С. 96].
Недостатком способа является невозможность использования для доски оцинкованной стали. Известно, что очередность реагирования контактирующих металлов с травильным раствором определяется их электродными потенциалами. В первую очередь будет травиться тот контактирующий металл, который обладает более отрицательным потенциалом, то есть цинк, и пока компромиссный потенциал коррозионной пары при травлении не достигнет значения потенциала стали, последняя не будет подвергаться травлению.
Известен способ воспроизведения авторских рисунков на металлографской доске методом углубленной гравюры, включающий выполнение на поверхности доски, имеющей электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, авторского рисунка, осаждение на поверхность доски свободную от рисунка защитного слоя из меди или ее сплава, удаление рисунка, углубление обнаженного на месте рисунка металла травлением в растворе, обеспечивающим растворение металла основания преимущественно вследствие реакции контактного обмена с ионами меди, удаление защитного слоя, печатание оттисков. [Пат. 2696576 РФ, СПК B41N 1/06. Способ воспроизведения авторских рисунков на металлографской доске методом углубленной гравюры и травильный раствор для его осуществления. / С.Г. Каплунов. - №2019103499; заявл. 07.02.2019; опубл. 06.08.2019, Бюл.№22].
Недостаток способа заключается в невозможности использования для доски оцинкованной стали. Это ограничение вызвано особенностями травления контактным обменом. Известно, что чем более отрицательнее потенциал одного металла относительно другого, тем активнее этот металл растворяется в растворе соли другого металла. Так как потенциал цинка отрицательнее потенциала стали, скорость его травления вследствие контактного обмена с ионами меди больше скорости травления стали, что приводит к сильной коррозии в продольном направлении по поверхности раздела слоев медь-цинк и изменению контуров рисунка. Другой недостаток способа в том, что при травлении контактным обменом на поверхности защитного слоя осаждается медь, изменяющая шероховатость поверхности, поэтому после травления защитный слой необходимо удалять или полировать, что повышает трудоемкость.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача снизить трудоемкость способа и обеспечить возможность воспроизведения авторского рисунка на доске изготовленной из оцинкованной стали.
Поставленная цель достигается тем, что в способе воспроизведения авторских рисунков на металлографской доске методом углубленной гравюры, включающем выполнение на поверхности доски, имеющей электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, авторского рисунка, осаждение на поверхность доски свободную от рисунка защитного слоя из меди или ее сплава, удаление рисунка, углубление обнаженного на месте рисунка металла травлением в растворе, обеспечивающем растворение металла основания преимущественно вследствие реакции контактного обмена с ионами меди, удаление защитного слоя, печатание оттисков, углубление обнаженного на месте рисунка металла осуществляют травлением в растворе не травящим защитный слой.
Использование для травления доски раствора не оказывающего разрушающего действия на защитный слой значительно изменяет процесс травления, что позволяет снизить трудоемкость способа и использовать для изготовления доски оцинкованную сталь. Обусловлено это следующим.
При травления доски, выполненной из оцинкованной стали с сформированным на ее поверхности защитным слоем из меди, на начальном этапе площадь цинкового слоя равна площади стали и сталь защищена от действия травильного раствора механически и анодно. Медный слой в электрическом контакте с цинковым образуют гальваническую пару с весьма значительной разницей потенциалов, в которой цинк является анодом и интенсивно растворяется. После полного растворения цинка на месте удаленного рисунка, площадь цинкового слоя становится меньше площади стали и равной площади слоя меди. В образовавшейся трехэлектродной системе медь-цинк-сталь, потенциалы меди и цинка выравниваются, промежуточный электрод изменяет свою полярность, переходит в катодное состояние и перестает растворятся, а сталь оказывается анодом и начинается ее растворение. Подтверждением предположения является тот факт, что подтравливания цинка под защитным слоем меди не наблюдается. В результате растворение стали протекает по двум механизмам - химическому и электрохимическому с высокой скоростью и небольшим боковым подтравливанием, что позволяет воспроизводить авторский рисунок на оцинкованной стали с высокой точностью.
Не реагируя с травильным раствором, защитный слой не изменяет шероховатость поверхности после травления, следовательно можно изначально осадить на доску медь или ее сплав повторяющие или улучшающие чистоту предварительной обработки поверхности доски и тем самым в последствии исключить операцию удаления или полирования защитного слоя перед печатью оттиска. Из уровня техники известны способы нанесения медных покрытий которые способствуют получению блестящих и глянцевых осадков не только на полированной, но и на матовой поверхности, причем их качество не зависит от толщины осадка. Это обстоятельство позволяет снизить трудоемкость предварительной механической обработки поверхности доски.
В качестве раствора травления не оказывающего разрушающего действия на защитный слой может быть использован раствор содержащий (в весовых %): щавелевую кислоту 4-22%, перекись водорода 1-6% и воду остальное. Процесс травления рекомендуется проводить в температурном интервале 18-35°С. Этот интервал определен прежде всего растворимостью щавелевой кислоты. Щавелевая кислота умеренно растворимая, при 20°С насыщенный раствор получается при ее содержании 8,7%, повышение температуры позволяет применять более концентрированные растворы.
Специфической особенностью процесса травления стали, в том числе оцинкованной, в предлагаемом растворе является то, что при площади поверхности защитного слоя больше площади поверхности открытых участков, травление не начинается или начинается и прекращается после стравливания цинка или имеет циклический характер, что заметно по изменению интенсивности газообразования с мест травления. Пассивное состояние стали, по-видимому, вызвано смещением электродных потенциалов металлов, образующих гальваническую пару, в вследствие деполяризующего действия перекиси водорода. Соотношение площади поверхности защитного слоя и открытых участков, при котором проявляется указанный эффект зависит от концентрации и температуры раствора и обычно более или равно 1. В этом случае травление заготовки следует вести в контакте с отрезком стали, причем площадь его поверхности должна быть выбрана такой, чтобы сталь находилась в состоянии активного растворения.
Настоящее изобретение поясняется примерами, наглядно демонстрирующими возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
Пример 1. На подготовленной пластине (подготовка поверхности включает шлифование, полирование, обезжиривание) из тонколистовой оцинкованной стали марки 08КП водостойким маркером выполняют авторский рисунок. Затем на поверхность пластины свободную от рисунка известным способом осаждают слой гальванической меди толщиной 4-5 мкм. После удаления рисунка спиртом, осуществляют травление в растворе содержащем, вес, %: перекись водорода 2%, щавелевая кислота 8%, вода остальное, при температуре 18-25°С до получения рельефа требуемой глубины. После окончания травления поверхность пластины промывают, сушат, полируют и осуществляют печать оттиска известным способом. На оцинкованной пластине получено углубленное рельефное изображение с четким контуром без подтравливания цинка. Качество рельефа оценивали визуальным осмотром при увеличении 16-32х.
Пример 2. На подготовленной пластине (подготовка поверхности включает шлифование, полирование, обезжиривание) из тонколистовой стали марки 08КП водостойким маркером выполняют авторский рисунок. Затем на поверхность пластины свободную от рисунка известным способом осаждают слой блестящей гальванической меди толщиной 4-5 мкм, повторяющий или улучшающий чистоту предварительной обработки поверхности доски. После удаления рисунка спиртом, осуществляют травление в растворе содержащем, вес, %: перекись водорода 5, щавелевая кислота 20, вода остальное, при температуре 33-35°С до получения рельефа требуемой глубины. После окончания травления поверхность пластины промывают, сушат и осуществляют печать оттиска известным способом.
На пластине получено углубленное рельефное изображение, сохранившее после операции травления шероховатость фоновой поверхности. Изменение шероховатости поверхности после травления оценивали визуальным осмотром при увеличении 16-32х и сравнением с контрольным участком поверхности защитного слоя не подвергавшимся травлению, что достаточно для поставленных целей.
В соответствии с изобретением было найдено, что для воспроизведения авторского рисунка в виде углубленного печатающего изображения можно использовать доску изготовленную из оцинкованной стали. Выбор для доски оцинкованной стали обусловлен ее доступностью, невысокой стоимостью и, прежде всего, простотой механической подготовки поверхности. Кроме того, преимуществом использования оцинкованной стали является то, что в случае появления после осаждения меди под авторским рисунком из-за пористости красочного слоя медной вуали в виде точек, прожилок, пятен, искажающих рисунок, вуаль полностью удаляется при травлении вместе с цинком. Предлагаемый в изобретении подход также позволяет в некоторых случаях исключить операцию удаления или полирования защитного слоя перед печатью оттиска и таким образом снизить трудоемкость способа.