Техника мокуме гане

Открытие  способа наслоения с помощью  электрической печи для обжига

Конечно, метод  использования угольных или газовых  печей накаливания, предложенный студентами Иллинойского университета и братьями Пиджановскими, отлично работал в условиях хорошо оснащенной студии, но он также был совершенно нехарактерным для типичных кузнецов, которые не имели ни печи, ни, собственно, и места для ее установления.

В тех печатных вариантах, которые рассказывают о воспроизводстве мокуме-гане в условиях электрических печей, также наблюдаются и определенные проблемы, связанные с окислением металлов. В присутствии окислителей, большинство металлов, применяемых в технике мокуме-гане, покроются пленкой окисления, которая замедлит процесс диффузионной сварки. В накаленной среде электрической печи оксиды многократно увеличиваются, более того, они могут проникать в листы цветных металлов, разрушая их слой и препятствуя их взаимодействию. В письменной литературе были зафиксированы два способа уменьшения фактора окисления в процессе наслоения в условиях печи.

Один способ предлагает поместить твердый древесный  уголь в выработочную часть печи, создавая, таким образом, благоприятную  среду для процесса. И да, действительно, этот метод заканчивается успешно, но также уменьшает видимость в самой печи, создавая условия кузницы куда более выгодными и удобными. Есть и другие моменты и сложности, не описанные в публикациях: необходимо произвести достаточное количество окиси углерода в результате нагревания древесного угля в присутствии кислорода, а также возникает проблема срока службы элементов для нагревания, которые напрямую зависят от уменьшения воздушной среды в печи.

Второй  способ предлагает нам использовать слой краски и мездрового клея по краям железных пластин, таким образом, в результате нагревания они будут выделять достаточное количество углерода, необходимого для успешного процесса наслоения. Конечно, слой клея может потрескаться во время накаливания, что может привести к непредвиденным результатам. Поэтому к нему применяли всевозможные добавки, чтоб закрепить его устойчивость, но никаких положительных результатов такие эксперименты не принесли.

В таких  печатных публикациях чаще всего  прослеживались две основные проблемы наслоения металлов в условиях электрической печи: невозможность осуществления хорошего контроля над температурой, и присутствие атмосферных окислителей к печи. В 1983 году Джеймс Биннион занялся экспериментами по изучению возможности использования наслоения по методу мокуме гане (mokume gane) в условиях электрической печи, как альтернативы кузнице.

Большинство миниатюрных электрических  печей, используемых мастерами, имеют  возможность регулировки применяемого и используемого в печи электричества. Однако такие печи не предоставляют возможности регулировки температуры. Да, действительно, с помощью таких печей можно отрегулировать количество энергии, потребляемой печью, но определить температуру внутри, становится очень сложным процессом. Температура может варьироваться в зависимости от степени изоляции печи, внешних показателей температуры, движений воздуха и даже количества потребляемой энергии других источников, находящихся вблизи. В результате становится практически невозможно контролировать температуру в самой печи.

Для решения этой проблемы просто необходим контроллер температуры. Промышленные аппараты контроля температуры, используемые в 80-х годах 20 века, работали только на изолированных компонентах, таким образом, сами аппараты были значительными по своему размеру, да и цена на них во многом превышала стоимость электрических печей. В то время все же наблюдалось значительное развитие в области интегрированной схемотехники и усовершенствования мощных полупроводников, позволяющих спроецировать аналог пропорционального контроллера, способного регулировать температуру с точностью до нескольких градусов по Фаренгейту. Более того, такие контроллеры работали на минимальном количестве компонентов, что значительно экономило время и деньги. В результате, такой контроллер устанавливался к маленьким электрическим печам. Обычно, в рабочих мастерских золоторемесленников устанавливалась печь с выработочной частью в 4.5 x 9 x 4.5 (измерение в дюймах). Конечно, пропорциональный контроллер стал огромным рывком вперед, по отношению к контроллерам уровня мощности. Благодаря точным измерениям температуры сократилась вероятность пережога и плавления ламинирующихся металлических пластин.

Как только контроллеры температуры  были установлены и протестированы в печах, вновь продолжились эксперименты по уменьшению фактора окисляющей среды. Сначала листы меди и латуни были прикреплены болтами между металлическими плитами, работающими в виде пресса. Затем, по краям они были обработаны мездровым клеем и одним из нескольких добавочных компонентов к нему. Все это было сделано, чтоб убедиться, что во время реакции накаливания мездровый клей может создать кислородную пленку вокруг металлической конструкции. Кроме того, к мездровому клею было решено добавить мелкоизмельченный древесный уголь, который увеличил бы число сухих веществ в самом клею. Это было сделано в качестве эксперимента, для того, чтобы повысить устойчивость клея к растрескиванию во время нагревания. Конструкция нагревалась до 1500° по Фаренгейту и пребывала в таком состоянии два часа. Все же, песчинки древесного угля не воспрепятствовали образованию трещин в клею, и сам материал, полученный в результате наслоения, оказался далеко не ровным, требующим значительной отделки по краям, чтобы убрать остаточные окисленные вещества. Во втором эксперименте к клею была добавлена бороксоль. Таким образом, вокруг конструкции должен был бы образоваться слой из жидкого стекла. Покрытый этим раствором, пресс провел два часа в печи при температуре 1500°F. И все равно в результате такого маневра значительная часть конечного материала окислилась, потому что защитная пленка пропустила оксиды внутрь пресса, подвергая сплавляемые металлы окислению. Для последующего использования, все окисленные части материала должны были быть удалены.

После нескольких неудачных экспериментов  по созданию «нетрескающегося» клея, был испробован совершенно новый  метод. Было решено создать своеобразный защитный контейнер вокруг всей металлической  конструкции. Материалом послужила сталь, которая распределялась по периметру пресса. Расстояние между стальным контейнером и самим прессом заполнялось древесным углем. Мездровый клей также был использован для защиты отверстий пресса. Вместе с древесным углем он создавал надежную защиту от случайного окисления внутренних металлов. Затем пошел процесс накаливания и последующая проверка конечного материала. Окисление было минимальным, материал был готов к использованию. Поверхность сплавленных металлов была на 50% более пригодной, в сравнении с предшествующими способами использования мездрового клея, как единственной защиты от окисей.

Были также замечены отдельные  части конечного сплава, выглядевшие  так, как будто между сплавленными листами находилась какая-то жидкость, препятствующая процессу сварки. Обычно это были самые крайние места сплавляемых металлов – те места, которые находились максимально близко к краю пресса. Складывалось впечатление, что выделяемая клеем вода на самых ранних стадиях нагрева, проникала между слоями цветных металлов. Температура в печи в этот момент не была достаточно высока, чтобы испарить влагу. Было решено провести процесс ламинирования в том же самом защитном контейнере, наполненном древесным углем, но уже без применения мездрового клея по краям. Именно после этого эксперимента, изъятый из пресса материал был гораздо менее окислен, чем это было в результате использования клея.

После нескольких таких же экспериментов  стало ясно, что металл, сплавляемый  без поверхностного нанесения мездрового клея, в результате подвергается меньшей обработке по краям, чем это могло бы быть в присутствии клея. Клей препятствовал завершению сварки внутренних металлов, способствуя их окислению.

С увеличением времени нагрева  металлов в печи бывали случаи, когда  древесный уголь, находящийся между стальными стенками контейнера и самим прессом, полностью выгорал. Этому служила причиной недостаточная изоляция между стальными стенками контейнера и краями железных плит пресса. Начались поиски металла, который бы мог сохранять достаточную изоляцию и поддерживать необходимую среду в печи. Такой металл был найден в термическом производстве. Им стала стальная фольга, толщиной в две тысячных дюйма марки №321. Этот материал имеет температуру плавления свыше 1600°F и высокую пластичность. Таким образом, из фольги, скрученной в несколько слоев, была сделана своеобразная упаковка. В эту упаковку затем был помещен железный пресс. Расстояние между прессом и фольгой было также заполнено древесным углем. Это увеличило устойчивость и изоляцию помещенных в печь металлов.

Диффузия жидкой фазы и диффузия в твердой фазе

Причиной тому, что мокуме Гане (mokume gane) является одной из сложнейших техник, стал тот фактор, что в  момент ламинирования необходимо прочувствовать, когда процесс подходит к завершению. Конечно, «чувство» процесса приходит только с опытом. В кузнице вам помогут очевидные сигналы. Как предполагают братья Пиджановские, в кузнице достаточно было увидеть капли плавящегося металла по краям, чтоб понять, что материал находится в стадии жидкой диффузионной сварки, и что этот процесс находится в своем завершении. Таким образом, стальной пресс убирался из печи. Кроме того, можно применять метод Иллинойского университета, который предлагает использовать стальной зонд, который бы пробировал поверхность металлов по краям. По блеску и цвету металлов можно будет легко сказать на какой стадии находится процесс сварки. Кстати, это можно будет сделать раньше, чем металлы начнут плавиться по краям или капать из отверстий пресса. Второй метод является более выгодным и надежным, так как если вы вовремя не вынете пресс с металлами из печи, между металлами может накопиться слишком много влаги, которая навредит и замедлит процесс ламинирования. Это особенно важно, если во время плавления металлы образуют между собой эвтектический состав. Если температура увеличивает ликвидус эвтектических металлов во время их сплавления, такие металлы будут стремиться к образованию целостного эвтектического сплава, достигая, таким образом, своеобразного баланса. Поверхностный сплав между слоями листов будет медленно таять и превращаться в жидкость. Вот почему после ламинирования, всегда нужно отскребать частички прилипшего к железному прессу металла. Необходимо изучать фазовые диаграммы, потому что посредствам них можно вычислить наличие эвтектических точек. Например, у меди это 28.1% на диаграмме фазы серебра и меди.

Визуальный метод определения  температуры ламинирования полностью  отсутствует, если пресс помещен  в закрытый стальной контейнер или  упаковку из фольги. Джон МакКлоски  Предположил, что можно вычислять необходимую температуру жидкой фазы, базируясь на информации, собранной посредствам фазовых диаграмм. Конечно, в прошлом, кузнецы едва ил могли работать в стиле мокуме Гане (mokume gane), используя какие-либо данные или вычисления. Их работа основывалась на знаниях и опыте. Сегодня в Интернете легко найти информацию любого рода. При недавнем поиске в Интернете, мы смогли найти бинарную фазовую диаграмму для большинства металлов, используемых в декоративной промышленности. Более того, постепенно появляются статьи о том, как пользоваться и читать такие диаграммы. В книге автора Ерхарда Брепольза «Теория и практика производства ювелирных изделий», написанной на Английском языке, приведены многие примеры и факты, обогащающие ваши знания по основным вопросам и понятиям работы с драгоценными металлами, а также значение и способы использования фазовых диаграмм.

Как альтернатива сварке в условиях жидкой фазы, наслоение может происходить  и в условиях диффузии твердой  фазы. Подготовка к процессу ламинирования в твердой фазе ничем не отличается о той, что проделывается перед подготовкой к жидкому сплавлению. Разница лишь в степени нагрева пресса. При сплавлении в твердой фазе необходим строгий контроль над температурой, которая не должна превышать уровень, когда металлы накаливаются до такой степени, что вступают в жидкую фазу. Конечно, процесс диффузии будет проходить значительно медленнее. Постепенно по краям сплавляемых металлов будут нарастать кристаллы, связывающие ламинируемые металлы. Для полного припаивания цветных металлов при диффузионной сварке твердого состояния понадобится постоянный нагрев всего пресса на протяжении большего периода времени.

При наличии контроллера температуры  в печи, упаковки из стальной фольги, диффузии в жидкой фазе и, конечно, опыта, ваши шансы на успешный процесс ламинирования увеличиваются до 100%. Мы применяли эти условия ко множеству металлов, таких как медь, золото, серебро, палладиум, платина и пришли к выводу, что во всех комбинациях процесс наслоения проходит успешно. Если применить современные технологии и знания техники мокуме Гане (mokume gane), мы получаем уникальную систему спаивания металлов, гарантирующую высокий уровень успеха. Становится гораздо проще сконцентрировать внимание на создании уникальных рисунков при изготовлении оригинальных ювелирных изделий, а не на самом процессе ламинирования.

РМС

Последние 20 лет, с изобретением драгоценно-металлической ювелирной  глины создание ювелирных украшений  стали доступны всем без исключения. Если вы, например, хотите сделать себе из серебра, золота, или бронзы кольцо, или кулон, по мотивам Готики или любой другой игры, это вполне реально.

Я лично люблю ювелирное  дело, и на досуге делаю разные штучки на продажу. Вот краткая инструкция. Более полную информацию можно найти в интернете. надеюсь ювелирная глина доступна для покупки в России.

Ювелирная глина, более  известный как PMC, является технологической  инновацией, изобретенной в Японии в 1990 году, которая позволяет художникам и ювелирам получать предметы из чистого серебра, золота, или бронзы (меди) без отливки в печи или использования

пресс-форм.

PMC это ювелирная глина  которая состоит из крошечных  гранул серебра, золота, или бронзы (меди) связаных друг с другом  органическим веществом. Ювелирные  изделиям придают желаемую форму, по необходимости обрабатывают, а затем обжигают. Во время обжига органическое вещество в PMC сгорает, и остается предмет из например 99,9 процента чистого серебра. Усадка при обжиге составляет от 8 до 20% в зависимости от марки глины.