Игла, батарейка и ложка

// Гравировка своими руками
Естественно-научное отделение Летней Школы (ЕНОТ)

Гравировка — понятие всем, безусловно, знакомое, но многие ли знают, как она делается? Мы предлагаем провести простой эксперимент и познакомиться с процессом физико-химической гравировки на практике. Если вы успешно справитесь с заданием, у вас останется оригинальный сувенир, ну, и немножко знаний по физике.

Материалы

  • батарейка 9 В (известна как «крона»);
  • 2 тонких одножильных изолированных провода длиной около 15 см каждый (для удобства можно добавить 4 зажима-«крокодильчика»);
  • карандаш, парафиновая свеча (или лак для ногтей);
  • наждачная бумага с самым мелким зерном (продается в хозяйственных магазинах);
  • поваренная соль;
  • вата;
  • небольшая тарелка;
  • швейная игла (либо что-то острое);
  • сам объект гравировки — любой металлический предмет; мы, например, гравировали ложки и вилки

Последовательность действий

#1: В тарелку наливаем теплую воду и насыпаем поваренную соль. Перемешиваем. Соль насыпаем до тех пор, пока она не перестанет растворяться в воде.

Немного физики: раствор соли будет проводником электрического тока. Чистая вода ток не проводит, однако молекула соли, попадая в воду, образует по одной положительно и отрицательно заряженной частице, — они и становятся переносчиками заряда, делая раствор проводником. 

 

#2. Берем нашу ложку (или что-то еще) и тщательно зачищаем место будущей гравировки наждачной бумагой. В результате этот участок должен приобрести матовый оттенок.

Немного физики: со временем поверхность металла окисляется (электроны покидают его верхний слой), из-за чего появляется пленка, препятствующая дальнейшим химическим реакциям. Поэтому, прежде чем приступить к гравировке, эту пленку нужно убрать.

 

 

#3. Зажигаем свечу и начинаем капать расплавленным парафином на очищенное место — важно покрыть его сплошным слоем. На этом этапе понадобятся некоторая сноровка и терпение. Вместо парафина можно использовать лак для ногтей.

Немного физики: поскольку при гравировке металл растворяется, те места, которые останутся фоном рисунка, нужно защитить, покрыв слоем какого-то диэлектрика, то есть материала, не проводящего ток. 

 

#4. С помощью швейной иглы начинаем вырезать в парафине буквы (или целый рисунок), которые хотим выгравировать. Делаем все аккуратно, чтобы не оторвать защитный слой. Прорезать парафин нужно до самого металла.

Немного физики: Да здесь никакой физики нет - сплошное творчество.

 

 

#5. Собираем электрическую цепь. Подсоединяем два провода к полюсам батарейки (там есть значки «+» и «–»). Затачиваем карандаш с обеих сторон. Один конец должен быть максимально острым, другой — каким угодно. Провод с положительного полюса батарейки подсоединяем к гравируемому объекту. В результате наша установка должна выглядеть следующим образом: батарейка, один провод от которой присоединен к гравируемому предмету, а второй — к грифелю карандаша. Острый конец карандаша пока свободен и просто лежит на столе.

Немного физики: как только вы замкнете цепь, по ней начнет течь ток. Ну, это вроде и так понятно. :3

#6. Приступаем к гравировке. Берем вату и смачиваем ее в солевом растворе. Далее выжимаем раствор на слой парафина так, чтобы он заполнил все вырезанные углубления. Затем берем карандаш и острым концом начинаем водить по прорезанным углублениям. Здесь важно ни в коем случае не прикасаться грифелем к металлу. Вы увидите, что при погружении грифеля в раствор начинает выделяться газ, а сам раствор в области контакта постепенно мутнеет и коричневеет.

Немного физики: маршрут у тока следующий: батарейка — провод — металлический предмет — раствор — грифель — провод — батарейка. Жидкость начинает мутнеть, потому что растворяющийся металл, попадая в нее, вступает в реакцию с водой и кислородом, образуя коричневатое вещество — ржавчину.

 

#7. Когда раствор станет совсем мутным, нужно аккуратно собрать его ваткой и нанести новую порцию. Чем дольше вы так делаете, тем глубже будет гравировка. Главное не торопиться. Поменять раствор придется не менее 5–6 раз.

Немного физики: менять раствор нужно потому, что становится невозможно различить, где есть защитное покрытие из парафина/лака, а где нет. 

 

#8. Если вы уже сердцем чувствуете (по-другому никак не проверить), что гравировка достаточно глубокая, отсоединяйте провод, убирайте слой парафина и наслаждайтесь делом рук своих!

 

 

 

 

Возможные проблемы и их решение 

  • Парафин/лак не держится на поверхности. Не переживайте — попробуйте еще раз. Если все равно не получается, зачистите получше поверхность наждачной бумагой.
  • Раствор не мутнеет. Возможно, вы перепутали полярность (просто поменяйте местами провода), батарейка разряжена, или просто провода плохо соединены с батарейкой, грифелем или гравируемым предметом.
  • Во время вырезания в парафине вы случайно махнули лишку. В таком случае на это место придется заново нанести парафин.
  • У меня ничего не получается. Не волнуйтесь! Проверьте, все ли вы сделали по инструкции, и попробуйте еще раз.

 

Опубликовано в журнале "Кот Шрёдингера" №2 (02) декабрь 2014 г.\

 

Подписаться на «Кота Шрёдингера»