ACTION DES ACIDES
Uacide fluorhydrique décompose rapidement tous les silicates ; cette action est quelquefois utilisée dans les analyses, pour le dosage des oxydes combinés avec l'acide silicique.
Uacide sulfurique attaque à peu près tous les silicates simples qui renferment moins de 60 pour 100 d'acide ; il agit même partiellement sur les silicates qui renferment un plus grand excès d'acide silicique, quand ils ont été porphyrisés.
L'acide chlorhydrique exerce une action moins énergique, cependant il attaque partiellement ou complètement, la plupart des silicates simples qui ne con tiennent pas une trop forte proportion d'acide silicique.
L'action de Y acide azotique est moins forte encore que celle de l'acide chlor hydrique, et plusieurs silicates sont complètement attaqués par ce dernier acide, tandis que le premier ne peut séparer qu'une partie de l'acide silicique. Les acides très faibles, l'acide acétique, l'acide carbonique, etc., sont sans action sur la plupart des silicates métalliques, dans lesquels les oxydes sont entièrement combinés avec l'acide silicique ; mais ils agissent sur tous les silicates alcalins et alcalins terreux, avec plus ou moins de lenteur suivant la composition des silicates, suivant les circonstances dans lesquelles les silicates sont placés. Les eaux chargées d'acide carbonique enlèvent progressivement la chaux au silicate, Si03-f-3CaO, qui forme la partie solide des mortiers employés dans les constructions hydrauliques; elles décomposent bien plus rapidement les silicates alcalins de composition analogue ; elles attaquent, au contraire, avec la plus grande lenteur les silicates représentés par la formule Si03-{-R0, et ceux qui contiennent une proportion encore plus forte d'acide silicique.
Action de V acide fluorhydrique sur le verre. Gravure. — L'acide fluorhydrique est employé pourgraver les divisions sur les liges des thermomètres, sur les burettes et pipettes graduées, pourgraver les pierres dures, les poteries, les émaux.
HENRIVAUX — LE VERRE. 53
Pour la gravure sur verre on emploie l'acide gazeux ou liquide, selon le but qu'on se propose. Sous le premier état, il donne les traits opaques ; sous le second, il en fournit de transparents. S'il s'agit, non de dépolir toute uae surface, mais seulement de tracer quelques figures ou dessins, on agit de la manière suivante en employant l'acide gazeux, obtenu avec :
1000 parties d'eau;
250 parties de fluorhydrate de fluorure de calcium cristallisé ;
250 parties d'acide chlorhydrique.
On ajoute encore 140 parties de sulfate de soude pour rendre les fluorures de calcium et de plomb peu solubles dans le bain et obtenir ainsi des dépolis épais et uniformes.
Cela fait, on nettoie le verre, on le sèche, on le chauffe et on y verse un vernis fondu que Ton coule en couche homogène. Ce vernis, composé de quatre parties de cire jaune et une partie de térébenthine ordinaire, est assez translucide pour qu'on puisse calquer un dessin placé au-dessous de la lame de verre. On passe alors un burin sur le vernis en suivant les traits du dessin, et on entame le vernis jusqu'au verre.
Il est nécessaire que, dans tous les endroits où l'acide doit agir, le verre soit mis à nu et parfaitement net une fois le dessin tracé; on expose le verre ainsi préparé à l'action du gaz fluorhydrique produit par la réaction du mélange cidessus, le tout étant placé dans une petite caisse en plomb.
Au bout de quelques minutes l'opération est terminée. On enlève le verre, on le chauffe légèrement pour fondre le vernis, on le nettoie avec de l'essence ou de l'alcool.
Quand on emploie l'acide fluorhydrique liquide, on suit la méthode employée pour la gravure à l'eau-forte sur cuivre.
II. Kessler a composé une encre à graver le verre, contenant un fluorhydrate acide d'ammoniaque, puis une autre encre de même nature, mais acidifiée par l'acide acétique pour écrire sur le cristal. L'encre gravant le verre ne grave pas le cristal, et inversement, c'est donc un moyen, entre autres, de distinguer les deux produits. M. Kessler est parvenu à déposer, en quelque sorte mécaniquement, une réserve formée de bitume de Judée, dissous, dans l'essence de térébenthine. Ce procédé consiste à imprimer sur papier, avec une encre composée de :
Bitume de Judée 3 parties.
Stéarine 2 —
Essence de térébenthine.. . 3 — plus ou moins suivant
sa consistance.
Le dessin que l'on veut réserver sur la pièce à décalquer se dessine sur l'objet à graver, puis on plonge cet objet dans un bain d'acide fluorhydrique; enfin on enlève la réserve à l'aide d'un bain de lessive alcaline ou d'essence.
Pendant la gravure il se forme des fluosilicates alcalins avec le verre, et en outre du fluorure de plomb avec le cristal. Pour empêcher ces composés de s'attacher à la surface vitreuse, et de rendre la gravure inégale, on imprime &
r,| HENRI VAUX. — LE YERRE.
l'objet placé dans le bain un mouvement de rotation, à l'aide d'un mouvement d'horlogerie ou d'une transmission spéciale, qui empêche l'adhérence des sels et permet d'obtenir une gravure transparente.
Quelquefois on rehausse l'effet de cette gravure en teintant en jaune le creux produit, au moyen du chlorure d'argent. Parfois on augmente encore les oppositions des tons, les effets de lumière de cette gravure, en matant les parties saillantes à l'aide d'un appareil spécial, comme cela se pratique à Paris chez M. Gugnon, ou bien à l'aide d'un jet de sable, par un procédé mécanique datant de 1870 et dû à M. Tilghman, de Philadelphie.
On grave encore en mat avec un mélange de fluorures alcalins et d'un acide étranger dissous dans l'eau.
M. Kessler emploie les fluorhydrates d'ammoniaque et de soude et l'acide sutfurique ou l'acide acétique.
D'autres recommandent un mélange de fluorhydrate de potasse et d'acide chlorhydrique saturé de sulfate de potasse ou d'ammoniaque.
Voici une formule qui réussit parfaitement bien. On prépare deux liqueurs composées :
La première en dissolvant dans 500 grammes d'eau 36 grammes de fluorure de sodium et 7 grammes de sulfate de potasse ;
La seconde en faisant dissoudre 14 grammes de chlorure de zinc dans 500 grammes d'eau et ajoutant à la solution 65 grammes d'acide chlorhydrique.
Pour l'emploi on mélange ces deux liqueurs à parties égales et on applique sur le verre soit au pinceau, soit à la plume. Après un contact d'une demiheure, l'inscription est tracée en mat et est indélébile.
La gravure mate, n'ayant pas de profondeur, ne produit tout son effet que lorsqu'elle succède à la gravure brillante, seule employée du reste pour les enlevages de couleur.
Par le procédé Tilghman, on couvre la feuille de verre d'un patron en papier, en cuivre ou en laiton très mince, d'un dessin à jour découpé dans une substance mince élastique quelconque, et l'on y projette un jet de sable lancé violemment. Le sable est entraîné à la partie inférieure conique d'un cylindre par un jet d'air lancé par un ajutage ou tube; l'air s'échappe par un passage annulaire entourant le tube à sable. Avec la pression du soufflet d'une lampe d'émailleur, on peut en quelques minutes dépolir une plaque de verre de 2 à 3 centimètres carrés. Avec une pression de 45 kilogrammes, on a percé, en trois minutes, un trou de 0n,,032 de diamètre, et de O^OOS de profondeur dans une lime d'acier.
M. Mathewson a fait breveter un appareil reposant sur un principe analogue.
Dans l'application du jet de sable à la taille, à la perforation, au dépolissage du verre, il a été reconnu que, au point de vue économique, il y avait avantage à remplacer l'air par la vapeur, mais dans la pratique, ce procédé présentait de gros inconvénients, à savoir : la difficulté de manier des objets dans un nuage de vapeur, et la fragilité des pièces sous le contact de la vapeur condensée.
Ces inconvénients ont été évités dans l'appareil Mathewson. La vitesse nécessaire est donnée au sable par un jet de vapeur, mais avant que le
HENRIVAUX. — LE VERRE. 33
courant de va] eur et de sa! le ait atteint l'objet à travailler, il est rencontré par un contre-courant d'air qui dissipe la vapeur et permet au sable de continuer sa course.
La puissance d'action du sable peut être réglée de manière à graver légèrement le verre ou à le tailler et même a le couper avec une très grande rapidité.
Dans un nouvel appareil représenté figure 48, M. Malhewson supprime l'emploi de la vapeur et donne l'impulsion au sable au moyen d'air comprimé. Cet air arrive dans un cylindre divisé en trois compartiments par trois trémies superposées. La trémie supérieure reçoit le sable et te laisse écouler dans la trémie intermédiaire en communication avec le tuyau à air, dont on peut régler le débit par un volant à main; l'écoulement du sable est réglé par un levier. Le mélange de sable et d'air comprimé sort par un tuyau flexible d'où on le dirige sur les objets à travailler.
L'appareil ci-dessous sert pour le nettoyage des pièces de fer, de fonte ou d'acier; il est employé pour le rc-laillage des limes, pour dépolir les glaces ou
tous autres objets en verre, suivant des dessins spéciaux.
On combine aujourd'hui la gravure mécanique avec la photographie, de manière à obtenir le dépolissage photographique. Pour cela, la glace est recouverte de gélatine bichromatôe et insolêe sous un négatif ou un dessin exécuté sur du papier transparent. On lave a l'eau chaude (1 j degrés) jusqu'à ce que la gélatine non insolubilisée soit dissoute, puis on soumet la glace à l'action du jet de sable. Après la gravure, on enlève la gélatine insoluble au moyeu d'acide sulfurique concentré.
On peut obtenir ainsi sur verre des gravures délicates, reproduites par la photographie sur gélatine biehroinalée.
Gravure du verre par l'électricité. — Un Américain a construit un appareil pour graver sur le verre, basé sur ce principe qu'un fil de platine porté au rouge blanc laisse sur le verre une traînée claire sur un fond de couleur.
L'appareil qu'il emploie se compose d'un tuiie métallique bourré d'ainîanle et traversé par deux fils conducteurs dont deux des extrémités sont reliées
38 HENRIVAUX. — LE VERRE.
aux bornes d'un générateur d'électricité et les deux autres â un fil de platine que le courant portera au rouge blanc et qui laissera sur le verre la trace que nous avons indiquée plus haut. Un autre procédé permet de faire concourir indirectement l'électricité à la gravure du verre.
Si dans une solution d'un sel alcalin on dispose une feuille de verre et que dans ce bain on plonge une lame de métal en relation avec l'un des pôles d'une pile, on pourra, avec une pointe métallique reliée à l'autre pôle de la pile, tracer sur le verre des caractères très nets et indélébiles.
Dans ce cas la gravure est produite par l'action sur le silicate de la base alcaline mise en liberté.
Verre givt*ê. — C'est également par une action mécanique qu'on est arrivé à reproduire les dessins fantaisistes dits « fleurs de glace » qui sont tracés par la gelée sur les vitres des appartements.
La préparation du verre givré est des plus simples. On enduit la surface du verre, préalablement dépoli au sable, d'une chatière spéciale formant vernis qui pénètre dans les cavités du verre dépoli. Les feuilles de verre ainsi enduites sont alors mises dans une étuve ou simplement au soleil en été. Sous l'influence de la chaleur, l'enduit se sèche, se contracte fortement et éclate en petites écailles qui enlèvent avec elles une très légère partie de la surface du verre. Ces différentes cassures se faisant dans tous les sens forment un ensemble rappelant exactement l'effet des verres givrés par le froid. Le dessin ainsi obtenu peut être très petit si ïa couche d'enduit a été mince; il offre des formes d'autant plus grandes, dans une certaine limite cependant, que les couches d'enduit ont été plus nombreuses. Avec cinq ou six couches, on arrive presque à dédoubler du verre à vitres simple.
Ce même procédé peut être employé pour les verres colorés. En se desséchant, l'enduit enlève l'émail coloré dont la couche est uniforme, et l'on trouve dans le verre givré ainsi obtenu des colorations de demi-teintes d'un gracieux effet.
Les verres ainsi givrés sont translucides et non transparents.
L'application de cette invention est tout indiquée dans les vitraux mis en plomb, non d'une façon uniforme, mais en encadrements, petits panneaux, motifs réguliers, en même temps que les différents verres en usage chez les peintres verriers. On peut ainsi obtenir des effets nouveaux et agréables.
En argentant ou dorant ces verres givrés à la face opposée, on obti ;nt l'apparence d'émaux de toutes couleurs, suivant les verres colorés que l'on a employés. On peut ainsi en faire usage pour la décoration des plafonds, des motifs placés dans les corniches, des frises d'encadrement, des chambranles, des cadres de glaces.
Par le même procédé l'effet de cristallisation peut être obtenu sur des globes d'appareils à gaz.
Le prix de ces vitraux est sensiblement le même que celui du verre anglais.
i Alcalis et carbonates. — Les silicates simples sont presque tous partiellement attaqués par les dissolutions concentrées des alcalis caustiques et des car
HENIUVAUX. — LE VERRE. 57
bonates alcalins; l'action de ces liqueurs alcalines sur les silicates bien porphyrisés est comparable, par son énergie, à celle de l'acide azotique peu concentré; elle s'exerce plus aisément sur les silicates qui renferment une forte proportion d'acide silicique réellement combiné avec les oxydes; Faction de l'acide azotique est au contraire plus facile et plus rapide sur les silicates dans lesquels les bases sont en excès relativement à l'acide silicique*
L'action des alcalis et celle des carbonates alcalins sont beaucoup plus énergiques par voie sèche; tous les silicates alcalins-terreux et métalliques sont entièrement décomposés, quand, après les avoir porphyrisés, on les chauffe au rouge en présence de trois parties de potasse ou de soude, ou de quatre parties de carbonates alcalins. La décomposition se fait avec plus ou moins de rapidité suivant la nature du silicate, suivant le soin qu'on apporte à maintenir le silicate en suspension dans le réactif alcalin fondu.
En traitant par l'eau la matière, concassée en sable après son refroidissement, on dissout une partie de l'acide silicique à l'état de silicate alcalin ; les bases restent généralement insolubles à l'état d'oxydes ou de carbonates. La partie insoluble retient toujours une quantité très appréciable de silice, même quand elle a été lavée avec le plus grand soin.
Les expériences de F. Fœrster et d'autres chercheurs, relatives à l'action des alcalis et des solutions salines sur le verre, ont mis en lumière les faits suivants :
1° Les solutions d'alcalis caustiques agissent plus énergiquement que l'eau sur le verre, car (si on laisse de côté les solutions très diluées) elles dissolvent toutes les parties constituantes du verre.
2° La soude est de tous les alcalis caustiques celui dont l'action dissolvante est le plus énergique; après elle vient la lessive potassique, puis l'ammoniaque et l'eau de baryte.
3° L'élévation de la température favorise beaucoup l'attaque du verre par les alcalis.
4° L'attaque du verre par les solutions alcalines augmente d'abord rapidement, à haute température, avec leur degré de concentration, mais l'action devient ensuite plus lente.
5° A la température ordinaire, les solutions alcalines très concentrées attaquent moins énergiquement le verre que les solutions diluées.
6° Les solutions alcalines pures moyennement concentrées ont moins d'action sur le verre que les solutions rendues impures par la présence de faibles quantités de silice.
7° Les carbonates alcalins attaquent beaucoup plus rapidement le verre que l'eau, même en solution très concentrée. Leur mode d'action rappelle moins celui des alcalis caustiques. A égale concentration, les solutions de carbonate de soude agissent plus énergiquement que celles de soude caustique.
8° L'action des solutions salines sur le verre est, suivant leur concentration et la nature du sel dissous, variable par rapport à celle de l'eau et à celle du sel présent.
9° Les deux modes d'action sont différemment influencés par la composition du verre.
10° Parmi les sels, les plus actifs (ceux dont l'action est supérieure à celle de l'eau) sont ceux dont l'acide forme des sels de chaux insolubles. Pour ceux-ci, l'action augmente avec la concentration.
Silicates à plusieurs bases. — Les silicates muliiples peuvent être considérés, au point de vue théorique, de plusieurs manières différentes. On peut admettre que l'acide silicique est un acide polybasique, et qu'il forme des combinaisons définies, dans lesquelles peuvent entrer des proportions indéterminées de plusieurs oxydes, le rapport de la somme du poids de l'oxygène que renferment les bases à l'oxygène contenu dans l'acide étant seul assujetti à des règles fixes; cette explication s'applique à tous les silicates à plusieurs bases, dont lu composition e*t représentée par des formules assez simples. On peut admettre aussi que les silicates, de composition définie, se mélangeant irrégulièiement, produisent des substances complexes, dont la composition parait anormale tant qu'on ne parvient pas à distinguer la nature des mélanges.
Lorsque les silicates en fusion sont placés dans des circonstances telles que leur refroidissement se fasse avec une grande lenteur, il se produit des cristaux souvent très nets, dont la formation indique qu'il se sépare de la mafse fondue des composés parfaitement définis; mais ces cristaux, en prenant naissance au sein d'un liquide complexe, englobent nécessairement une partie des composés encore liquides, en sorte que leur analyse ne peut pas ordinairement donner la composition du silicate qui s'est séparé par cristallisation.
Fusibilité. — Les silicates à deux ou à plusieurs bases sont en général fusibles à une température élevée, à moins qu'ils ne renferment un trop grand excès d'acide silicique ou d'oxydes infu^bles. Ils entrent même plus facilement en fusion que les silicates simples, de composition correspondante, que peuvent former les divers oxydes. Les bases qui sont les plus fondantes sont toujours les alcalis, l'oxyde de plomb, l'oxyde de bismuth, les protoxydes de fer, de manganèse, de cobalt, l'oxydule de cuivre. Tous les silicates multiples qui en renferment une certaine proportion entrent facilement en fusion, à moins qu'ils ne contiennent, à l'état de mélange, une quantité considéiable d'oxydes infusibles non combinés avec l'acide silicique.
Les silicates doubles ou multiples, qui sont formés par des bases infusibles par elles-mêmes, et incapables de donner des sels simples fusibles, peuvent en général fondre complètement à une température élevée, pourvu que la proportion de l'acide et des bases soit comprise entre certaines limites. Ainsi, par exemple, les silicates simples de chaux, de magnésie, d'alumine, de peroxyde de fer, sont à peine ramollissantes, ou du moins très difficilement fusibles aux températures les plus élevées qu'on puisse produire dans les fourneaux des laboratoires et des usines; les silicates doubles d'alumine et de chaux, d'alumine et de magnésie, de peroxyde de fer, de chaux ou de magnésie, de chaux et de magnésie, fondent parfaitement dans les hauts fourneaux, dans les réverbères et dans les fours employés aux laboratoires pour les essais de fer. Les silicates triples d'alumine, de chaux et de magnésie, fondent plus aisément encore que les silicates doubles; il faut observer que dans ces composés un excès
HENRIVAUX. — LE VERRE. 89
d'alumine enlève beaucoup de la fusibilité; il serait impossible d'obtenir la fusion parfaite des silicates de chaux ou de magnésie et d'alumine contenant 30 pour 100 de cette dernière base.
On ne parvient à dissoudre complètement dans l'eau aucun silicate multiple renfermant d'autres bases que les alcalis; l'eau n'exerce aucune action remarquable sur les silicates qui ne contiennent pas d'oxyde soluble,mais l'eau décompose lentement ou rapidement tous les silicates qui renferment des alcalis.
Tous les silicates dans lesquels l'acide silicique est combiné avec une proportion un peu forte d'oxydes sont rapidement décomposés par l'acide azotique, et plus facilement encore par l'acide chlorhydriquc. Les silicates inallaqiiables sont ceux dans lesquels l'acide silicique est en excès : de là on est conduit à chauffer fortement les silicates peu attaquables aux acides avec une certaine quantité d'une base énergique, dans le but de combiner l'acide silicique avec une proportion plus grande d'oxydes, telle que les nouveaux composés puissent être attaqués facilement par les acides.
Les oxydes ordinairement employés dans ce but sont : la potasse, la soude, la baryte, la chaux, l'oxyde de plomb; on se sert aussi des carbonates alcalins, du carbonate de baryte, du carbonate de chaux, du carbonate de plomb.
