10.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМАЛЕЙ И ЭМАЛИРОВАНИЯ
Эмалирование - сложный процесс, понять основы которого (и овладеть им) можно только при знании характеристик основных компонентов: металла и эмали. Прочностные характеристики эмалированных материалов могут быть определены только по соотношению между структурой и свойствами металла и стеклообразного покрытия, а также их макро- и микроскопических взаимодействий на поверхности раздела фаз.
10.2.1. ПОКРЫВАЕМЫЙ МЕТАЛЛ
Металлы, покрываемые техническими и бытовыми эмалями, - это главным образом сталь, чугун и алюминий. Для специальных целей применяют также медь и медные сплавы, в основном в виде листов и фасонных деталей. Требования, предъявляемые к различным материалам в отношении их пригодности к эмалированию, различны.
10.2.1.1. Стальной лист
Учитывая, что процесс эмалирования является комплексом физических и химических процессов, протекающих при высоких температурах в окисляющей атмосфере, эмалируемый лист должен отвечать определенным требованиям в отношении химического состава, гомогенности структуры, химического и физического качества поверхности, а также окисляемости, возможности обработки травлением и способности пропускать водород.
Имеющиеся в продаже стальные листы, пригодные для покрытия эмалью, относятся к числу материалов, стандартизированных действующим в настоящее время стандартом TGL 23035.
Химический состав этих листов приведен в табл. 10.2. Из всех примесей углерод имеет наибольшее значение, так как он определяет образование пузырей во
время обжига. Начиная примерно с температуры 600-700°С углерод и кислород вступают в реакцию с образованием оксида углерода. При низком содержании углерода эти реакции быстро заканчиваются, при высоком же образование пузырей продолжается в течение всего процесса обжига. Поэтому содержание углерода в листе должно составлять максимум 0,1 %. Прочие примеси железа, если они появляются в более высоких концентрациях, чем указано в табл. 10.2 приводят к дефектам эмалевого покрытия. Так, кремний, а иногда и алюминий за счет неблагоприятного воздействия водорода в листе приводит к образованию «рыбьей чешуи», поэтому иногда более приемлемой оказывается неуспокоенная сталь. Аналогичное действие оказывают сера и фосфор. Повышенное содержание меди и хрома может ухудшить окалиностойкость
листа, возможность его обработки травлением и, следовательно, снизить прочность сцепления эмали с металлом.
Микроструктура эмалированного стального листа должна представлять собой однородную ферритную структуру с тонкодисперсным распределением цементита. Скопление зерен цементита приводит к «вскипанию» эмали, образованию пузырей и «рыбьей чешуи». Зоны расположения мелких и крупных зерен не должны лежать близко друг к другу, так как могут появиться напряжения и наплывы, приводящие к отслаиванию эмали. Наиболее благоприятной является величина зерна, равная или больше 6 баллов, по требованиям ASTM. Очевидно, что отрицательное влияние на качество эмалирования листов оказывают макронеоднородности (неметаллические включения, трещины, двойникования, усадочные раковины, пузыри и ликвации).
Пригодность листа к эмалированию во многом определяется химическим и физико-механическим состоянием его поверхности. Масла, жиры, окислы и ржавчина перед эмалированием должны быть удалены, так как они неизбежно приводят к появлению дефектов эмалевого слоя. Благодаря более высокому качеству поверхности предпочтительной для эмалирования является холоднокатаная сталь, которая, кроме того, менее чувствительна к образованию рыбьей чешуи. По рекомендациям стандарта TGL 9559 поверхность для эмалирования должна иметь качество А1 или А2. Высокое качество поверхности необходимо прежде всего при все чаще используемом тонкослойном и однослойном (без предварительной грунтовки) эмалировании. В последнем случае предпочтительны никелированные листы.
При эмалировании ответственных изделий для обеспечения достаточного сцепления необходимо с помощью травления снять слой железа, составляющий 20 - 120 г/м 2 . При использовании механизированных поточных линий этот относительно высокий съем производят быстро и равномерно.
Эмалированные листы должны иметь оптимальную окисляемость. При слишком низкой окисляемости нельзя получить достаточное сцепление во время обжига эмали, а прочность на удар остается низкой. При слишком большой окисляемости сталь слишком сильно реагирует с расплавленной эмалью, что ведет к образованию пузырей. Оптимальным считается увеличение массы от 4 до 6 мг. см -2 после 10-мин обжига при 800 °С.
Очень важное значение имеет способность стального листа к пропусканию водорода. В частности, образование рыбьей чешуи (небольшие отслоения слоя эмали, имеющие форму полумесяцев) объясняется поведением водорода, который образуется при травлении и обжиге эмали, поглощается металлом и после охлаждения системы снова - неконтролируемо и замедленно - выделяется из него, что сопровождается отколами частиц эмали.
Выделение водорода при обжиге может быть представлено следующим образом. При нагреве сухого шликера из глины выделяется структурно связанная, а из частичек фритты - хемосорбционно связанная вода. Она реагирует с горячим железом: Fe + Н 2 0 - FeO + 2Н. Часть водорода выделяется в форме молекул Н 2 через слой эмали, который вначале еще может его пропускать, но определенное количество сразу же переходит в твердый раствор железа и обладает определенной подвижностью.
Являясь комплексной характеристикой, способность металла пропускать водород включает абсорбцию, растворение, диффузию, возможность накопления водорода в стальном листе и рекомбинацию, которые зависят от состава стали, ее структуры, условий прокатки, а также от условий эмалирования. Разница в свойствах различно подготовленных эмалированных листов при их испытаниях на диффузию водорода представлена на рис. 10.3. Лист тем более устойчив к образованию рыбьей чешуи, чем медленнее абсорбируется и диффундирует водород в структуру и чем больше его может поглотить металл. Метод, разработанный с учетом изменения насыщения металла водородом, позволяет с большой вероятностью предсказывать образование «рыбьей чешуи» на листе. В соответствии с этим методом в случае, если время выдержки превышает время перехода водорода в металл, которое составляет, например, для листов толщиной 0,75; 1,0; 1,50 мм соответственно 4; 8; 12 мин, можно гарантировать отсутствие этого дефекта на эмалевом слое.
Для предотвращения деформаций, коробления и вспучивания эмали при обжиге содержание углерода в стальном листе, особенно при изготовлении изделий большой площади, должно по возможности составлять
Так как примеси в железе, прежде всего углерод, оказывают, как правило, отрицательное влияние на процесс эмалирования, в качестве основы для покрытия используют преимущественно листовую малоуглеродистую сталь, в первую очередь армко-железо.
Другие малоуглеродистые стали необходимо дополнительно обезуглероживать специально для целей эмалирования (метод Open-coil), в результате чего содержание углерода в них снижается до 0,001-0,003 %.
Определенное значение приобретают стали, стабилизированные титаном, в которых углерод связан в карбид титана TiC и благодаря этому инертен. Эти стали известны под наименованием Ti-Namel и пригодны в основном для эмалирования. Однако стоимость их весьма высока.
Для специальных целей эмалью можно покрывать многие высоколегированные стали и сплавы, не говоря уже о специальных материалах для эмалирования. Особенно пригодны для этого хромоникелевые стали.
10.2.1.2. Чугун
Для эмалирования используют и чугун, который также должен отвечать определенным требованиям.
Химический состав чугуна, пригодного для эмалирования, приведен в табл. 10.2. Содержание углерода имеет большое значение. Его величина ни в коем случае не должна превышать 4 %; оптимальное значение зависит от содержания кремния и фосфора и может быть рассчитано (в %) по формуле С = 4,3 - 0,3 (Si + Р), причем значения Si и Р подставляют в % , или Sс = С/(4.23 - Si/3,2), где С и Si также в % . Значение Sc должно лежать в пределах от 1,0 до 1,6. Кремний снижает образование цементита и приводит к образованию графита, что имеет решающее значение для эмалирования. Слишком большое содержание кремния приводит, однако, к получению крупнозернистой структуры, что отрицательно сказывается на сцеплении эмали с подложкой.
Книга посвящена таким способам обработки металлов, как эмалирование и художественное чернение, травление и насечка (таушировка), наводка и родирование. Особое внимание в книге уделено отделке изделий из меди и алюминия, а также серебра, стальных и железных сплавов. Кроме того, здесь представлена развернутая информация о защитных покрытиях художественных изделий из металла.
Из серии: Художественная обработка металла
* * *
компанией ЛитРес .
Эмалирование
Эмаль (финифть) представляет собой легкоплавкие прозрачные или заглушенные (непрозрачные) свинцово-силикатные стекла, окрашенные в различные цвета окислами металлов. Наносится она в порошкообразном состоянии на поверхность изделия и после обжига превращаются в твердую, блестящую массу с яркими устойчивыми красками.
Кроме декоративных качеств эмаль обладает защитными свойствами и отличается большой стойкостью не только против атмосферных влияний, но и против химических реагентов – кислот, щелочей, газов и т.п., что позволяет использовать ее в архитектурных изделиях, работающих в условиях экстерьера.
Ювелирное искусство эмали по золоту, серебру и меди – очень древний вид декоративно-прикладного искусства.
Термин "эмаль" принесен в Россию из Франции и вытеснил старый термин греческого происхождения – финифть (светлый, или блестящий, камень).
Термин "финифть" пришел на Русь в 19-12 веках из Византиии.
Византийские эмали отличались очень сложным составом и исключительными художественными достоинствами. Приготовление эмалевой массы было доведено до совершенства, как в отношении разнообразия и чистоты цветовой палитры, так и необыкновенного блеска, яркости, крепости, прочности, долговечности.
На Руси древнейшие изделия с применением эмали относятся к 3-5 векам н.э. Древнерусские перегородчатые эмали по золоту и серебру относятся ко второй половине 11-12 веков.
Промышленное производство эмалей в России началось со второй половины 19 века на бывшем Императорском фарфоровом заводе в Петербурге. В настоящее время выпускают изделия с расписной эмалью, с эмалью по скани, гравировке, чеканке и штампованному рельефу (броши, серьги, браслеты, пудреницы и др.).
Изготовляют эмали из специальных легкоплавких цветных стекол с добавлением в них различных пигментов и вспомогательных веществ, таких как двуокись марганца, закись кобальта или никеля, криолит и др.
Эмалирование относится к специальной технологии изготовления ювелирных изделий, тесно связанной с основными ювелирными работами. По химическому составу эмали являются солями кремниевой кислоты.
Важнейшей составной частью ювелирных эмалей является кремнезем – стеклообразующий окисел, который обеспечивает высокую химическую устойчивость, механическую прочность и термические качества эмали. Чем больше кремнезема содержится в составе, тем выше качество эмали. При большом содержании кремнезема значительно повышается вязкость эмали, поэтому в исходный состав вводится окись калия, которая снижает вязкость и склонность состава к кристаллизации, повышает растекаемость, улучшает блеск и чистоту эмали.
Художественные эмали должны удовлетворять ряду требований: быть легкоплавкими, так как применение эмалей с температурой растекания выше 850°С затрудняет процесс нанесения их на сплавы серебра и по паянным изделиям; иметь коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту теплового линейного расширения золота, серебра и их сплавов; в расплавленном состоянии обладать хорошей растекаемостью, вязкостью, хорошей кроющей способностью, чистотой, высоким блеском, ярким насыщенным цветом.
Свинцово-силикатные эмали делятся на прозрачные и заглушенные. При изготовлении прозрачных эмалей используют примерно один и тот же состав (кроме золотого рубина), а при изготовлении заглушенных эмалей – к составу (после сплавления и размалывания) добавляют триоксидат мышьяка или оксид олова.
Глушителями могут служить соли фтористоводородной и фосфорной кислот. Но наилучшие результаты дает триоксид мышьяка, который при введении в шихту в малых количествах обеспечивает высокие оптические свойства прозрачных эмалей, а больших – позволяет получать прозрачные, яркоокрашенные эмали.
В условиях мастерской, при наличии исходных материалов, можно приготовить эмаль различного цвета.
Так, для приготовления эмали молочного цвета необходимо 10 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 80 г свинцового сурика, 4 г окиси цинка, 10 г каолина; для приготовления эмали синего цвета необходимо 10 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика, О,5 – 2 г (в зависимости от оттенка) – окиси кобальта; для приготовления эмали черного цвета необходимо 4,5 г кварцевого пека, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика, 6 – 12 г оксида кобальта; для приготовления эмали желтого цвета необходимо 10 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика, 0,5 г двухромовокислого калия; для приготовления эмали зеленого цвета необходимо 10 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика, 1 – 2 г оксида меди, 0,2 г двухромовокислого калия; для приготовления красной эмали необходимо 10 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика, 0,5 – 2 г оксида кадмия; для приготовления прозрачной эмали необходимо 20 г кварцевого песка, 20 г борной кислоты, 70 г свинцового сурика.
Компоненты состава тщательно перемешать, поместить в фарфоровый тигель и нагреть в муфельной печи. При температуре 550 – 600°С смесь начинает плавиться. Когда состав превратиться в однородную стекловидную массу, тигель достать клещами и расплавленную эмаль вылить в металлический сосуд с холодной водой. При резком охлаждении эмаль затвердевает и растрескивается на мелкие кусочки, которые являются исходным материалом в данном случае для эмальерных работ.
Процесс эмалирования можно разделить на следующие этапы: подготовка изделия под эмаль; наложение эмали; обжиг эмали и отделка изделия.
При подготовке изделия под эмаль металл очищают от всевозможных загрязнений и оксидных пленок, обезжиривают и подвергают травлению в азотной кислоте или отбеливают в слабом растворе серной кислоты. Медное изделие после очистки нагревают в печи до появления тонкой пленки окисла, возникающей от соприкосновения горячего металла с кислородом воздуха, что способствует прочному соединению эмали с металлом.
При эмалировании изделий из драгоценных металлов производят предварительное "облагораживание" – многократный отжиг с последующим травлением и кварцеванием, что повышает процентное содержание драгоценного металла в поверхностном слое.
Перед наложением на изделие эмаль превращают в порошок: размалывают на шаровых мельницах или дробят в агатовых ступках.
Размер частиц должен быть не более 0,01 мм, а величина зерен – приблизительно одинакова, так как мелкие частицы плавятся гораздо быстрее и успевают выгореть, пока начнут плавиться наиболее крупные, что приводит к браку.
Для отделения мелких частиц размолотую эмаль неоднократно промывают в воде. В результате промывки крупные частицы оседают на дно, а мелкие удаляются вместе с водой.
Наносят эмаль на изделия двумя способами: ручным и машинным. При ручном способе нанесения, размолотую эмаль, размешанную с водой, в виде кашицы накладывают на изделие кистью или специальным шпателем. Это способ применяют в ювелирном деле.
При машинном способе – в хорошо просеянную, размешанную с водой эмаль добавляют крепители (декстрин, мочевину – 2 – 2,5 г на 1 л шликера) и специальным аэрографом равномерно наносят на поверхность изделия.
На другую сторону пластины наносят свой контрэмали, который служит для предотвращения коробления изделия. Этот способ применяется для эмалирования больших плоских поверхностей.
После наложения эмали изделие тщательно просушивают в муфельной печи или сушильном шкафу и приступают к обжигу (температура нагрева 600 – 800°С) в электрических печах с открытыми спиралями. Мелкие ювелирные изделия обжигают в электрических муфельных печах с закрытой обмоткой. Можно пользоваться и открытым пламенем газовой горелки, но пламя не должно соприкасаться с эмалевой поверхностью, так как копоть может испортить изделие, поэтому пламя направляют на его оборотную, левую, левую сторону. Изделие перед обжигом для равномерного прогрева устанавливают на специальной подставке из никеля, никелевых сплавов или жароустойчивой (хромоникелевой) стали.
Температура плавления эмалей неодинакова, поэтому прежде чем приступить к эмалированию, следует выполнить пробную плавку всех имеющихся эмалей на том же металле, из которого изготовлены изделия, и записать последовательность расплава.
При эмалировании вначале накладывают более тугоплавкие эмали и обжигают, затем добавляют недостающие цвета легкоплавких и вновь обжигают (при более низкой температуре). Как только на расплавленной эмали появляется блеск, нагрев прекращается и изделие постепенно остывает. Окончательную отделку – отбеливание металлических частей, свободных от эмалей, – производят в 15%-ном растворе серной кислоты.
Для эмалей с пониженной кислотоупорностью применяют щавелевую или лимонную кислоту. После промывки и просушки изделие шлифуют и полируют.
По технологическим и конструктивным особенностям эмали классифицируют на выемчатые, перегородные, оконные, живописные и др.
Для нанесения выемчатой эмали в изделиях сделаны углубления (выемки), выполненные граверной техникой, штамповкой или чеканкой (глубина 0,5 – 0,8 мм). Чем глубже выемка, тем темнее краска.
Для прозрачных эмалей дно углубления гладко зачищают (оно служит как бы рефлектором отражения лучей), для глухих – оставляют шероховатой. Выемчатая эмаль применяется для декорирования литых или обронных изделий, для изделий из листового металла, выполненных чеканкой.
Перегородчатыми эмалями заполняют углубления между перегородками, сделанными из вальцованной проволоки или филиграни, припаянных к основанию. Часть изделия, предназначенная для эмали, выполнена в виде низкой открытой сверху коробочки глубиной около 1 мм. Переплетение перегородок создает определенный рисунок, который заполняют эмалями.
Изделия под оконную, или прозрачную, эмаль должны иметь вырезанный в металле или выполненный филигранной техникой ажурный рисунок – узор, отверстия которого заполняются цветной прозрачной эмалью и обжигаются.
Эмаль сплавляется и превращается в стекло, вправленное в просветы металлического кружева. Цветные прозрачные эмали чистых цветов напоминают драгоценные камни – аметисты, рубины, сапфиры.
Живописная эмаль (финифть) представляет собой тончайшую миниатюрную живопись эмалевыми красками на металлической основе. Это самый трудоемкий и кропотливый вид эмалирования.
Технологический процесс финифти состоит в изготовлении из тонкого серебряного, медного или золотого листа основы изделия, которая может быть любой формы. Лицевую поверхность после соответствующей подготовки покрывают тонким слоем эмали, которая должна служить фоном (светлые – белый, голубой или черные фоны). Операцию наложения фона повторяют в несколько этапов, пока поверхность не станет ровной и гладкой. Оборотную сторону покрывают контрэмалью. Затем приступают к живописи на эмали, учитывая изменения после обжига первоначального цвета эмалевых красок и их температуру плавления. Вначале пишут красками тугоплавкими, а после обжига легкоплавкими.
* * *
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Художественная обработка металла. Эмалирование и художественное чернение (Илья Мельников, 2013) предоставлен нашим книжным партнёром -
Cтраница 1
Эмалирование стальных изделий (посуда, аппаратура, камеры для холодильников, газовые плиты, санитарно-техни-ческие изделия и др.) и частично чугунных производится по мокрому способу. Для этой цели готовится эмалевый шликер, состоящий из частиц эмалевой фритты, воды и так называемых мельничных добавок.
Хорошие результаты эмалирования стальных изделий получаются, когда производится последовательное покрытие двумя видами эмалей: одной - наносимой непосредственно на металл и называемой грунтовой эмалью и другой-покровной эмалью, наносимой на предварительно обожженный грунт.
Технология изготовления эмали и эмалирования стальных изделий включает большой комплекс сложных химических и физико-химических процессов, зависящих от множества факторов, из которых далеко не все могут быть проконтролированы и - учтены в производственных условиях. Между тем, даже небольшие изменения тех или других процессов влияют на качество эмалевых покрытий. Поэтому практически получить идеальные эмалированные покрытия не удается. На любом эмалированном изделии при тщательной проверке могут быть обнаружены дефекты, хотя многие из них не влияют на его эксплуатационные качества. В связи с этим понятие о браке в эмалировочном производстве является относительным и зависит от тех требований, которые предъявляются к изделиям.
Технология изготовления эмали и эмалирования стальных изделий включает большой комплекс сложных химических и физико-химических процессов, зависящих от множества факторов, из которых не все могут быть учтены в производственных условиях. Между тем, даже небольшие изменения тех или других процессов влияют на качество эмалевых покрытий. На любом эмалированном изделии при тщательной проверке могут быть обнаружены дефекты, хотя многие из них не влияют на его эксплуатационные качества. Поэтому для каждого вида эмалированных изделий в зависимости от их назначения разрабатываются специальные технические условия, в которых устанавливаются требования к качеству эмалевых покрытий и перечисляются допустимые дефекты и их количество.
Для улучшения качества эмалевых покрытий перед эмалированием стальных изделий применяется обработка их в водных растворах сульфата никеля. Во время обработки в никелевом растворе на стальных изделиях откладывается тонкий слой никеля. По данным работы , полученный слой никеля предохраняет металл от чрезмерного окисления в процессе обжига эмали, тем самым улучшая качество эмалевых покрытий. Кроме того, слои никеля также могут служить переходным слоем при нанесении на детали жаростойких эмалевых покрытий. При этом необходимо, чтобы они обладали достаточной стойкостью против окисления при повышенных температурах.
Авторами предложена также безгрунтовая эмаль , предназначенная для эмалирования стальных изделий сложной формы.
Эмалирование изделий шликерным способом мало чем отличается от способа эмалирования стальных изделий (гл. IV) и производится в основном так же, как и эмалирование чугунной кухонной посуды.
Как видно из этой схемы, основными процессами в технологии эмалирования стальных изделий являются: а) подготовка изделий к эмалированию, б) нанесение грунтового - и эмалевого шликеров, в) сушка нанесенных слоев шликера и г) обжиг изделий.
При эмалировании чугунных изделий встречаются те же пороки, как при эмалировании стальных изделий (стр. Причины, порождающие многие из этих пороков, в ряде случаев одинаковы, в особенности, если они зависят от состава и свойств эмали. Большая разница получается лишь в отношении тех пороков, которые происходят из-за недостатков литья и особенностей процесса эмалирования чугунных изделий. Ниже приводится краткая характеристика пороков, наиболее часто встречающихся при эмалировании чугунных изделий по сухому (табл. 63) и по мокрому (табл. 64) способам с указанием причин их появления [ 22, стр.
При эмалировании чугунных изделий встречаются те же пороки, что и при эмалировании стальных изделий (стр. Причины появления многих пороков в ряде случаев одинаковы в особенности, если они зависят от состава и свойств эмали, кроме тех пороков, которые получаются из-за недостатков литья или особенностей процесса эмалирования чугунных изделий.
Первым способом часто пользуются при эмалировании крупных изделий из чугуна, вторым - главным образом при эмалировании стальных изделий, а также мелкого чугунного литья и изделий из цветных металлов. Общая толщина эмалевого покрытия колеблется в следующих пределах: при пудровом способе эмалирования от 1 до 2 мм, при шликерном - от 0 1 до 0 3 мм на тонкостенных изделиях и 1 0 - 1 5 мм на толстостенных изделиях.
Сушка эмалевого шликера, нанесенного на поверхность труб, в принципе не отличается от аналогичной операции, проводимой при эмалировании других стальных изделий. Единственным, но очень серьезным осложнением является необходимость непрерывного и полного удаления выделяющихся паров воды из внутренней полости трубы.
Сушка эмалевого шликера, нанесенного на поверхность труб, в принципе не отличается от аналогичной операции, проводимой при эмалировании других стальных изделий. Серьезным осложнением является необходимость непрерывного и полного удаления выделяющихся паров воды из внутренней полости трубы. Находящийся в ней воздух очень быстро насыщается, и незначительное понижение температуры на отдельных участках трубы создает условия для конденсации паров воды и смывания нанесенного на эти участки эмалевого шликера. Для устранения этого явления следует непрерывно подавать в трубу сухой воздух со скоростью, обеспечивающей достаточно быстрое удаление паров (- 4 - 5м / сек), осуществляя подвод тепла к внешней поверхности трубы. Необходимо тщательно производить очистку поступающего в трубы воздуха от следов масел, пыли и влаги, попадание которых на поверхность нанесенного слоя шликера может существенно ухудшить качество эмалевого покрытия. Необходимо, кроме того, поддерживать достаточно высокую (160 - 200 С) и одинаковую температуру по всей длине трубы.
Коэффициент термического расширения титановых эмалей близок к коэффициенту расширения стекла, что дает возможность применять эмали, изготовленные на заводах для эмалирования стальных изделий.
Вот, как и обещала небольшой рассказ о эмалях. Сборная информация из статей в интернете и свои ощущения. Извините, что так не скоро... были технические затруднения с опытами.
Классический способ - эмаль горячего отжига:
Эмаль (не путать с эмалевыми красками) - тонкое стекловидное покрытие, получаемое высокотемпературной обработкой.
В художественной керамике эмалями иногда называют непрозрачные (глухие), обычно белые, блестящие глазури за их свойство перекрывать цвет керамического черепка.
В переносном смысле эмалями нередко называют практически все стекловидные покрытия по металлам, используемые в бытовых целях (эмалированная посуда, ванна и т. д.).
В Россию эмаль пришла из Византии одновременно с принятием христианства и уже в XII веке упоминается в летописях. Современная художественная эмаль пришла в Россию из Европы в конце XX века.
Первое упоминание о Русских перегородчатых и выемчатых эмалях встречается в Московской Ипатьевской Летописи 1175 года. В те времена все виды Русских художественных эмалей назывались "финифть" и только в XIX веке старинное название "финифть", сменилось на новый термин "эмаль". Эмаль представляет собой стекловидный порошок, получаемый измельчением стекловидных пластин до необходимой фракции. Измельченная в порошок эмаль смачивается водой до нужной консистенции и наносится в ячейки. Работа обжигается в печи или производится локальный обжиг эмали в каждой ячейке посредством газовой или бензиновой горелки. Разные виды и цвета эмали требуют и разную температуру обжига, которая колеблется в диапазоне от 700 до 900 градусов по Цельсию. После обжига, порошок эмали сплавляется в цветной стекловидный слой, в зависимости от типа эмали: прозрачный, или так называемый "глухой" - цветной непрозрачный слой эмали. Во время обжига эмалевый слой подвергается усадке, будучи насыпан до обжига по верхний край перегородки, он "опускается", становится ниже перегородки. Для полного заполнения ячейки, поэтому требуется неоднократный обжиг и пополнение обжигаемой эмали в ячейке. В зависимости от сложности композиции и задач, стоящих перед мастером, работа подвергается от 5 до ста обжигам. Мастер не имеет возможности вмешиваться во взаимодействие эмали и высокой температуры, он может лишь основываясь на опыте и интуиции регулировать время и температуру обжига. Именно это и формирует уникальность каждого произведения из эмали, повторить его не в силах даже автор. Каждое произведение существует лишь в одном экземпляре, оно уникально. В последние десятилетия ХХ века техника горячей эмали вышла за рамки традиционного круга своего применения. Соединяя в себе ювелирную драгоценность материала со свободой станковой живописи, этот вид искусства не имеет широкого распространения и является элитарным. Горячая эмаль сочетает в себе много различных техник и способов обработки, как металла, так и самой эмали, дающих возможность разнообразных решений, как декоративных, так и сложно-живописных.
Ручной способ наложения эмали заключается в следующем: размолотую эмаль размешивают с водой и в виде кашицы накладывают на изделие при помощи кистей или специального инструмента - узкого металлического шпателя. Для разравнивания слоя эмали изделие слегка встряхивают. Ручной способ обычно применяют при наложении эмали на небольшие поверхности сложных конфигураций и профилей, например, в ювелирном деле. Работу выполняют в следующем порядке.
Влажной кистью берут немного эмали из фарфоровой чашечки, наносят на металл и там ее распределяют. Степень влажности зависит от рода работы. Если эмаль слишком сырая, то добавляют немного эмалевого порошка; если она сухая, то добавляют немного воды - иначе ее не нанесешь на изделие.
Хорошо делать поверхность основы шероховатой, так как при этом повышается прочность сцепления металла и эмалей. Медь служит прекрасной основой для эмали, так как обладает благоприятными соотношениями теплового расширения и отличается высокой точкой плавления. Однако медь имеет ничтожную светящуюся силу, и некоторые эмали, светящиеся на золоте или серебре очень ярко, на меди выглядят темными и грязными. Томпак (медный сплав с цинком), на котором эмаль хорошо держится, имеет большую световую силу, чем медь.
Обжиг эмали требует температуры нагрева 600- 800°. Для этого лучше всего применять электрические печи с открытыми спиралями. Такие печи очень производительны и экономичны. Мелкие ювелирные изделия помещают в обычные электрические муфели лабораторного типа с закрытой обмоткой. Для обжига эмали можно пользоваться газовым пламенем, и другими источниками тепла. Однако во всех случаях пламя не должно соприкасаться с эмалевой поверхностью, так как копоть, попадая в эмаль, может испортить изделие. Поэтому обычно при нагреве открытое пламя направляют на оборотную левую сторону изделия. Каждый предмет, который обжигают в печи, необходимо класть на специальную подставку, от качества которой во многом зависит успех обжига.
Отделка заканчивается отбеливанием металлических частей изделия (свободных от эмалевого слоя), которые в результате обжига покрываются окисями. Отбеливание производят в слабом растворе серной кислоты (не выше 15%), так как некоторые эмали нестойкие к кислотам, могут потускнеть и потерять яркость и блеск. В прошлом для отбеливания эмалей с большим содержанием свинца применяли органические вещества, не действующие на эмаль (квас, клюкву и др.).
Опыт: опыту подверглись несколько предметов, самым наглядным оказался вот этот крестик. В ближайшее время добуду еще пластики (а конкретно хочу именно створку складня), и опыт повторю. т.к. здесь конечно результат не очень, но реш
ила показать пока так, суть ясна.
Берем сухой готовый порошок эмали синего цвета, и разводим его водой:
Берем крестик, и конечно нужно было взять штихеля, и вручную, аккуратно, прорезать канавки, но особенная аккуратность не перследовалась. Я просто взяла бор машинку с жестким абразивным диском, и обработала поверхность, а потом бором «выбрала» все канавки. Извините, что так топорно. Но был бы крестик в состоянии чуть получше, то может и запарилась бы.... В выемки закладываем эмаль. Лучше не торопится, и дать выпарится влаге самостоятельно, но можно и подогреть немного изделие, но очень аккуратно. Если сразу начинать интенсивно греть, то вода закипит, и в последствие эмаль ляжет не ровно.
После выпаривания воды, начинаем греть газовой горелкой. Подробно процесс не сфотографирован, всвязи с техникой безопасности и наличием всего 2 рук).
Держа крестик пинцетом за ушко, нагрев ведется с обратной стороны изделия, дабы копоть не оседала на эмали. Крестик маленький и тонкий - греть пришлось недолго. Эмаль расплавилась и сильно осела. После остывания на воздухе (резко остужать нельзя, иначе эмаль растрескается) накладываем второй слой. И процедура повторяется. Таких слоев может быть очень много, в зависимости от глубины наших канавок. В данном случае двух слоев вполне хватило.
После нагревания металл окислился. Можно оставить как есть, если не появилось каких-либо пятен и т.д... но я решила что этот образец можно и добить, отполировав его...
Современный метод. Холодные эмали (синтетические):
Жидкие двухкомпонентные эмали используются для проведения декоративных работ путем нанесения на поверхность цветных и драгоценных металлов. При смешивании 10 частей эмали и 4 частей катализатора (пропорция 2,5: 1) смесь прочно закрепляется при комнатной температуре в течение 48 часов, при температуре 100 С - за 45 минут, и выглядит как керамическое покрытие. Для получения различных цветов и оттенков эмали различного цвета могут смешиваться.
У каждого вида эмали есть свои достоинства и недостатки, и ниже мы попытаемся их вкратце перечислить. К достоинствам эпоксидных и фотоотверждающих «холодных» эмалей можно отнести простоту и технологичность их применения. Они практически не требуется оборудования, а также специфической подготовки поверхности изделия. Отлично закладываются на любые сплавы не только золота, но даже и на не металлические поверхности. Требуют минимальных профессиональных навыков от мастера, сроки обучения технике закладки таких эмалей исчисляются днями - неделями. Эти эмали, как правило, пластичны и редко скалываются, обладают хорошей ремонтопригодностью. Дефекты и сколы появляющиеся со временем на таких эмалевых покрытиях достаточно легко устраняются.
Из недостатков «холодных» эмалей следует отметить их подчас невысокие декоративные свойства – ощущение пластмассы, а также низкая твердость.
Низкая твердость "холодных" эмалей со временем приводит к потускнению, первоначально блестящего, эмалевого покрытия.
На наш взгляд применение этих эмалей вполне оправдано в бижутерии и дешевых ювелирных изделиях массового производства, но в дорогих, эксклюзивных золотых украшениях, несомненно, более достойно выглядит благородная "горячая" ювелирная эмаль.
Изделия с холодной эмалью могут быть покрыты полимерной смолой для предохранения эмали от царапин и в декоративных целях.
Опыт: опыту подверглась створочка складня.
Поверхность предварительно была вымыта щеткой с мылом. Углубления, предназначенные для эмали, зачищены шабером и нанесены риски, для большей поверхности соединения металла с эмалью. Поверхность обезжирена.
Просчитана пропорция компонентов, компоненты взвешены, и соединены. Запаха практически никакого нет (если принюхаться, то пахнет чем-то полиэтеленовым). По виду и консистенции напоминает акриловую краску. Легоко наносится, и легко убираются излишки. Высыхает в течении 48 часов, так что времени на работу предостаточно. К сожалению цвет выбрала темноватый. плохо видно саму эмаль на снимках.
Начинаем иголочкой наносить...
Ну вот! работа окончена!
После высыхания: На вид и восприятие тактильное - выглядит, как настоящая эмаль. К сожалению, иголкой царапается.
В целом мне очень понравилась "холодная эмаль". не портит изделие (его не надо греть, ее всегда можно удалить), проста в наложении, не требует сложного доп. материала и умений. Очень легко смешиваются цвета, получить можно любой оттенок, т.к. смешиваешь только основные компоненты, а когда получаешь нужный цвет - уже добавляешь отвердитель. можно использовать 2 цвета одновременно и они практически не будут смешиваться в изделие (нужно только их замешать с интервалом в полчаса). Но для устойчивости рекомендую покрывать сверху специальным лаком.
Горячая эмаль конечно лучше смотрится, не царапается, лучше блестит... но изделие после наложения такой эмали выглядит "новым". Можно патинировать и прочее, но это уже отдельная история. Более трудоемкая и непредсказуемо могут себя повести при нагревании различные изделия, особенно, если металл в "усталом" (как у меня на образце) состоянии.
Ну что, продолжим? Вот попробовала более крупную деталь и с эмалями разного цвета.
1. разноцветные эмали совершенно разные по свойствам, по температуре плавления.
2. и еще... это изменение цвета эмали. У меня был желтенький порошек, (симпотичненький цвет - см. фото "ДО" и "после") но когда эмаль остыла, то стала грязно-зеленая... не красивая. И расплавилась как-то плохо, хотя образец нагрела целиком до красна. Синяя и белая, прямо очень хорошо растеклись, а желтая так и осталась бякой какой-то. Больше не буду ее использовать. Может сама эмаль такая попалась. Если делать чистовую и ответственную работу, эмали надо проверять на образцах.
3. минимум два слоя требуется для нанесения. Первый слой сколько не пробовала, корявый какой-то, а второй очень даже гуд.
Выбор образца, зачистка лунок:
Нанесение эмали-порошка:
После прогрева:
Шлифовка бормашинкой с резиновым кругом:
Вот, очередной эксперимент.
Берем обломок средника. Ну, или то, что от него осталось. Анализируем возможности.
Прокаливаем и удаляем старую эмаль. Она совершенно никакого вида. В принципе, я когда прокалила - старая эмаль, там, где сохранилась получше расплавилась и растеклась заново. Предполагаю, что если вещь с частично своими эмалями (вполне устраивающими) их можно легко оставить, и просто довести новые, а старые практически не изменятся (но это если эмаль не сыпится как порошок).
Спиливаем петельки и выравниваем обломанный верхний край. К сожалению, она сильно деформирована, и свести трещину не удалось. При сведении трещины сама плашка становится сильно выпуклой. Это просто уже произошла деформация (растяжение). Возможно и можно было как-то свести, но у меня не получилось.
Конечно я надеялась залить трещину припоем, но очень уж большая трещина, и нет возможности грамотно обработать трещину. Решила заливать, как есть.
К сожалению промежуточные фотографии этого этапа мистически пропали, но принцип тот же.
После залития эмалью подложку аккуратно сняла, конечно эмаль очень хрупкая, и мне пришлось прибегнуть к хитрости. Участок трещины "горло святого" - все равно эмалью не зальешь, и его нужно было как-то восстанавливать. Тут на помощь пришла "холодная сварка - супер бронза". Ею я замазала трещину, и сделала усиление по всей обратке. С обратки - не красиво, но что сделаешь. Плашка предполагается для оформления в деревянную раму. Эта эпоксидка хорошо застыла, дав жесткость всей конструкции, она отлично обрабатывается и полируется. Вид у нее не бронзовый немного, но для заделывания мелких дефектов, я считаю, очень подходит. В целом участок "горла" получился очень неплохо. Фото конечно всего не передает.
В результате аж 5 полных прогреваний плашки, на поверхности образовался достаточно приличный окисел. Мною было принято решение шлифовки и полировки. Все равно изделие на вид "новое". Но через год, стоя на полке - оно наберет уже постепенно патинку, можно ускорить процесс в парах аммиака (сейчас не хочу возиться). Пусть стоит так, в питерском климате быстро потемнеет.
Я считаю, что это стала вполне самостоятельная вещь, имеющая право на жизнь! Вскоре она получит деревянную рамку (под размер - сама вырежу) займет достойное место, и будет служить мне по прямому назначению.
Простите за последние фото, но полированные вещи очень сложно снимать (а возиться с фотиком сейчас некогда). Спасибо всем за внимание.
По материалам интернет-форума piterklad.ru:
http://piterklad.ru/viewtopic.php?t=14888&highlight=
После изготовления и обработки металлические изделия далеко не всегда имеют привлекательный внешний вид. Кроме этого, металлы нуждаются в обязательной защите от контакта с влагой, которая вызывает коррозию и значительно сокращает срок их службы.
Одним из вариантов решения этих задач является эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся, ко всему прочему, великолепными эстетическими свойствами. Эмаль, используемая для обработки металлов, представляет собой пасту либо порошкообразное вещество, в состав которого входит стекло. В процессе плавления эмаль фактически приваривается к металлическим поверхностям, образуя прочный и достаточно долговечный защитный слой.
В зависимости от типа эмали существует два способа ее нанесения на металлы – сухой и мокрый. Первый вариант в наши дни используется достаточно редко, так как является достаточно затратным и не обеспечивает полноценной защиты изделий. Раньше он применялся исключительно для обработки чугуна. Суть этого метода заключается в том, что готовые детали либо предметы из металла предварительно раскаляют, после чего подвешивают перед специальным устройством, которое внешне напоминает пульверизатор. Из него металлические изделия обдуваются порошкообразной эмалью, которая оседает на поверхности металла тонким слоем. После этого изделие подвергается обжигу при высоких температурах.
Мокрый способ эмалирования металла широко используется и в наши дни. Процесс нанесения эмали в этом случае значительно упрощен и не требует дополнительных энергетических затрат. Для этих целей эмаль в виде пасты равномерно наносится на поверхность металлических изделий, после чего высушивается при температуре не выше +50 °C и подвергается обжигу.
При эмалировании металлов нередко используется специальная грунтовка, которая придает покрытию особую прочность и стойкость к воздействию влаги, кислот, температурных перепадов и механических повреждений. Такая грунтовка изготавливается, как правило, из полевого шпата и буры, имеет насыщенный черный цвет и повышенную тугоплавкость. После того, как грунтовка нанесена на металлические изделия, они требуют обжига. В итоге поверхность металла получает пористое покрытие, поверх которого и наносится финишный слой эмали.
Обжигать изделия в этом случае повторно обязательно необходимо, так как сама по себе эмаль после высыхания представляет довольно хрупкое покрытие, на котором легко остаются следы от любого жесткого предмета. И лишь под воздействием высоких температур эмаль приобретает особую прочность и устойчивость практически к любым внешним воздействиям.
Технология нанесения эмали на различные виды металла имеет свои особенности. Однако следует учитывать, что ее прочность зависит не только от соблюдения технологического процесса, но и от степени подготовки металлической поверхности к подобному виду обработки. Все без исключения металлы предварительно должны очищаться механическим и химическим способом.
В первом случае, если речь идет об эмалировании в промышленных условиях, проводится крацовка при помощи специальных щеток. Что касается химической обработки, то для этих целей, как правило, используется соляная либо серная кислота, последующая нейтрализация которых осуществляется при помощи водного раствора соды. На финальном этапе очистки вновь проводится механическая крацовка, которая помогает удалить остатки химических веществ и влаги.
Промышленное эмалирование металлов – это довольно сложный и трудоемкий процесс, который подразумевает наличие современного высокоточного оборудования и качественных материалов для создания прочных покрытий. Правда, существуют способы эмалирования металла в домашних условиях, однако подобные покрытия не отличаются высокими прочностными характеристиками и долговечностью.
Что касается использования эмалированных металлов, то область их применения достаточно широка – от пищевой и фармацевтической промышленности до производства труб, сантехнического оборудования и бытовых электроприборов.
