Общие сведения по работе с горячей эмалью для новичков. Горячая эмаль в ювелирных украшениях: технология нанесения

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 -

Сегодня мы поговорим о том, как самостоятельно нанести горячую эмаль или финифть на различные металлические поверхности в домашних условиях. Также рассмотрим, как сделать разноцветную эмалированную поверхность у металла своими руками. Изучим методики, процессы и технологии нанесения эмали с подробным описанием при изготовлении ювелирных изделий или значков

Эмаль по металлу (не путать с эмалевыми красками) — тонкое стекловидное покрытие, получаемое высокотемпературной обработкой. 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.

Технические эмали для бытовых изделий (посуда) и для специального назначения.

Ювелирная эмаль — легкоплавкое прозрачное или глухое стекло, которое наносят на медь, серебро, золото, реже на алюминий при температуре 500—800 °C.

Выемчатая эмаль — относительно простая техника: на пластине-основе гравируется, чеканится или выпиливаются углубления, которые потом заполняют эмалью разных цветов.

Перегородчатая эмаль — трудозатратная и сложная эмальерная техника, не поддающаяся механизации. Для её создания на тонкой металлической пластине-основе из меди, золота, реже серебра, мельхиора или высококачественной стали, процарапывают, гравируют или прорезают насквозь контур-эскиз будущего изображения. Далее по этому контуру напаивают металлические полоски-перегородки.

Витражная или оконная эмаль — разновидность перегородчатой эмали, но без металлической основы. Своё название эта техника получила из-за сходства с витражами из стекла, так как насквозь просвечивающая цветная эмаль, находящаяся в гнёздах металлических перегородок, напоминает цветное витражное стекло в обрамлении металла.

Сеяная эмаль выполняется поочерёдным распылением порошков разноцветных эмалей на основу-трафарет. Каждый слой закрепляется клеем.

Применение эмали для защиты чёрных металлов от коррозии в ряде случаев позволяет заменить дорогостоящие сплавы. В этом случае в качестве основы можно использовать обычное железо (точнее, недорогую низкоуглеродистую сталь).

Горячая эмаль (финифть)

Слово «эмаль» латинского происхождения, а «финифть» — гре­ческого, что обозначает блестящий камень («фингитис»).

Техническая сторона эмалирования тесно связана с художествен­ными требованиями, так как необходимо не только создать изде­лие, но и увязать художественную композицию металла с цветом эмали. Настоящая художественная эмалевая работа получается тогда, когда расплавленное стекло не только технически, но и художественно соединяется с металлом.

Эмаль представляет собой тонкий слой стеклянного сплава более или менее легкоплавкого, различных цветов. Ее наносят в порошко­образном состоянии на поверхность изделия и сплавляют непосред­ственно на нем, путем нагрева изделия. Эмаль, кроме декоративно­го значения, обладает также защитными, антикоррозийными свойствами.

Она отличается большой стойкостью не только против атмосферных влияний, но и против воздействия химических реагентов — кислот, щелочей, ядовитых газов и т. п. Эта стойкость позволяет использовать эмали в архитектурных сооружениях, работающих в условиях экстерьера.

По составу и характеру строения эмали представляют собой стекловидный твердый раствор кремнезема, глинозема и других окислов, которые обычно называют «плавнями». Некоторые из них — окиси свинца, калия, натрия — увеличивают легкоплавкость эмалей, но в то же время делают ее менее стойкой против внешних условий; другие — окиси кремния, алюминия, магния — увеличивают прочность эмали и ее тугоплавкость.

Д. И. Менделеев рассматривал эмали как раствор более тугоплавких стеклообразных соединений в легкоплавких. Он указывал на то, что пропорция тех и других должна быть подобрана так, чтобы при охлаждении и затвердевании эмали не происходило бы выделения части вещества в кристаллическом виде (так называемое расстекловывание), что происходит в случае, когда в составе эмали преобладают окись кремния и другие тугоплавкие соединения. С другой стороны, избыток легкоплавких соединений, например, окисей натрия и калия, делают эмаль мало прочной; она легко трескается, разъедается кислотами и даже растворяется в горячей воде (подобно растворимому стеклу).
Избыток окиси свинца также не желателен, так как эмаль получается мягкая. Однако в сплаве с другими кремне- и борнокислыми солями свинцовая окись, взятая в норме, образует достаточно прочную эмаль и, кроме того, придает ей блеск, яркость цвета и легкоплавкость; этим и объясняется широкое использование окиси свинца для приготовления художественных эмалей в прошлом. Состав эмалей очень не одинаков и изменяется в широких пределах в зависимости от назначения.

По составу эмали разделяют на прозрачные и глухие (непро­зрачные). Глушение осуществляется добавкой в шихту окиси олова или трехокиси мышьяка. Аналогичную роль глушителей про­зрачности эмалей играют так­же соединения фтора и фосфорная кислота. Обычно для получения цветных эмалей (прозрачных или глухих) сначала готовят основной сплав, а затем к этому бесцветному сплаву добавляют различные красители и вновь все пере­плавляют.

Применяют также и другие красители.

Требования, предъявляемые к художественным эмалям:

легкоплавкость (в пределах до 800°, а для алюминия до 600°);

химическая устойчивость в процессе отбеливания (15%-ный раствор серной кислоты);

хорошая кроющая способность;

прочность соединения эмали с металлом;

яркий, чистый цвет;

блеск эмали.

Весь процесс эмалирования можно разделить на четыре этапа: подготовка изделия под эмаль; наложение эмали; обжиг эмали; отделка изделия.

Подготовка изделия под эмаль. Металлы только тогда связываются с эмалью, когда они абсолютно чисты и обезжирены. Готовую работу отжигают и протравливают. Затем ее обрабатывают на латунной щетке и окончательно чистят под постоянным током воды стеклянной щеткой и сушат в опилках. До тех пор пока на верхней поверхности капельки воды взаимно сливаются, металл еще жирный и, следовательно, не готов к эмалировке. Рабочее место должно содержаться в абсолютной чистоте. В цехе, где производят полировку и шлифовку, нельзя вести работы с эмалями; у рабочего места должен быть водопровод; всегда должно иметься чистое полотно, на которое можно положить изделие. Чистота — основа успешного достижения эмалировки.

Наложение эмали. В продажу эмаль поступает обычно в виде плиток. Для эмалирования ее необходимо превратить в порошко­образное состояние. Порошок должен быть достаточно мелким, так как крупные частицы трудно распределять ровным слоем по поверхности металла, однако очень тонкое раздробление эмали тоже нежелательно, так как после обжига на таких эмалях образуются мутные пятна (особенно это относится к прозрачным эмалям). Очень важно, чтобы величина зерен в размолотой эмали была при­близительно одинакова, так как при неоднородности зерен мелкие из них плавятся гораздо скорее и успевают выгореть, пока начнут плавиться наиболее крупные из зерен; в результате цвет эмали становится тусклым, а иногда и грязным (особенно при прозрачных эмалях).

Для удаления чрезмерно мелких (пылевидных) частиц, образую­щихся при размалывании эмали, ее промывают водой. Размолотая эмаль несколько раз взмучивается в воде — крупные частицы быст­ро оседают на дно, а мелкие—пылевидные — в виде мути сливаются.
Глухую (непрозрачную) эмаль растирают до тонкого порошка, а прозрачную до мелких зерен, так как благодаря этому усиливается сила свечения. В каждом случае эмаль должна быть так отмыта, чтобы вода на ней оставалась чистой; при глухой эмали она может быть немного мутной. Затем наполняют эмалевой массой маленькие фарфоровые чашечки, на которых пишут номера, чтобы избежать перепутывания. Если эмаль не используют в тот же день, остаток хранят в дистиллированной воде. Чашечки помещают под стеклянный колпак, чтобы не запылилась эмаль.

Размалывание эмали в условиях крупного производства осуще­ствляют на шаровых мельницах, а в лабораториях — путем толчения в ступках, которые делают из прочных материалов — яшмы, агата.

Песты для ступок также делают из камня (яшмы или агата), но можно применить и стеклянные, но они быстро царапаются, хотя частицы стекла, попадающие в эмаль, не вредят. Можно пользоваться также фарфоровой ступкой. Существует два способа наложения эмали на изделие: ручной и машинный.
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.
На тонких пластинках начинают с обратной стороны. Сначала накладывают контрэмаль и дают ей немного подсохнуть, осторожно поворачивают и то же делают с передней частью. Как при перего­родчатой, так и при ямочной эмали (см. ниже) углубления или ячейки не должны быть заполнены полностью, так как некоторые сорта эмали делаются мутными и тусклыми, если они нанесены слишком толстым слоем. Полная высота эмалевого слоя достигается путем постепенного наполнения ячейки и требует иногда от двух до четырех последовательных обжигов. В иных случаях отдельные краски могут изменяться; так, например, красная после многих обжигов может стать черной.

Машинный способ наложения эмали применяют для эмалирования больших плоских поверхностей. Толченую, хорошо просеянную эмаль размешивают с водой, в которую добавляют крепители: декстрин, мочевину (2—2,5 г на 1 л шликера) и др. и наносят на поверхность при помощи специального аэрографа, все время, следя, чтобы слой был равномерным и не толстым. При эма­лировании плоских поверхностей эмаль одновременно наносят на обе стороны пластины. Эмаль, нанесенную на оборотную, левую сторону изделия, называют контрэмалью, и она служит для предот­вращения коробления изделия, которое возникает в силу различного коэффициента расширения эмали и металла.
Значение коэффициента расширения эмали очень велико. Он должен по возможности соответствовать коэффициенту расширения металла или сплава, на который накладывают эмаль; в противном случае при остывании эмаль отслаивается от изделия, несмотря на тщательность соблюдения технологического процесса. Отслаи­вание наблюдается и в случае, если коэффициент расширения эма­ли больше, чем у металла, и в другом случае, если коэффициент расширения эмали меньше, чем у металла.

После наложения эмали изделие тщательно просушивают, иначе при обжиге эмали оставшаяся вода закипит и изделие получит брак в виде пузырей, пустот и т. п. Желательно, чтобы обжиг эмали про­изводился непосредственно после ее наложения, так как необож­женная эмаль хрупка и непрочна. Сначала удаляют воду (отсасы­вают), которая нужна была при нанесении эмали, приложив к краю изделия кусок пропускной бумаги. Затем предметы подсушивают в подогретом муфеле или в маленькой печи до тех пор, пока по­рошок не станет сухим (перестанет выделяться пар). Если при под­сушивании или при посадке в печь отпадет кусочек эмали, нельзя добавлять сырой эмали, так как на этом месте получатся мутные пятна. Нужно поправить это место сухим эмалевым порошком или обжечь весь предмет и поправить после обжига, или же снять весь порошок и нанести его вновь.

Обжиг эмали. 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 и 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. Подставка должна отвечать следующим требованиям:
а) не изменять формы при нагреве;

б) не вступать в соединение с расплавленным эмалевым покро­вом;

в) не прилипать к эмали;

г) не образовывать на своей поверхности окалины.

Асбестовые формы горят в эмали. Их можно применять только в случае, когда на поверхности нет эмали, а она находится внутри. На формах из простой стали в жаре образуются частички окиси же­леза (окалина), которые легко вплавляются в эмаль и оставляют черные пятна.

Самые лучшие подставки делают из никеля или никелевых спла­вов, а также из жароустойчивой (хромо-никелевой) стали, так как они в жаре остаются неизменными. Формы подставки обусловли­ваются формой объекта.

Различные эмали обычно обладают различной температурой плавления, поэтому прежде чем приступить к наложению эмали на изделие, необходимо проверить, как велик температурный диапа­зон плавления наиболее легкоплавких и тугоплавких эмалей, выбран­ных для работы. Для этого на небольшой пластине из того же ме­талла, что и само изделие, накладывают все подлежащие испыта­нию эмали и, просушив их, начинают нагревать.

Если диапазон, в течение которого расплавятся все эмали, не велик, то проба дала положительные результаты и можно присту­пить к наложению эмалей на изделие. Однако иногда в результате пробы обнаруживается, что легкоплавкие эмали выгорают при тем­пературе плавления тугоплавких эмалей. В таком случае одни из них или совсем исключают из производства, или поступают следую­щим образом: сначала накладывают и обжигают все тугоплавкие эмали, а затем добавляют недостающие цвета легкоплавких и обжи­гают их еще раз при более низкой температуре.
При обжиге эмали изделие нагревают до красного каления. До обжига поверхность эмали имеет шероховатую, тусклую структуру. По мере нагревания поверхность выравнивается, сливается и при­обретает стекловидный блеск. После этого изделие вынимают из печи, и оно постепенно остывает. Работу по обжигу проводят в сле­дующем порядке: как только печь достигает нужной температуры, в нее вдвигают подсушенный предмет на подставке, захватив под­ставку специальными тигельными щипцами. При этом применяют правило: больше жара — короткий обжиг. Время обжига в печи за­висит от рода эмали, желаемого эффекта и от типа печи. Сначала эмаль спекается в губчатую массу, делается вязкой и пульсирую­щей; в нормальных условиях ее вынимают из печи, когда поверх­ность ее сделается гладкой и красной. Когда вынимают плоскую пластинку, ее нужно выправить в накаленном состоянии. Для этого ее осторожно освобождают от окалины, кладут на выправочную плиту, прижимают и выпрямляют чистым шпателем. Если после первого наложения и обжига эмали на изделии обнаруживаются незначительные дефекты — трещины, пузыри, обнаженные места, то их исправляют повторным наложением эмали с последующей просушкой и обжигом.

Большие поры нужно почистить иголкой и перед повторным об­жигом осторожно заполнить эмалью. Одновременно выправляют те места, на которые наложена эмаль не так, как нужно, т. е. устра­няются наплавы, затеки и т. п.

Отделка эмалевого слоя. Если эмаль получается такой, какой она предусмотрена по рисунку, ее шлифуют крупным (грубым) бруском с водой, затем тонкими брусками или наждачной бумагой; работа заканчивается тщательной промывкой.

От этой операции в большой степени зависит эффект готового изделия. Поверхность эмали покрыта большей или меньшей частью пор, которые могут заполняться остатками шлифовальных средств и давать серые пятна, если изделие некачественно отмыть. Сначала все изделия моют стеклянной щеткой под проточной водой, на ночь их оставляют лежать в чистой воде. На следующий день их еще раз моют, до тех пор, пока не будет видно остатков шлифовальных средств (даже через лупу).

В заключение изделие помещают в печь в последний раз, для того чтобы возникшие при шлифовании шероховатости переплави­лись и образовали гладкую поверхность. Чем жарче печь, тем боль­ше будут светиться потом краски. Когда верхняя поверхность засве­тится красным сиянием, изделие вынимают.

Полировка. Если нужно сохранить блестящую поверхность или в случае, когда эмаль не выдерживает еще одного обжига, делают холодную полировку под потоком воды на кружке из липового де­рева на полировочной машине.
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.).
эмаль. В юве­лирных изделиях металл, который выбран как основа под эмаль, иногда во многом определяет художественные достоинства изде­лия. Особенно это относится к изделиям, в которых применяют прозрачные (просвечивающие) эмали. В этом случае блеск основно­го металла (а также и цвет) через тонкий слой прозрачной эмали придает ей особую, светящуюся, силу и яркость цвета. Например, золото является особенно хорошей основой, причем как чистое, так и высокопробное. Оно мало деформируется при нагревании и придает эмали высокую светящуюся силу. Серебро, наоборот, силь­но деформируется, поэтому плохо удерживает эмаль. Серебро ни­же пробы 950 не следует употреблять, так как у низкопробного серебра точка плавления очень низка.

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.

При эмальерных работах возможны следующие ошибки:

металлические части расплавлены — печь слишком горячая, перегородки погружены в эмаль — припой содержит цинк; белая эмаль покрыта зелеными пятнами — примесь меди (загрязнение); белая эмаль имеет желтые пятна—примесь серебра (загрязнение); краски имеют черные пятна — вплавлена железная окалина; имеют­ся серые пятна — остатки шлифовального материала; эмаль полу­чается пористой — изделие недогрето или взята несоответствую­щая металлическая основа; бесцветная эмаль стала молочной — слишком тонко натерта, мало промыта, толсто нанесена, слишком сильно обожжена; эмаль образует сдвиги — нарушения теплового режима, напряжение между эмалью и металлом, неправильная толщина металла, неудовлетворительная обратная эмаль (контрэмаль); эмаль серая и мутная — плохо промыта; пластинка сильно согнута — неудовлетворительная задняя эмаль (контрэмаль), не­правильно построена основная пластинка; эмаль пузырчатая — сго­рели частички грязи, смеси эмалей вступили в реакцию; мутные пятна — попала вода в подсохшие места.

Эмалирование металлических изделий. Под общей редакцией В. В. Варгина. Л., «Машиностроение», 1972, 496 стр. Табл. 70. Илл. 154. Библ. 384 назв.
В книге приведены общие сведения о наиболее употребительных сырьевых материалах, процессах варки эмалей. Подробно описаны эмалеварочные печи, а также свойства и приготовление шликеров. Технология эмалирования металлов рассматривается применительно к отдельным видам изделий.
Дано описание эмалирования стальной и чугунной посуды, химической аппаратуры, санитарно-технических изделий. Описаны новые виды производства: эмалирование труб, архитектурно-строительных деталей, изделий из алюминия, получение жаропрочных покрытий на стали.
Второе издание книги по сравнению с первым (1962 г.) значительно переработано и дополнено новыми материалами. Большой переработке подверглись разделы об эмалировании химической аппаратуры, чугунных изделий, о жаропрочных покрытиях и др.
Книга предназначена для инженерно-технических работников заводов и НИИ, занимающихся вопросами эмалирования металлов, а также может быть полезна студентам и преподавателям вузов.

Предисловие..... 3

РАЗДЕЛ I. ТЕХНОЛОГИЯ ЭМАЛИ

Глава I. Сырьевые материалы и приготовление шихты (В. Д. Сендерович) ..... 5
1. Сырьевые материалы..... -
2. Подготовка сырьевых материалов и приготовление шихты..... 14

Глава II. Варка эмалей..... 16
1. Эмалеварочные печи (В. А. Кузяк) ..... -
Топливо и его сжигание в эмалеварочных печах..... -
Виды печей..... 29
2. Варка (В. В. Варгин) ..... 43
Выводка печи..... -
Процессы, происходящие во время варки..... -
Особенности варки в печах различного типа..... 50
Особенности варки эмалей различного типа..... 52
3. Централизованное производство эмалей (В. П. Ваулин) ..... 58

Глава III. Помол эмали и приготовление шликера..... 63
1. Помол эмали (Л. Д. Свирский) ..... -
2. Шликер и его свойства (Л. Д. Свирский) ..... 70
3. Приготовление шликеров (Б. 3. Певзнер) ..... 77

РАЗДЕЛ II. ТЕХНОЛОГИЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Глава IV. Эмалирование стальных изделий..... 91
1. Сталь для эмалирования (Я. С. Смирнов) ..... -
2. Посуда 105
Изготовление посуды (Я. Я. Зеленский) ..... -
Подготовка поверхности (Я. С. Смирнов) ..... 111
Грунты и эмали (Е. М. Ошурков) ..... 123
Нанесение шликера (Б. 3. Певзнер) ..... 139
Сушка покрытий (Я. Я. Зеленский) ..... 157
Печи для обжига грунта и эмали (Я. Я. Зеленский) ..... 165
Обжиг покрытий (Е. А. Антонова, В. В. Лучинский) ..... 181
Декорирование (Я. Я. Зеленский) ..... 191
Сортировка и упаковка посуды (Я. Я. Зеленский) ..... 196
3. Бытовая газовая аппаратура и холодильники (Е. А. Антонова, В. В. Лучинский) ..... 197
Изготовление деталей..... 198
Подготовка поверхности..... 200
Грунты и эмали..... 208
Нанесение, сушка и обжиг покрытий..... 211
Безгрунтовое эмалирование..... 221
Сборка аппаратуры..... 224
4. Ванны и раковины (Е. А. Антонова, В. В. Лучинский) ..... 225
5. Архитектурные детали. Вывески и таблицы..... 227
Архитектурные детали (М. В. Серебрякова) ..... -
Вывески и таблицы (Е. А. Антонова, В. В. Лучинский) ..... 234
6. Химическая аппаратура..... 238
Общая характеристика стальной эмалированной аппаратуры (Г. А. Кудрявцева, Б. 3. Певзнер) ..... -
Типы стальной эмалированной аппаратуры (Г. А. Кудрявцева, Б. 3. Певзнер) ..... 246
Конструирование и изготовление аппаратов под эмалирование (Г. А. Кудрявцева, Б. 3. Певзнер, Л. В. Пурин) ..... -
Подготовка к эмалированию (Г. А. Кудрявцева, Б. 3. Певзнер) ..... 251
Грунты и эмали (В. В. Варгин, В. Э. Мишель) ..... 255
Шликер, нанесение и сушка покрытий (М. М. Карабачинская) ..... 274
Обжиг покрытий (Г. А. Кудрявцева, Б. 3. Певзнер, Л. В. Пурин) ..... 278
Контроль качества покрытий. Виды брака (М. М. Карабачинская) ..... 287
Сборка и упаковка аппаратов (Л. В. Пурин) ..... 291
7. Трубопроводы для жидкостей и газов (Н. С. Смирнов) ..... 292
Требования к трубам для эмалирования..... 295
Подготовка поверхности..... 296
Нанесение шликера и сушка..... 298
Обжиг покрытия. Правка труб..... 300
8. Жаростойкие покрытия (А. А. Аппен) ..... 302
Способы нанесения покрытий..... 304
Состав и свойства покрытий, наносимых методами эмалирования..... 305
9. Пороки эмалевого покрытия. Реэмалирование изделий (В. Я. Локшин) ..... 321

Глава V. Эмалирование чугунных изделий..... 331
1. Чугун для эмалирования (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 332
Пороки отливок..... 340
Подготовка поверхности..... 343
2. Санитарно-технические изделия..... 345
Грунты и эмали (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... -
Эмалирование ванн (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 353
Схема цеха эмалирования ванн (В. П. Ваулин) ..... 360
Эмалирование раковин, моек и других санитарно-технических изделий (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 362
3. Химическая аппаратура (Г. А. Кудрявцева, В. Э. Мишель) ..... 368
Типы и конструкции аппаратов. Подготовка к эмалированию..... 369
Грунты и эмали..... 372
Эмалирование..... 375
4. Посуда (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 377
5. Прочие изделия технического назначения (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 380
6. Пороки эмалевого покрытия. Реэмалированне изделий (В. Я. Локшин, Г. П. Смирнова) ..... 382

Глава VI. Эмалирование алюминиевых изделий (М. В. Серебрякова) ..... 387
Металл для эмалирования..... -
Подготовка поверхности..... 391
Эмали..... 333
Эмалирование..... 398

Глава VII. Эмалирование ювелирных изделий из цветных и драгоценных металлов (Л. Л. Гуторова) ..... 404
Металлы для эмалирования..... -
Изготовление металлических заготовок..... 406
Эмали..... 409
Эмалирование..... 411
Отделка и сборка изделий..... 413
Пороки..... 414
Эмалирование алюминиевых ювелирных изделий..... 416

Глава VIII. Контроль эмалировочного производства (В. В. Варгин, М. В. Серебрякова, Г. П. Смирнова) ..... 419
Испытание металла..... 420
Контроль очистки изделий перед эмалированием..... 422
Контроль сырьевых материалов, шихты и варки эмалей..... 424
Контроль эмалевых фритт..... 425
Контроль шликеров..... 430
Контроль качества эмалевого покрытия..... 436

Глава IX. Охрана труда и техника безопасности (Б. 3. Певзнер) ..... 453

Приложения (В. Э. Мишель) ..... 467
Литература..... 481

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.

Эмали, предназначенные для нанесения на чугун (мокрым или сухим способом), имеют состав, подобный составу эмалей для листов. Но эмали, наносимые сухим способом, содержат повышенную долю флюсов, облегчающих их растекание при плавлении.

10.2.2.4. Сцепление эмали с металлом

Основным из требований, предъявляемых к эмалированному изделию, является прочность сцепления эмали с металлом.

Особый интеpес представляет случай сцепления эмали со стальным листом, которое обеспечивается только тогда,когда металл содержит так называемые окислы сцепления (0,3-0,5 % СоО или до 1 % NiO, или и то, и другое одновременно) или когда поверхность листа предварительно никелирована методом окунания.

По теории сцепления, предложенной Дитцелем и исследованной Ретцоль-дом [ 10.22 ], механизм сцепления упрощенно можно представить следующим образом. Расплавленный эмалевый слой полностью смачивает стальную поверхность, растворяя на ней окисный слой, образовавшийся при нагреве, в результате чего поверхность металла становится чистой. После этого кобальт или никель, электрохимически более электроположительные, чем железо, металлически осаждаются на лист из рас-

10.3. ТЕХНОЛОГИЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ

Эмалирование представляет собой многоступенчатый процесс, при котором покрываемый металл и компоненты эмали подготавливают отдельно друг от друга, а покрытие осуществляют при процессе эмалирования. При этом между эмалированием стальных листов, чугуна и алюминия существуют лишь небольшие различия.

10.3.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАГОТОВКАМ

Комбинация двух таких различных компонентов, как металл и эмаль, требует учета определенных особенностей, в частности хрупкости эмали, при конструировании изделий под эмалирование. Поданным Кюна и Геу, изделия под эмалирование должны отвечать следующим основным конструктивным требованиям:

острые углы и кромки должны отсутствовать, внутренние радиусы cкруглений должны составлять >5 мм (в исключительных случаях >3,5 мм); концы длинных профилей должны быть жесткими;

детали большой площади должны иметь гофры и желобки, сосуды - усиления бортов (отбортовку);

круглые отбортовки всегда должны быть открытыми (но не закрытыми); в зоне искривления борта не должно быть вырезов и отверстий; диаметр отверстий должен превышать 8 мм; изделие не должно иметь несимметричных вырезов;

сварные соединения должны быть выполнены встык с V- или X-образной разделкой кромок, оптимальным является сварной шов внахлестку. Нельзя располагать сварные швы на бортах;

наслоения материала и утолщения стенок должны отсутствовать. Выбор формы эмалированного изделия, кроме его назначения, в большой мере определяется особенностями покрытия и условиями эмалирования.

10.3.2. ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА

Первым условием качественного эмалирования является полное отсутствие жиров, масел, ржавчины и грязи на поверхности металла. Поэтому ее очистка играет чрезвычайно важную роль. Ниже описаны методы подготовки металлических изделий, специфических для техники эмалирования.

10.3.2.1. Отжиг и травление стального листа

Сильно загрязненные или проржавевшие стальные листы могут быть подготовлены для эмалирования только с помощью отжига и травления. Особенно эффективен черновой отжиг в атмосфере, содержащей НС1 (при этом легко удаляется окалина, устраняется обезуглероживание кромок). Однако образующийся при этом водород может диффундировать в лист, накапливаться там и позднее приводить к образованию «рыбьей чешуи» на эмали.

Травление осуществляется по известным технологиям. При этом необходимо обращать внимание на то, что диффундирующий в лист водород также может обусловить появление «рыбьей чешуи». Пузыри, образующиеся при травлении, так же как и остатки травильного раствора на поверхности листа, обязательно приводят к дефектам эмали. Поэтому необходима промывка покрываемого металла с последующей нейтрализацией.

10.3.2.2. Специальная подготовка стального листа

При безгрунтовом нанесении белой эмали на сталь решающее значение имеет чистота поверхности листа. Кроме того, для обеспечения сцепления необходимо предварительное никелирование. Сложный процесс подготовки листов малоуглеродистой стали

(

Важное значение имеют операции травления и никелирования, после которых на поверхности не должно быть дефектов. Количество осажденного никеля должно составлять 0,8-2 г. м -2 .

Другие специальные методы подготовки поверхности к безгрунтовому покрытию нормальных углеродистых стальных листов белой эмалью основаны на предварительном напылении на поверхность тонкого слоя окиси никеля или получении на металле слоя отложений плохо растворимых примесей (метод Flexosmalt).

10.3.2.3. Подготовка чугунного литья

Подготовку чугуна к эмалированию осуществляют практически только с помощью струйной обработки, иногда после нагрева при температуре 750-800 °С. В качестве абразива используют песок, железную крошку, стальную дробь, сечку проволоки и корунд. Следует учитывать, что абразивы из стали легко приводят к замасливанию поверхности. Струйная обработка надежно удаляет поверхностные загрязнения (литейную окалину, формовочную землю, шлаковые остатки и т. д.) и обеспечивает шероховатость поверхности, необходимую для эмалирования.

10.3.2.4. Подготовка алюминия

Подготовка алюминиевых листов производится обычно в три этапа:

очистка с помощью обычного обезжиривания щелочным раствором или с помощью обработки разбавленным раствором H 2 S0 4 (или специальными растворителями);

обработка в щелочных растворах хромата (50 °С, 5 мин) при образовании окис-ной пленки, повышающей сцепление эмали;

отжиг (5 мин при температуре 520-550 °С).

Для подготовки алюминиевого литья к эмалированию достаточно струйной обработки.

10.3.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭМАЛЕЙ

Эмали, сырьем для которых служат кварц, полевой шпат, поташ, бура, известняк, сурик, а в случае необходимости - красители и глушители и т. д., варят, как правило, во вращающихся барабанных или в ванных печах при соответствующих температурах (от 1100 до 1300 °С). Расплав в определенном состоянии быстро охлаждают, выпуская его в воду и обдувая струей сжатого воздуха между охлаждаемыми валками. При этом образуются гранулы или крошка (эмалевая фритта), которые легко измельчаются при помоле в шликер или порошок. (Термин «эмалевая фритта» не корректен - см. определение в разд. 10.1.1 - но общепринят.) В такой форме эмаль поступает на эмалировочные заводы.