Отделка эмалевого слоя

Технология изготовления перегородчатой эмали.

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

 

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.

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.

Для получения цветных эмалей пользуются красителями, кото­рые добавляют к основе в различных пропорциях (табл. 15)

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. На рис. 65 показаны варианты подставок.

 

 

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.).

Существует большое разнообразие эмалей. Они различаются как по составу самой эмалевой массы, так и по технологическим особенностям подготовки металлической основы под 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.