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.

Всем хорошего дня!

Последнее время мы наблюдаем повышенный интерес к работе с горячей эмали. Раньше с эмалью работали только художники, обучавшиеся в специализированных художественных заведениях, и нам не приходилось отвечать на самые простые и общие вопросы по работе с ней. Теперь появилась необходимость вывесить некоторые сведения и рекомендации по работе с горячей эмалью.

Это аннотация от производителя английской эмали, переведенная и доработанная нами. Повторяюсь, сведения исключительно общие и краткие, которые не ответят на все вопросы, возникающие у новичков. Но они хоть как-то помогут на начальном этапе тем, кто решил самостоятельно осваивать это искусство.

Методы нанесения

Сухой метод нанесения эмали.

Метод сухого нанесения эмали наиболее широко используемый и является предпочтительнее там, где покрытие должны быть равномерным. Металл покрывают фиксатором для эмали с помощью мягкой кисточки или распылителя. На рабочей области размещают чистый лист бумаги для сбора избыточной эмали. Небольшое количество порошковой эмали помещают в пластиковое сито. Заготовки для эмалирования размещают на бумаге, положив ее на палочки (карандаши). Все другие вспомогательные инструменты должны находиться в легкой доступности от вашей руки. Расположите сито с эмалью над заготовкой и легким постукиванием указательного пальца по ситу равномерно распределите эмаль на поверхности, на толщину примерно равную толщине металла.

На первом фото на пластину наносится специалньный фиксатор для эмали. На втором, эмаль через сито насеивают на фиксатор. Фиксатор, высыхая, удерживает эмаль. Это обеспечивает перемещение пластины, без возможных потерь эмали.

Влажный метод нанесения эмали

Это метод является предпочтительным там, где не требуется покрытия больших поверхностей. Эмалевую суспензию готовят путем перемешивания небольшого количества воды и порошковой эмали. Суспензию наносят на металлическую поверхность с помощью шпателя, кисточки. Романтичные натуры и любители винтажа могут использвать старое гусиное перо со срезанным кончиком.

После каждого из вышеуказанных методов, эмаль должна быть полностью высушена перед обжигом.

Феном эмаль сушить нельзя! Для скорейшего высыхания помещаем изделие с эмалью на верх разогретой муфельной печи.

Техники эмалирования

Для изготовления изделий с эмалью используются как современные так и традиционные техники.

Влажный способ наложения эмали может быть использован для создания дизайна непосредственно на металле или на ранее обожженном базовом слое. Это метод используется в следующих традиционных техниках.

Перегородчатая эмаль (Cloisonn)

Здесь области эмали разделены медными или серебряными перегородками, которые припаяны к основному металлу. Тип Cloisonn можно сделать, нажав на перегородке в слой необожженной эмали (интересно, но мы не пробовали

После обжига эмаль держит перегородки и берет на себя функцию жесткого припоя.

Пайка перегородок требуется не всегда, в основном на объёмах. На плоских изделиях перегородки закрепляются с помощью медицинского клея БФ, как на чистом металле, так же и на базовом слое эмали.

Витражная, пликажур

Метод, по сути такой же, как перегородчатая эмаль, но без металла - основы. Рисунок из перегородок удерживается с помощью обожженной эмали, которая располагается во время обжига на листе слюды.

Выемчатая:

фото работы мастерской "Спеха Дар"

В этой технике эмали обжигается в выемках, которые вытравливаются кислотой на поверхности металла. Так же существуют другие способы получение выемок в металле, такие как давление, гравировка, литье.

Это далеко не все способы и методы работы с эмалью.

Сухой метод нанесение эмали (насеивание) хорошо подходит для работы с трафаретами.

На обожженном базовом слое можно создавать дизайн цветными эмалями и жидкими препаратами драгоценных металлов, или использовать небольшие кусочки дробленой эмали, стринги (тонкие ниточки эмали). Они могут быть уложены на базовый и во время обжига в печи, когда эмаль уже начала плавится, специальным инструментом перемешивать цвета, создавая неповторимый дизайн. Этот метод может производить поразительные результаты.

Печь должна быть нагрета до температуры 780 - 800 ° С. , при такой температуре камера становится красного цвета. Изделия должны быть аккуратно размещены на подходящую подставку для обжига (идеальный вариант нержавеющая сталь), и вся конструкция помещается в камеру обжига с помощью шпателя или ухвата.

Дверь печи должны быть закрыты и наблюдать за обжигом можно через специальное окошечко. Поверхность эмали будет чернеть, а затем будет становиться ярко-красного цвета как камера печи и у нее появится блеск.

Подождите несколько секунд после этой точки, а затем удалить подставку из печи, разместив ее на огнеупорную площадку для охлаждения. Время обжига зависит от размера изделия, для ювелирного украшения 2-3 минуты.

После обжига все непокрытые металлические поверхности будут покрыты оксидом - окалиной. Это можно предотвратить покрывая чистые участки металла системой защиты от появления окалины T39. Средство легко смывается. В переводных книгах по эмали это средство еще называется биндер.

Отдельно, хочется остановится на температуре обжига. 800 градусов - это немного условное значение, 10 градусов ниже или выше, не сыграют трагическую роль при обжиге. При отправке в камеру изделия, температура обязательно падает на 60-80 значений, до заданного значения она будет подниматься примерно минуту. Если вы будете обжигать при температуре 750 градусов вы будете это делать чуть дольше, если выставить 850, то быстрее. Окончание обжига определяется визуально.

Контрэмаль

У металлов и эмали разные характеристики линейного расширения и после обжига есть вероятность появления трещин в слое эмали. Чтобы уравновесить напряжение в эмали и металле применяется контрэмаль, эмалирование обратной стороны изделия. В линейке эмалей Милтон Бридж есть специальная эмаль T237. Контрэмаль можно наносить как сухим так и влажным методом. Контрэмаль наносится и обжигается в первую очередь, что бы обеспечить дальнейшие удачные обжиги изделия.

Подставки для обжига

Всевозможные варианты подложек для обжига могут быть согнуты из сетки нержавеющей стали (немагнитящейся). Сетка может быть использована как плоская подставка, согнув вниз углы, вы сформируете ножки. Эта подставка может быть перевернута вверх дном и ножки используются в качестве точек опоры, при использовании контрэмали. Для обжига изделий с контрэмалью существуют специальные подставки.

подставка из сетки

подставка для обжига с контрэмалью

От себя добавим. Не стоит сразу делать шедевры. Попробуйте просто нанесьти эмаль разными способами на основу и

обжечь. Сделайте палитру имеющихся у вас цветов.

Очень полезное занятие, особенно для новичков.))

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.

В этой статье рассматриваются аспекты процесса нанесения эмали на лицевую и обратную (контрэмаль) поверхность изделия перед обжигом, особенности обжига и сцепления эмали с металлом, фазы обжига эмалей.

Технологический процесс нанесения эмали.

Эмаль мож ет нано ситься на поверхность металла в виде порошка различными способами: насеиванием, напылением, в виде жидкого шликера, в виде мокрого порошка, ручным или машин ным способом.

Однако, в случае перегородчатой эмали, целесообразнее всего наносить эмаль в виде порошка, смоченного водой с помощь ю шпателя. Эмаль закладывается в ячейки, образованные перегородками. Перед обжигом изделие необходимо тщательно просушить. Вследствие высокой вязкости эмали, обжиг изделий происходит, как правило, неоднократно, так как в слое эмалевого покрытия могут образовы ваться газовые пузыри, поры,недоливы и т.д. Вследствие спекания гранул эмалевого порошка происходит значительная усадка эмалевого слоя, что также может потребо вать повторного закладывания эмали и обжига.

Контрэмаль. При нанесении эмали только на одну сторону металлической пластины в системе металл - эмаль неизбежно возникают напряжения сжатия и растяжения, которые могут привести к деформации изделия и снижению прочности эмалевого покрытия вплоть до его разрушения.

Для предотвращения деформации эмалированных изделий (в случае эмалирования металлических пластин толщиной 1мм и менее) применяют покрытие эмалью с обеих сторон, для того, чтобы они испытывали одинаковые напряжения растяжения с обеих сторон и оставались бы устойчивыми к деформациям.

При изготовлении изделий в технике перегородчатой эмали, если перегородки ставятся только на одну сторону изделия, обратная сторону покрывается слоем

контрэмали.

Для изделий, обратная сторона которых остается невидимой, или несет второстепенное художественное значение, контрэмаль представляет собой смесь эмалей нескольких цветов. Кроме того, в состав контрэмали целесообразно добавлять смывки эмалей (мелкодисперсный осадок, образующийся при отмучивании эмалей). Это делается для того, чтобы сделать свойства контрэмали более универсальными. Контрэмаль содержит тонко измельченные фракции многих видов эмалей и, следовательно, объединяет в себе их свойства. Кроме того, это выгодно, так как позволяет использовать отходы и делает контрэмаль более пластичной.

В случае, если необходимо декорировать изделие с обеих сторон, перегородки устанавливают поочередно с обеих сторон, либо контрэмаль покрывается тонким слоем более легкоплавкой эмали для придания ей требуемого декоративного эффекта.

Обжиг и сцепление эмалей

После обжига изделий, покрытых эмалью, на металле получается прочно связанное с ним покрытие. Силу, которую необходимо применить для отрыва эмалевого слоя от поверхности металла, называют прочностью сцепления эмали с металлом. Практикой эмалирования, а также большим числом исследовательских работ установлена зависимость прочности сцепления от ряда факторов.

Обязательным условием для сцепления является хорошее смачивание поверхности металла эмалевым расплавом. Поверхность металла должна быть свободной от загрязнений любого характера. Поверхностное натяжение эмалевого расплава не должно быть слишком большим. Известно, что совершенно чистые, не окисленные поверхности стеклом не смачиваются. Для растекания грунта по металлу на поверхности последнего должна присутствовать тонкая пленка окисла. При обжиге грунта на предварительно не окисленной стали в восстановительной среде или в вакууме сцепление не достигается. Играет роль структура поверхности металла. На разрыхленной поверхности эмаль держится крепче, чем на гладкой.

Для развития сцепления большое значение имеет состав эмали, определяющий поверхностное натяжение и коэффициент термического расширения .

Фазы обжига эмали на медной подложке. При температурах от 700 до 900ºС эмалевый порошок, нанесенный на металл, взаимодействует с ним и образует гладкое блестящее прочно соединенное с металлом покрытие, причем эмаль размягчается в определенном интервале температур, а не при определенной температуре плавления. При нагреве изделия в печи от комнатной температуры до температуры обжига происходит оплавление эмали, которое можно подразделить на несколько фаз (см. рис в начале статьи ).

1-я фаза. При загрузке образца в разогретую печь кислород воздуха беспрепятственно проникает через эмалевый порошок к поверхности металла и окисляет его. На поверхности металла (меди) образуется оксидный слой.

2-я фаза. Частицы эмали спекаются, но покрытие остается еще пористым, газопроницаемым. Окислы меди взаимодействуют на поверхности раздела со стеклообразующими компонентами эмали, особенно с B 2 O 3 с образованием солей меди. В основном металле вследствие диффузии происходит внутреннее окисление: под слоем меди (CuO) образуется зона закиси меди (Cu 2 O ). Образование окислов меди приводит к некоторому сближению на поверхности раздела свойств таких различных материалов, как металл и эмаль.

3-я фаза. При дальнейшем нагревании пограничное поверхностное напряжение между все более размягчающейся эмалью и твердой медью снижается настолько, что эмаль растекается по поверхности металла, т.е. начинает «плавиться». Поры пекшейся эмали закрываются, образуется сплошное покрытие, поверхность которого пока еще остается неровной. Образовавшееся покрытие препятствует дальнейшему доступу кислорода к границе эмаль-металл.

4-я фаза. Изделие нагревается до температуры плавления эмали. Поверхностное натяжение уменьшается настолько, что поверхность эмалевого расплава становится гладкой, все неровности исчезают.

5-я фаза. Поверхность эмалевого покрытия должна быть раскаленной докрасна и иметь зеркальный блеск. На этом обжигзаканчивается и изделие можно вынимать из печи.

6-я фаза. Если оптимальная продолжительность обжига превышена, это приводит к дальнейшему взаимодействию между компонентами эмали и металла, причем изменяется цвет и прозрачность эмали, пограничный слой отходит от краев металла.

Литература:

Эмалирование металлических изделий. Под ред. В.В. Варгина. Изд. 2-е, Л., 1972.

Э. Бреполь Художественное эмалирование Л. «Машиностроение» 1986 - 127 с.

Художественная обработка металла. Эмалирование и художественное чернение Мельников Илья

Эмалирование

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.