1. Підготовка металевої основи (підкладки).
Основною метою підготовки підкладки є очищення металу і додання поверхні деякої шорсткості для поліпшення зчеплення емалі з металом або нікелювання (в основному для стали).
Попередня робота з металом передбачає обробку і формотворчим-вання його ювеліром, карбувальником або гравером і безпосередня підготовка його під емалювання в залежності від виду емалі.
Однією з вимог до металевої ос-нове є гомогенність сплаву і відсутність про-ствие шкідливих домішок, так як домішки цинку, кадмію, олова, свинцю, алюмінію утворюють, як правило, з компонентами сплаву низько-плавку евтектики, яка може ре-агіровать з розм'якшеної емаллю, а незв'язані частки домішок раз-особистих металів, реагуючи з кислоро-будинок повітря, можуть стати причиною такого дефекту, як газова пористість. Підкладки для емалювання повинні бути вільні від внутрішніх напружень і їх поверхня повинна бути без дефектів (раковин, здуття). При емалюванні слід уникати різнотовщинності металу, застосування деталей (фрагментів) з складними пай-ками, довгих прямокутників, деталей кулястої і трубообразной форми ді-діаметром менше 50 мм, абсолютно глад-ких площин. Найбільше підходять для емальовані-ня злегка опуклі форми, так як при нагріванні вони не деформуються. Кро-ме того, опукла поверхня збільшує яскравість емалі. Увігнуті поверхно-сти виглядають як провалилися.
Підкладку необхідно від-палити. Завдяки рекристалізації ме-Таллі, що утворилися при обробці на-напруги після відпалу зникають. Всі залишки клеїв, масел і жирів згорають.
Вироби механічне очищення латунними щітками для створення шорсткої поверхні. Для знежирення вироби чистять щітками, змоченими розчином їдкого натру і розчином кальцинованої соди, після чого промивають гарячою водою і сушать. Вироби з високопробних сплавів золота і срібла не потребують травленні. Для виробів з інших матеріалів (сплавів золота з пробою нижче 920-й і срібла нижче 916-й, міді, сталі) застосовують хімічну обробку поверхні травленням азотної або розведеної сірчаною кислотою (10% -ний розчин), при якому відбувається взаємодія кислоти з оксидами металів з утворення розчинних солей, а також відрив окалини від поверхні металу виділяється в процесі реакції воднем. Чергування травлення з промиванням і обробкою крацовочнимі щітками прискорює процес.
Утворився при відпалі окисний шар на підкладках із сплавів золота і срібла розчиняється в травильном розчині. При цьому частки окису міді перетворюються в сульфати. Завдяки цьому підвищується утримуючи-ня благородного металу на поверхні підкладки (відбувається «облагороджування» поверхні підкладки), що призводить до вище-нію яскравості емалі. Поверхня стано-вится шорсткішою внаслідок освітньої-ня дрібних пор, що покращує сцеп-ня емалі з основою.
Якщо виріб не можна літати і про-травлівать, його слід обов'язково знежирити. Для цього необ-обхідно використовувати такі знежирює ющіе кошти, як трихлоретилен, спирт, розчини соди, аміаку, ціан-дів або лугів. Після знежирення вироби промивання-ються в проточній воді.
Чисте золото і срібло при підго-товки не потребують травленні, так як вони не утворюють окислів. Для них впол-мало знежирення. Метал після знежирення повинен повністю смачиваться водою. Якщо вода збирається в краплі, значить, на металі залишилися сліди жиру. На закінчення вироби сушать. Обезжі-ренний предмет слід брати руками тільки за край, ребро або за ті місця, які не будуть покриватися емаллю; при цьому слід користуватися чистим пінцетом.
Для глянцевания протравленою повер-хности метал обробляється стеклян-ної щіткою під струменем води до тих пір, поки поверхня не придбає одно-мірний шовковий блиск. Використання крацевального верстата прискорює процес особливо для складних форм, при цьому використовуються щітки з латуні і нейзильберу. У разі необхідності після той-який обробки поверхня металу ще раз знежирюють, промивають і вису-шивают.
2. Підготовка емалі.
Емаль - легкоплавкое скло, зазвичай непрозоре - заглушене, часто забарвлене буває декількох типів.
Ґрунтова емаль - це наплавляюча або наноситься з подальшим спіканням на металевий матеріал силікатна маса, яка містить оксиди зчеплення, яка використовується:
а) в якості проміжного шару для покривної емалі,
б) в певних випадках - як єдиний шар покриття на залізних матеріалах (тільки гарантування деталі). Вона сприяє адгезії на матеріалі основи і служить внаслідок своєї спеціально створеної бульбашкового структури певною мірою буферним шаром при реакціях, що протікають в процесі випалу, наприклад, вона може сприймати виділяються зі сталі водень.
Ґрунтова емаль забезпечує вирівнювання коефіцієнтів термічного розширення між залізом і покривної емаллю, але варто відзначити, що пружне поведінка залежить від модуля пружності, що знижується під дією бульбашок.
Розрізняють такі види грунтів, які використовують для нанесення на чавунні вироби: спечені (фріттованние) грунти (що застосовуються при мокрому емалюванні), плавлені (при порошковому емалюванні) і змішані грунти (мають перехідні склади між плавленими і спеченими грунтами).
Покривна емаль - силікатна шар, що наноситься в розплавленому вигляді на грунтові матеріали (звичайна і стеклокристаллических емалі) для захисту від корозії і для декоративного оформлення емалевого покриття.
Розрізняють такі види покривних емалей:
1) прозорі емалі (використовуються як самостійно, так і на ґрунтову або покривну емаль для підвищення корозійної стійкості та блиску),
2) белоглушенние емалі (напівпрозорі і непрозорі),
3) кольорові емалі (прозорі і непрозорі),
4) хімічно стійкі емалі: кислотостойкие, стійкі до дії лугів, стійкі до дії гарячої води, стійкі до атмосферної корозії,
5) спеціальні покривні емалі - емалі зі спеціальними властивостями, матові емалі, зносостійкі, що світяться (люмінесцентні) емалі, що відображають емалі, що самоочищаються емалі, теплоізолюючі емалі, декоративні та інші емалі.
Безгрунтовая емаль - маса, що наноситься безпосередньо на метали в розплавленому вигляді в якості кінцевої обробки (облагороджений грунт, покривна композитна емалі), вони об'єднують в собі функції грунтовій і покривної емалей.
Стеклокристаллических емаль - кристалічна емаль, отримана шляхом керованого термічного процесу.
Композитна емаль - емаль, в склоподібноїабо стеклокристаллических матриці в якій містяться інші, практично нерозчинні компоненти, які повідомляють емалевому покриттю специфічні властивості.
До складу емалей входять речовини, які по їх безпосередньої дії можна поділити на дві основні групи: матеріали для введення стеклообразующих оксидів і допоміжні матеріали.
Стеклообразующие матеріали, в свою чергу, ділять на:
а) матеріали для введення кислотних оксидів (кремнезем, борний ангідрит), до яких відносять кварц, кварцовий пісок і борну кислоту;
б) матеріали для введення основних оксидів (оксиди лужних і лужноземельних металів, останні є плавнями, тобто знижують температуру плавлення емалі - оксиди натрію, калію), до яких відносять соду поташ, крейда, окис цинку, окис магнію, окис свинцю та ін. ;
в) матеріали для введення амфотерних оксидів, в основному глинозем;
г) матеріали для одночасного введення кислотних і основних оксидів - польові шпати, глину і каолін, буру і ін.
До допоміжних сировинних матеріалів відносять:
а) окислювачі - селітри (натрієву, калієву, рідше - барієву) і перекис марганцю, яка крім окисного дії сприяє зчепленню емалі з металом;
б) активатори адгезії - речовини, що зумовлюють зчеплення емалі з металом, - оксиди кобальту, нікелю, молібдену, сульфіди миш'яку та ін .;
в) глушники - матеріали, що застосовуються в технології емалювання для додання емалі непрозорого виду, - фториди, оксиди олова, сурми, миш'яку, титану, цирконію, церію і так звані «газові глушники», органічні речовини, що окислюються або розкладаються під час випалу емалі і утворюють при цьому гази, які залишаються в розплаві у вигляді надзвичайно дрібних бульбашок;
г) барвники - матеріали, які при введенні в шихту розчиняються в емалевому розплаві, в результаті чого виходять прозорі забарвлені в різні кольори емалі - окису міді, марганцю, сполуки хрому, золота;
д) пігменти - нерозчинні у воді і органічних розчинниках тонкоподрібнені фарбувальні речовини, головним чином оксиди важких металів, шпінелі і ін. (що одночасно є і глушниками), які вводять при помелі фрити;
е) люмінофори - речовини, що світяться - сульфіди (як правило, ZnS), а також різні силікати з добавкою активаторів.
Вибір емалі здійснюється в залежності від емаліруемого матеріалу і пропонованих до виробу вимог.
Підготовка емалі полягає в наступних операціях.
Зазвичай емаль надходить до споживете-лю у вигляді фрити, плиток або вже змолоти порошку. У перших двох випадках її необхідно подрібнити в металевих кульових млинах або ступках. Потім, після обробки магнітом, для видалення металевих включень, емаль подрібнюється в порцелянових кульових млинах або керамічних ступках без додавання води до потрібних фрак-цій - сухий метод, також використовується мокрий помел з отриманням шликера. В процесі сухого помелу періодично содер-жімое просівають в чашку через систему сит, а що залишилися в ситі великі фракції через дрібніють знову.
Після помелу емаль отмучівают. Для цього змолоти емаль багаторазово промивають водою до повного видалення дрібних фракцій (каламуті). В умовах майстерень емаль поміщають в фарфорову чашечку і заливають водою, після чого залишають відстоюватися, зливають відстояну зверху каламутну воду і замінюють її све-жей водою. Процес повторюють до тих пір, поки вода над емаллю не стане зовсім прозорою. Високий ступінь чистоти відмивання особливо необхідна для проз-рачние емалей; відмивання непрозорих емалей можна припиняти при кілька каламутній воді, це не робить суще-ного впливу на якість емалевої поверхні. Прозорі емалі на заключному етапі відмулювання рекомендується промивати дистильованою водою, щоб исклю-чить забруднення емалі домішками, име-ющіміся у водопровідній воді, напри-заходів Fe, Ca та ін.
Готову отмученний емаль необхідно зберігати у вологому стані для збереження її технологічних властивостей. У разі висихання емаль регенерують азотною кислотою.
3. Нанесення емалі.
Нанесення емалі, що полягає в покриття емаліруемого предмета емалевим шликером (мокре нанесення) або емалевої пудрою / порошком (сухе нанесення).
Мокре нанесення можна виконувати окропленням, зануренням, обливанням, електростатичним нанесенням, розмазування кистю або нанесенням шпателем.
Сухе нанесення - нанесення сухого порошку можна здійснювати холодним нанесенням порошку (на покривні емаль, нанесену мокрим способом, перед її сушінням), гарячим нанесенням порошку (порошкова емаль спікається на гарячій емалі), нанесення порошку зануренням, нанесенням в електричному полі (електрофорез, або електростатичним нанесенням).
Спеціальні способи нанесення емалей:
Під граніт - на мокрий емалевий шар одного кольору наноситься шар іншого кольору.
Під мармур - після занурення в шликер одного кольору набризкувати емаль іншого кольору, вирівнюється струшуванням.
Рябчикову покриття - на грунт наносять шликер білої емалі з додаванням від 2-20% зерен темної емалі більших фракцій. В результаті випалення колір рябий.
Хмарне покриття - при нанесенні сильно заглушеній емалі з невеликою кількістю глини на темну підкладку.
Плямисте покриття - обоженная поверхню одного кольору на неї наноситься фракція іншого кольору, при випалюванні виходять плями.
Кракле - два шари різного кольору з різними коефіцієнтами термічного розширення наплавляються один на одного. При цьому шар, що криє стискається сильніше, ніж нижній, завдяки чому він розривається, утворюючи тріщини, через які видно нижній шар. В результаті поверхня виглядає так, як ніби вона покрита тонкою сіткою забарвлених ліній.
Декорування емалевих виробів.
Для декорування емалевих виробів використовують тонкодисперсні емалі або керамічні фарби.
Графіті - на обоженную поверхню одного кольору наноситься емаль іншого кольору (пудра або шликер), потім на ще вологій поверхні або після її сушіння прокреслюють малюнок, після цього обпалюють. Рекомендується зверху нанести шар прозорої емалі.
Нанесення емалі за шаблоном. На тонкий суцільний шар насіяв і обпаленої емалі насеівают другий шар, частково закриваючи основу шаблоном так, щоб грунтова емаль місцями залишалася вільною.
Трафаретний друк або шовкографія. Для цього використовують спеціальну шовкову або капронову сітку з дрібними отворами, яку натягують на рамку і наносять малюнок за допомогою фототехнології так, порожніми залишаються осередки, через які потім буде спеціальним інструментом - Ракель продавлюватися емаль при нанесенні на виріб. Для багатобарвних композицій потрібно кілька трафаретів.
Кліше. Малюнок, як правило, не складний, вирізається на гумі і наноситься на виріб керамічної фарбою за принципом друку, потім обпалюється.
Декалькоманія. Нанесення на виріб перекладних картинок, які бувають звичайні (рухливі, мають між шаром кольорової емалі і папером водорозчинний шар) і накладні, видрукувані термопластичними фарбами. Рухливі перекладні картинки після нанесення обпікаються. Термопластичні картинки наносяться на нагріті до 150 ° С вироби або самі нагріваються перед нанесенням.
Живопис емалевими фарбами. Розпис пензликом обпаленої поверхні фарбами або мелкодісперснимі емалями. При цьому температура випалу повинна бути менше, ніж температура випалу основи.
Для отримання якісного покриття необхідно добре рівномірно висушити нанесену емаль. Слід враховувати, що занадто швидка сушка призводить до утворення тріщин і розривів на грунтовому або поверхневому шарі; при дуже повільній сушці висушений шар погано тримається на виробі і при трансформації може легко обсипатися. При повільній сушці грунтових покриттів можлива корозія металу під шаром грунту, що нерідко веде до прогари грунту при випалюванні.
При емалюванні виробів малих розмірів надлишок води з емалевого шару відсмоктують марлевим тампоном або промакательной папером; шар емалі ущільнюють легким струшуванням виробу. Остаточне сушіння шлікера, нанесеного на вироби, здійснюється при температурі близько 100 ° С, в сушильних камерах або шафах, в спеціальних сушарках, а також на стелажах або муфельних печах, використовуваних для випалу емалей.
Випалюванням емалі називають процес нагрівання виробів, покритих висушеним шаром емалевого шлікера або сухим емалевим порошком, до розплавлення емалі з метою отримання суцільного склоподібного покриття. У процесі випалу грунтова емаль зчіплюється з металом, а покривна з ґрунтовим шаром.
Від правильно проведеного випалу в значній мірі залежать міцність зчеплення емалі з металом підкладки, якість покриття і зовнішній вигляд виробів. Випал виробів проводять в спеціальних емалювальних печах. Температура випалу залежить від емалі (її хімічного складу і призначення, а також матеріалу підкладки) і зазвичай коливається в межах від 650-900 ° С; покривні емалі обпалюють при температурі на 30-50 ° нижче, ніж грунтові. Тривалість випалу виробів при товщині металевої підкладки 0,5мм становить приблизно 3 хв. На час випалу також впливає склад емалі і товщина фракцій. З цього доцільно підбирати температурний і часовий режим дослідним шляхом для кожного типу емалі і підкладки. При випалюванні емалі виріб нагрівають до червоного розжарювання. До випалу емалі поверхня шорстка і тьмяна, у міру нагрівання вона вирівнюється і набуває дзеркального блиску, після чого нагрівання припиняють і виріб остигає.
При роботі з різними емалями, різного кольору слід враховувати, що спочатку накладаються і обпікаються більш тугоплавкі емалі, а потім додають легкоплавкие і обпалюють при більш низькій температурі. Зазвичай не рекомендується проводити більше 3-5 обжигов.
На останньому етапі вироби остаточно обробляють. Іноді емалі шліфують і полірують, а також проводять блискучий випал.