Общие технологические сведения

Эмали относятся к группе стекол и обладают характерными для них особенностями: светопропусканием, водо- и кислотостойкостью, хрупкостью, не горят. Стекло не имеет крислаллической решетки, полностью изотропно, аморфно и может восприниматься как застывшая жидкость.

Эмаль – этообразовавшаяся посредством частичного или полного расплавления стекловидная застывшая масса неорганического, главным образом окисного состава, иногда с добавками металлов, нанесенная на металлическую или керамическую основу

Эмаль представляет собой стеклообразный сплав, содержащий ряд компонентов, входящих в состав стекла. Эмаль наносят на поверхность металлических изделий в тонкоизмельченном состоянии и она закрепляется посредством обжига при высоких температурах в виде прочного и тонкого покрытия. Эмали получают путем сплавления при высоких температурах (1250— 1400 °С), специально подобранных шихтовых материалов: горных пород (кварцевый песок, глина, мел, полевой шпат) с плавнями (бура, сода, поташ) и вспомогательных веществ: 1) окислы для улучшения сцепления эмали с поверхностью металла (NiO, CoO); 2) глушители для получения непрозрачного состояния (ТiO₂, ZrO₂, SnO₂, фториды и др.); 3) красители для придания эмали желаемого цвета.

По своим оптическим свойствам эмали бывают прозрачные (транспарантные), непрозрачные (глушеные или опаковые) и опалисцирующие – полупрозрачные.

Металлы для эмалирования. Лучшими по своим технологическим свойствам металлами для художественного эмалирования признаны золото и серебро. Однако ввиду их чрезвычайно высокой стоимости золото и серебро, как основа для нанесения эмали используется только в ювелирном деле. В декоративно – прикладном искусстве использают обычно чистую медь и эмалировочный томпак.

Благодаря особым химическим и физическим свойствам медь имеет один из лучших показателей прочности сцепления эмали с металлом. Относительно высокая температура плавления (1084 ºС) гарантирует устойчивость металла при оплавлении металла. Стоимость меди значительно ниже стоимости благородных металлов. Однако, в качестве основы медь и томпак идеально подходят только для непрозрачных эмалей. На прозрачные эмали большое влияние оказывает цвет меди: они темнеют, приобретают бурый оттенок. Для сохранения естественного цвета прозрачных эмалей на медь предварительно наносят бесцветную прозрачную эмаль (фондон), которая сохраняя естественный красновато-золотистый цвет меди препятствует загрязнению цвета эмалей. Второй способ – исдользование подложки из серебряной фольги.

Эмалировочный томпак представляет собой сплав меди с цинком с содержанием цинка не более 3 - 5 % . Большее содержание цинка крайне нежелательно вследствии снижения прочности сцепления эмали с металлом. По этой причине все другие декоративные сплавы с более высоким содержанием цинка, такие как латунь, бронза, нейзильбер для эммалирования стандартными художественными эмалями не подходят.

Температура плавления томпака – 1055 - 1065 ºС. особое приемущество эмалировочного томпака заключается в его светло-желтой окраске, и поэтому цвета эмали на томпаке чистые и яркие. Этот сплав, как правило, используют для изготовления серийных изделий небольшого размера, напремер значков. При эмалировании больших по площади изделий появляется опасность скалывания эмали.

В промышленном эмалировнии применяются также чугун, листовая сталь, титан и алюминий. Сталь и алюминий могут быть использованы как основа для художественных плакеток. Однако аллюминий и его сплавы имеет достаточно низкую температуру плавления (659ºС – чистый алюминий), что обуславливает использование специальных легкоплавких эмалей с температурой плавления не выше 620 ºС. Сплавы алюминия, содержащие цинк для нанесения эмали не подходят.

2.2. производство эмали*

Строение стекла. Для эмалей, как и для любого стекла характерно т. н. стекловидное состояние, которое можно определить хаотическим расположением атомов вещества в пространстве, не образующих геометрически правильной упорядоченной пространственной структуры, то есть отсутствием кристаллической решетки. Стекловидное состояние характерно не только для стекол. В этом состоянии находится, например, янтарь, оргстекло (полиметилметакрилат) и другие вещества. Это позволяет называть «эмалью» некоторые полимерные покрытия, имеющие сходные декоративные свойства с классической горячей эмалью на металле или стекле.

Охлаждаясь, жидкое расплавленное вещество переходит либо в кристаллическое, либо в стеклообразное состояние. Свойства анизотропного кристаллического вещества зависят от конфигурации кристаллов и в различных направлениях неодинаковы. Стекловидное вещество, напротив, изотропно, т. е. его свойства во всех направлениях одинаковы.

Кристаллы характеризуются строго фиксированной температурой плавления, выше которой кристаллическое вещество в процессе плавления не нагревается, вся дополнительная подводимая теплота расходуется не на нагрев, а на разрушение кристаллической структуры. При быстром охлаждении некоторые вещества, например кремнезем SiO₂ и кремнекислые соли металлов (силикаты) и другие, переходят в стеклообразное состояние. Расплавы этих веществ обладают большой вязкостью и так быстро загустевают, что атомы не успевают построиться в правильную кристаллическую структуру. Подобное хаотическое расположение атомов и молекул – главный признак жидкости или газа. Следовательно, стекло можно назвать твердой (точнее - переохлажденной) жидкостью.

При повторном нагревании стекловидное вещество может перейти в кристаллическое в следствии его неустойчивости. В производстве эмали подобная кристаллизация нежелательна, это является одним из пороков эмали.