Влияние технологических параметров на декоративные свойства эмалевого покрытия на основе смальты и бисера

Основными технологическими параметрами, оказывающими влияние на оптико-декоративные свойства эмалевых покрытий являются следующие:

– температура и время обжига эмалевых составов;

– степень очистки эмалевого порошка от различных загрязнений (частиц металла, попадающих в эмаль при размалывании в металлической ступке, примесей, содержащихся в воде для промывки смачивания эмалевого порошка и др.);

– величина эмалевых зерен, образующаяся при размалывании стекломатериалов;

– степень очистки эмалевого порошка от пылевидных фракций (этот фактор наиболее важен для прозрачных эмалей);

– при повторном обжиге после сошлифовывания верхнего слоя эмали при выравнивании поверхности покрытия - степень шероховатости поверхности перед повторным обжигом и степень очистки ее от частиц абразива, используемого для шлифовки.

Теперь можно рассмотреть эти факторы по отдельности.

Температура и время обжига эмалевых составов. С точки зрения зависимости декоративных свойств исследуемых силикатных составов от режимов обжига, основная особенность экспериментальных эмалей на основе цветных смальт и бисера заключается в том, что часть составов холодных оттенков теряют эффект глушения при первичном обжиге с температурой более 800 ºС и требуют вторичного обжига (наводки) с температурой не выше 820 ºС. Механизм и причины этого процесса описаны выше. В этом случае глушение полностью или частично восстанавливается, в зависимости от температуры и времени выдержки. Эффект потери глушения может быть использован в качестве художественного приема для получения более темных тонов. Восстановление глушения происходит как правило при финальном обжиге (горячей полировке) перегородчатых эмалей, происходящем в диапазоне 780 — 820 ºС, поэтому данный эффект нельзя считать недостатком. Необходимо отметить, что эффект наводки присущ ряду ювелирных эмалей, выпускаемых промышленностью и широко описан в литературе.

Как уже отмечалось выше, при производстве перегородчатых эмалей, средняя температура обжига экспериментальных эмалей составляет 850 ºС. Для оптимального растекания эмали по поверхности металла, и для качественного заполнения ячеек первый обжиг изделия рекомендуется производить в диапазоне 860 - 900 ºС. Несмотря на то, что этот температурный диапазон недостаточен для полной растекаемости некоторых составов экспериментальных эмалей (но вполне достаточен для получения изделий требуемого качества), не рекомендуется производить обжиг при температурах выше 900 ºС, так как это может привести к изменению (потемнению) цвета эмалей и появлению прогаров – темных пятен на поверхности тонкого слоя эмали вследствие взаимодействия пигментов эмалей с кислородом, металлом и другими компонентами эмалевых составов.

Что касается времени обжига экспериментальных эмалей, с точки зрения оптимизации декоративных свойств, время обжига должно быть по возможности минимальным, чтобы не допустить разложения красящих пигментов и потери цвета. Как правило, среднее время обжига небольших изделий составляет 2 - 3 минуты, в зависимости от размера изделия, температуры и степени готовности изделия. Однако первоначальный обжиг непрозрачных перегородчатых эмалей может производиться более долгое время (до 10 минут), поскольку вследствие сильной усадки, все цвета будут докладываться вторым слоем и обжигаться при более низкой температуре. Это необходимо для качественного заполнения расплавом эмали всех пустот и дегазации эмалевого слоя. Однако, при финальном обжиге изделия, время обжига должно быть минимально достаточным, чтобы не допустить вышеуказанных дефектов. Температура финального обжига перегородчатых эмалей на меди толщиной до 1 мм, с применением составов экспериментальных эмалей для небольших изделий с площадью поверхности до 8000 мм² составляет 780 - 820 ºС. Время обжига для изделий с данной площадью поверхности – 1 - 2 минуты. Финальный обжиг более массивных изделий следует производить при температуре не менее 820 ºС, вследствие высокой теплоемкости самого изделия (данные действительны при использовании муфельной печи с вышеуказанными параметрами).

Степень очистки эмалевого порошка от различных загрязнений.Для получения качественного эмалевого покрытия необходимо соблюдать некоторые требования к чистоте материалов:

– отсутствие посторонних примесей в эмалевом порошке (частиц эмали других цветов, не совместимых с основным, механических загрязнений – пыли, грязи, частиц металла);

– химическая чистота воды для смачивания эмалевого порошка.

При размалывании крупных кусков стекломатериалов в стальной ступке происходит неизбежное скалывание мелких частиц металла в процессе толчения. Это приводит к появлению черных точек на поверхности обожженной эмали. Для предотвращения этого дефекта необходимо обрабатывать эмалевый порошок сразу после размалывания с помощью магнита до тех пор, пока на поверхности магнита не перестанут собираться стальные опилки, находившиеся в эмалевом порошке.

Также важно следить за тем, чтобы в процессе работы в эмалевый порошок не попадали различные загрязнения: пыль, органические частицы, частицы эмалей другого цвета или химического состава.

Величина эмалевых зерен.В отличие от художественных эмалей, выпускаемых промышленностью, при обжиге порошка размолотой экспериментальной эмали, не происходит полное слияние зерен размолотой эмали. Этот эффект нельзя отнести к недостаткам экспериментальных эмалей, поскольку, это в целом не влияет на прочность эмалевого покрытия, и можно утверждать, на основе экспериментальных данных, что прочность экспериментальных эмалей на медной подложке превосходит прочность художественных эмалей, выпускаемых промышленностью. Более того, это придает художественным изделиям особый декоративный эффект, трудно достижимый при использовании «обычных» эмалей. В зависимости от использования экспериментальных эмалей разной степени помола и смешивания различных оттенков цветов составов на основе смальты и бисера можно получать сложные дискретные цвета экспериментальных эмалей.

С технической точки зрения, для изготовления перегородчатых эмалей небольших размеров, не рекомендуется использовать слишком мелкие или слишком крупные фракции помола экспериментальных эмалей, что было подробно описано выше. Но при изготовлении более крупных изделий (панно и т.п.), можно использовать достаточно крупно размолотые стекломатериалы, вплоть до включения в эмалевый слой отдельных стеклянных бусин и кусочков смальты

Степень очистки эмалевого порошка от пылевидных фракций и посторонних включений.Этот фактор имеет наибольшее значение при изготовлении небольших ювелирных украшений, где будут бросаться в глаза дефекты, вызванные инородными примесями в составе эмали органического и неорганического происхождения. Чтобы избежать попадание пыли и инородных частиц в эмалевые составы, размолотая эмаль должна храниться в плотно закрытых емкостях, а при работе с эмалью требуется следить за чистотой рабочего места и используемых инструментов. Также следует тщательно следить за чистотой стекломатериалов перед размалыванием эмали.

Степень шероховатости поверхности перед повторным обжигом и степень очистки ее от частиц абразива, используемого для шлифовки. При изготовлении перегородчатых эмалей в «средневековой» технике, когда слой эмали постепенно сошлифовывается вместе с перегородками, следует следить, чтобы при сошлифовывании изделий на промежуточных стадиях, перед очередным обжигом поверхность эмали была максимально гладкой, без заметных царапин и неровностей. Это особенно важно при глянцевом («огненном») полировании. Для этого шлифование должно производиться с постепенным уменьшением зернистости абразивных материалов и тщательной промывкой поверхности проточной водой после шлифования. В противном случае (при недостаточно гладкой поверхности, особенно при наличии заметных царапин и шероховатостей) после обжига изделия на поверхности эмали могут наблюдаться дефекты в виде белесых «потертостей» на месте царапин и шероховатостей. При недостаточно тщательном промывании поверхности сошлифованной эмали от микрочастиц абразивных материалов, мелкие частицы абразива могут забиваться в поры эмали и также вызывать цветовые дефекты эмалевого покрытия.