ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Основы технологии нанесения декоративных покрытий.

Покрытия: Виды декоративных покрытий. Основы технологии нанесения.

Оборудование и оснастка для нанесения декоративных покрытий.

Одним из распространенных способов декорирования, который позволяет придать дизайну изделий особые эстетические характеристики, является нанесение на них декоративных покрытий. В большинстве случаев это один из завершающих процессов создания изделия, который придает ему законченный вид. От качества и характера покрытий во многом зависит художественная выразительность и целостность произведения.

Покрытие – слой или несколько слоев материала определенного состава и строения (структуры), искусственно создаваемый на покрываемой поверхности, служащий для функциональных и декоративных целей.

Цель нанесения покрытий:

1. защитная роль покрытия,

2. эстетическая (декоративная) роль,

3. функциональная.

Роль поверхности:

Поверхность, с одной стороны, - это материал, из которого сделано само изделие. С другой стороны, система поверхность / объем рассматривается как композиционный материал, где сама поверхность выступает в роли композита.

Это связано с тем, что поверхность может в себя включать:

1) окисные пленки,

2) искусственно создаваемая защита путем легирования поверхностного слоя:

2.1) непосредственное покрытие из другого металла,

2.2) химико-термическая металлизация, обр. лазером, гальваническая обр-ка;

2.3) металлизация, лаки, краски, эмали и т.д.

В независимости от технологии создания покрытия существуют требования к ним:

1. особые свойства материала покрытия, которые зависят от состава и микроструктуры;

2. взаимодействие между покрытием и основным металлом - подложкой;

3. адгезионные характеристики покрытия, обеспечивающие его прочную связь с подложкой.

Виды декоративных покрытий.

По материалу покрытия подразделяют на металлические, неметаллические и комбинированные.

Металлические покрытия.

Металлизация – покрытие поверхности изделия металлами и сплавами для сообщения физико-химических, механических свойств, отличных от свойств металлизируемого (исходного) материала. Металлизацию применяют для защиты изделий от коррозии, износа, в декоративных и других целях.

По принципу взаимодействия металлизируемой поверхности (подложки) с наносимым металлом различают металлизацию, при которой сцепление покрытия с основой (подложкой) осуществляется механически – силами адгезии, и металлизация, при которой сцепление обеспечивается силами металлической связи.

По способу нанесения на поверхность изделий металлические покрытия подразделяются на следующие.

1. Химические и электрохимические способы нанесения.

1.1. Химическое нанесение металлопокрытия.

Химическое нанесение металлопокрытия (химическое осаждение) – образование покрытия на поверхности металлических изделий за счет осаждения ионов металла из водного раствора хлорида металла без применения электрического тока от внешнего источника. Используют для покрытия бронзой, латунью, кадмием, медью, золотом, никелем, оловом и др. металлами.

1.2. Электролитическое или гальваническое нанесение металлопокрытий.

Электролитическое или гальваническое нанесение металлопокрытий – осаждение металла с образованием покрытия на поверхности изделия при пропускании электрического тока в гальванической ванне между полюсами источника, одним из которых является металлом, наносимым на изделие, а второй - обрабатываемым изделием, с целью декорирования и повышения износо- и коррозионной стойкости изделий. На изделия наносятся как чистые металлы (кадмирование, хромирование, меднение, никелирование, золочение, серебрение, родирование, паладирование и другие), так и сплавы.

2. Физические способы нанесения.

2.1. Окунание.

Окунание или нанесение горячего металлопокрытия погружением – образование покрытия путем погружения металлического изделия в ванну расплавленного металла (Zn, Sn, Pb).

2.2. Диффузионное насыщение.

Диффузионное насыщение – это диффузионное насыщение поверхностного слоя изделия металлом или сплавом при высокой температуре с использованием насыщающего состава, основным компонентом которого является металл, сплав или металлическое соединение в порошкообразной или пастообразной формах (цинкование, алитирование, хромирование, сульфидирование), проводящееся в декоративных целях и для повышения износостойкости изделий.

2.3. Вакуумное осаждение.

Вакуумное осаждение (конденсационное напыление) – нанесение слоя путем осаждения атомов или молекул металла или металлического соединения на поверхность изделия при их возгонке в условиях высокого вакуума (остаточное давление 13,3-1,3мПа) в декоративных целях (для повышения оптических свойств поверхности изделий, в частности улучшения металлического блеска) и для придания изделиям определенных свойств.

Покрытие формируется из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или их ионизированном состоянии. Для получения потока пара (частиц) используют различные источники энергетического воздействия на материал. Различают формирование потока частиц посредством термического испарения материала, ионным распылением или взрывным испарением - распылением. Соответственно этому вакуумное конденсационное напыление разделяют на методы: ионно-плазменное напыление (при ионизации потока напыляемых частиц), вакуумное конденсационное напыление (при введении в поток реактивного газа).

Возможности методов вакуумного осаждения позволяют получать высококачественные покрытия толщиной от десятков нанометров до сотен микрометров из различных материалов.

2.4. Наплавка – нанесение слоя расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность путем плавления присадочного материала теплотой внешнего источника нагрева: газовое пламя (газовая наплавка), электрическая дуга (дуговая и плазменная наплавка), высокочастотный нагрев, луч лазера и др.

Хорошо отработанная технология наплавки позволяет получать высокое качество покрытия. По сравнению с другими способами создания покрытий наплавка обеспечивает высокую прочность слоя с основным металлом, так как при затвердевании расплавленного металла рост кристаллитов в слое происходит на базе частично оплавленных зерен основного металла. К недостаткам наплавки следует отнести высокую температуру нагрева изделий. Кроме того, при наплавке возможно нанесение слоев в основном из металлов толщиной 0,5-10мм, а получение тонкослойных наплавок представляет большие трудности.

2.5. Наводка.

Золотая или серебряная наводка – один из самых древних способов нанесения металлического покрытия из драгоценных металлов на изделия из меди, бронзы, железа и других металлов. Этот способ также называется золочение или серебрение «через огонь».

Для нанесения покрытия этим способом используют серебряную или золотую амальгаму. Амальгама, которою готовят в графитовом тигле путем накаливания докрасна тонко прокатанных и мелко нарезанных листочков чистого золота (или серебра), которые заливают нагретой до температуры 573К ртутью, взятой в восьми или девятикратном количестве по весу, перемешивая графитовым стержнем до полного растворения и образования тестообразной массы, выливается в воду и после остывания, и отжима через замшу для удаления лишней ртути, наносится на подготовленное изделие медной проволочной кистью, после чего изделие нагревают, используя газовые горелки и электрические печи. При работе с газовыми горелками необходимо, чтобы на изделие действовало только тепло, а огонь его не касался. Когда амальгама начинает блестеть ее разравнивают мягкой кистью или тампоном. Ртуть при этом испаряется, а поверхность сначала становиться матово-белой, затем (если использовалась золотая амальгама) желтой. Нагревание прекращают, после охлаждения изделия промывают и при необходимости поверхность крацуют и полируют.

Другой прием золочения «через огонь» следующий: предмет предварительно «нартучивают» и затем покрывают листочками сусального золота. Тончайшие листки золота, растворяясь в ртути, прочно соединяются с поверхностью покрываемого металла, после чего ртуть удаляется нагреванием и проводится «открашивание». В прошлом этот способ золочения и серебрения широко применялся для декорирования элементов архитектуры и декоративно-художественных изделий.

В настоящее время золочение и серебрение «через огонь» уступает другим методам, так как по сравнению с другими чрезвычайно вредны для здоровья людей, так как пары ртути очень ядовиты.

3. Механические способы нанесения.

3.1. Плакирование.

Плакирование – нанесение на поверхность металлического изделия одного или нескольких слоев других металлов или сплавов, соединяемых между собой прокаткой, сваркой взрывом или литьем; в некоторых случаях методами экструзии (т.е. путем выдавливания через отверстие) и спекания, в последнее время используют для соединения материалов технику плавления лазерными и электронными лучами, а также энергию поверхностного трения.

Плакирование в большинстве случаев осуществляется в процессе горячей прокатки или прессования. Плакирование может быть одно- и двухслойным. Применяется для получения биметалла и триметалла, для создания антикоррозионного слоя и придания определенного эстетического вида изделию (например, создание серебряных плакировок, как альтернатива гальваническому серебрению).

3.2. Газотермическое напыление.

Напыление – образование на поверхности изделия покрытия из потока нагретых до плавления или близкого к нему состояния мелкодисперсных частиц или атомов распыленного материала (чистого металла или сплава) для сообщения ему специальных физико-химических, механических, декоративных свойств или для восстановления дефектной поверхности. Напыленное покрытие удерживается на поверхности в основном силами адгезии, вследствие чего необходимо создавать определенную шероховатость на поверхности изделий при подготовке к нанесению покрытия данным способом.

Газопламенное напыление – разновидность напыления, при котором наносимый материал расплавляется, распыляется и трансформируется пламенем газа, сжигаемого в смеси с кислородом в специальных газовых горелках. Напыление в зависимости от состояния напыляемого материала может быть трех типов: проволочное, прутковое и порошковое. Кроме этого, к газопламенному методу относится детонационное напыление, основанное на использовании энергии детонации смеси кислород – горючий газ. Температура пламени газовой горелки не превышает 2850°С, поэтому газопламенным напылением нельзя получать покрытия из наиболее тугоплавких материалов.

См.рис. Принцип газопламенного напыления

В обоих случаях напыляемый материал, имеющий форму прутка или проволоки, подают через центральное отверстие горелки и расплавляют пламенем горючей смеси. Расплавленные частицы металла подхватываются струей сжатого воздуха и в мелкораспыленном виде направляются на поверхность изделия. Проволока подается с заданной скоростью роликами.

Для напыления обычно используют проволоку диаметром не более 3 мм, однако при напылении легкоплавкими металлами (алюминий, цинк и т.п.) в интересах повышения производительности процесса допускается использование проволоки диаметром 5-7 мм.

При напылении порошком последний поступает в горелку сверху из бункера через отверстие, разгоняется потоком транспортирующего газа (смесь кислорода с горючим газом, сжатым воздухом) и на выходе из сопла попадает в пламя, где происходит его нагрев. Увлекаемые струей горячего газа частицы порошка попадают на наплавляемую поверхность.

При газопламенном способе напыления осуществляется в основном теми материалами, температура плавления которых ниже температуры пламени.

Температура пламени для горючих смесей разного состава:

Кислород-ацетилен 3100 С

Кислород – бутан 3100 С

Кислород –пропан 2760 С

Кислород-водород 2700 С

Кислород – ацетилен 2325

Воздух – водород 2055

При газопламенном напылении порошком на расстоянии 60-70 мм от сопла температура пламени превышает 2500С; по мере дальнейшего увеличения расстояния она постепенно снижается: на расстоянии 100 мм температура составляет 1900С, на расстоянии 150 мм – 1400 С. При напылении проволокой быстрое снижение температуры пламени начинаетсяот самого среза сопла горелки и нарастает по мере увеличения расстояния: на расстоянии 50мм температура пламени составляет 1500С, на рсстояниии 100 и 150 мм – 500 и 200 С соответственно. Это связано с охлаждающим действиемна пламя струи сжатого воздуха.

После напыления иногда проводят оплавление покрытия, что позволяет получить плотного покрытия практически без пористости.

+ технология проста, стоимость оборудования и затраты на эксплуатацию низкие

- не все материалы, металлы можно напылять из-за низкой температуры плавления.

Детонационное напыление – ударной волной при взрыве.

В камеру водоохлаждаемого ствола установки диаметром 25,4 мм подается кислород и ацетилен в строгоопределенных количествах; ствол направляется на обрабатываемую деталь. Затем через специальное отверстие в камере азотом подается порошок напыляемого материала, например карбид вольфрама с добавлением небольшого количества металла, оксид алюминия, и т.п. Газовую смесь, в которой во взвешенном состоянии находится порошок, поджигают электрической искрой. В результате взрыва смеси происходит выделение теплоты и образуется ударная волна, которая разогревает и разгоняет частицы порошка в направлении к поверхности изделия.

Азот и горючий газ выходят из ствола установки сразу же после взрыва, затем ствол продувается азотом для удаления продуктов горения. Процесс отрегулирован так, что точно повторяется с частотой 3-4 цикла в секунду. За один цикл напыления получают покрытие толщиной 6 мкм. Напыление осуществляют до получения покрытия заданной толщины (0,25-0,3 мм).

- наносится на те материалы, в которых не возникает остаточная деформация при действии взрывной волны, шум, высокая стоимость оборудования.

Электродуговая металлизация. При данном методе напыления источником тепловой энергии является электрическая дуга, температура которой при силе тока 280 А достигает 6100К, возбуждающаяся между двумя непрерывно подающимися через два канала в горелке металлизатора проволоками, одна из которых является наносимым материалом.

См. рис.

Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки (диаметром 1,5-3,2 мм), между которыми возбуждается дуга и происходит расплавление проволоки. Расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электорометаллизатора, и в мелкорасплавленном виде переносится на поверхность основного материала. Распыление и транспортирование расплавляемого металла осуществляется обычно сжатым воздухом, хотя при напылении коррозионно-стойкой сталью и алюминиевыми сплавами используют азот.

При дуговом напылении на постоянном токе процесс протекает стабильно, обеспечивая получение слоя покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности процесса.

Температура дуги зависит от вида транспортирующего газа, состава электродной проволоки, режимов напыления и других параметров. При использовании металлических электродов и силе тока дуги 280 А достигается температура прмерно 6100+_200К. Во время дуговой металлизации при такой температуре, легче образуются капли напыляемого материала.

+ применение мощных электрометаллизационных установок позволяет значительно повысить производительность процесса;

По сравнению с газопламенным напылением электрометаллизация позволяет получить более прочные покрытия, которые лучше соединяются с основой.

При использовании в качестве электородов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава.

- относительная опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки.

Большое количество теплоты, выделяющейся при горении дуги, приводит к значительному выгоранию легирующих элементов, входящих в напыляемый материал (например, содержание углерода в материале покрытия снижается на 40-60 %, а кремния и марганца – на 10-15%).

Плазменное напыление – получение покрытия, при котором напыляемый материал, нагретый плазмой (газом, в котором под действием температуры, превышающей 10000 К, значительная часть атомов или молекул ионизирована, а концентрация электронов и отрицательных ионов равна концентрации положительных ионов), распыляется на поверхности основного материала для образования покрытия.

Указанными методами наносят металлы (Ni, Zn, Al, Ag, Cr, Cu, Au, Pt и др.), сплавы (сталь, бронзу и др.), а также возможно нанесение химических соединений и неметаллов.

При температуре около абсолютного нуля состоящие из двух атомов молекулы гащза (водорода, азота и т.п.), имеющие вид гантели, совершают только параллельное перемещение по осям х, у,z, при температуре 10 К возникает также вращательные движениея. При дальнейшем повышении температуры, например до 1000К, возникают колебания атомов. Интенсивные столкновения молекул вызывают их диссоциацию (распад на атомы). Температура перехода в атомарное состояние зависит в основном от рода газа и его парциального давления. Для кислорода она составляет 3000К, для азота – 4500К.

См. рис.

Между катодом (из чистого вольфрама или с добавлением 2% тория) и медным водоохлаждаемым соплом, служащим анодом, возникает дуга, нагревающая поступающий в сопло горелки рабочий газ, который истекает из сопла в виде плазменной струи. В качестве рабочего газа используют аргон или азот, к которым иногда добавляют водород. Порошковый наплавочный материал подается в сопло струей транспортирующего газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность основного материала для образования покрытия. Средняя температура плазмы на выходе из сопла плазматрона находится в пределах от нескольких тысяч градусов до десяти тысяч градусов Кельвина.

+ высокая температура плазмы позволяет проводить напыление тугоплавких материалов;

Возможность регулирования температуры и скорости плазменной струи путем выбора формы и диаметра сопла и режима напыления расширяет диапазон напыляемых материалов (металлыЮ керамика, органические материалы)

Использование инертного газа – возможность напыления в камерах атмосферой инертного газа.

Высокая плотность покрытий, хорошее сцепление с основой.

- сравнительно низкая производительность, шум, интенсивное ультрофеалетовое излучение,

Высокая стоимость и эксплуатационные затраты.

Электроимпульсное нанесение покрытия основано на импульсном разряде конденсатора через проволоку напыляемого металла. При этом происходит взрывное плавление проволоки и осаждение расплавленных частиц металла на поверхности изделия.

3.3. Сусальные покрытия.

Сусальные покрытия – покрытие драгоценными металлами (в основном золотом и серебром) различных художественных изделий, заключающееся в наклеивании тончайших листочков из одного металла или так называемого двойника - двухслойного листочка из серебра и золота, а также потали (из серебра и меди) с целью декорирования и защиты изделия.

Неметаллические покрытия.

По способу нанесения на поверхность изделия неметаллические покрытия подразделяются на следующие.

1. Химические и электрохимические способы:

1.1. Химическое нанесение покрытия.

Химическое нанесение покрытия – образование фосфатного, оксалатного или ионного химического неметаллического покрытия на поверхности металлических изделий, погруженных в раствор требуемого состава и выдерживаемых в нем при температуре до 200 С, применяют в основном при обработке изделий из алюминия, стали, меди, серебра и других металлов для повышения коррозионной стойкости, в декоративных целях или как грунтовку перед окраской.

1.2. Окрашивание при нагреве – реакция металлов с газами, приводящая к образованию тонкой пленки, придающей разную окраску (цвета побежалости) в зависимости от ее толщины.

1.3. Тонирование – обработка поверхности металла или покрытия химическим или электрохимическим способом для получения неметаллического неорганического слоя с определенным цветовым оттенком.

1.4. Оксидирование – обработка металла и (или) покрытия химическим или электрохимическим способом, в результате которой на его поверхности образуется оксидная пленка; применяется для предохранения изделия от коррозии и изнашивания, а также в декоративных целях.

Оксидирование стали один из самых древних способов защиты от коррозии и декорирования. В настоящее время применяются химическое и электрохимическое оксидирование стали в щелочах и кислых растворах, обработка паром, в расплавленных солях.

Воронение – химическое оксидирование - получение на поверхности изделий из углеродистой и низколегированной стали и чугуна слоя оксидов железа толщиной 1-10мкм; применяется для декоративной отделки - придания поверхности коричневого, темно-синего или черного цвета различных оттенков с сохранением металлического блеска.

Различают воронение: щелочное – в щелочных растворах с окислителями при температуре 135-150°С; кислотное - в кислотных растворах химическим или электрохимическим способами; термическое – окисление стали при высоких температурах: в атмософере перегретого водяного пара при 200-480°С или в парах аммиачно-спиртовой смеси при 520-880°С, в расплавленных солях при 400-600°С, а также в воздушной атмосфере при 310-450°С с предварительным покрытием поверхности изделий (деталей) тонким слоем асфальтового или масляного лака.

Чернение – разновидность воронения – создание на поверхности стали черной оксидной пленки для повышения коррозионной стойкости и/или в декоративных целях, путем погружения стали в расплавленные соли либо обработкой в водных растворах щелочей, кислот или солей.

Оксидирование нагреванием – протертые маслом (льняное или касторовое масло, воск) или жиром стальные изделия, в основном небольшого размера, нагревают до 200-400°С в течение 0,5-1 часа.

Оксидирование меди – нанесение на поверхность изделий черных оксидных пленок: 1) химическим путем: в щелочных растворах с добавками персульфатов: едкий натр NaOH 45-50 г/л, персульфат калия К2S2O8 10-15 г/л, при температуре 60-65°С, в течение 5 мин.;

2) черным травлением в120 г нитрата меди [Cu(NО3)2*3H2O], растворенного при нагреваниее в 40 мл воды, после чего добавляют 0,5г нитрата серебра (AgNO3);

3) электрохимическим оксидированием – проводят на аноде в растворах щелочи, получая высококачественные окисные пленки черного цвета;

4) патинированием – созданием на поверхности изделия пленки основной сернокислой меди (такая пленка образуется на поверхности меди в естественных условиях); цвет получаемого покрытия – патины – оливково-зеленый, коричнево-зеленый, сине-зеленый. Патинирование проводят химическим и электрохимическим способами, при этом патина, получаемая электрохимическим способом по составу ближе к природной.

Оксидирование серебра (чернение) – создание на поверхности серебряных изделий стойкой и равномерной пленки сульфида, придающей поверхности цвет от густо-черного до голубовато-дымчатого и коричневого. Этот процесс осуществляют путем обработки серебряных изделий в растворах сульфида аммония или полисульфида калия (серной печени), либо гальваническим путем в электролите из слабого раствора серной печени или сернистого аммония, используя в качестве катода платиновую проволоку.

Оксидирование золота – создание на поверхности золотых изделий пленки черного цвета, проводя регулируемое окисление.

Регулируемое окисление – создание на поверхности изделий 750 пробы с кобальтом и хромом черного слоя оксидов кобальта и хрома обладающего высокой адгезией и износостойкостью путем нагревания после финишной обработки изделий до 700-950°С в печи с окислительными условиями; использование данного метода для массового производства затруднено сложностью изготовления и обработки изделий из таких сплавов. Результат «черное золото» можно получить гальваническим способом или вакуумным напылением.

2. Физические способы.

2.1. Нанесение лакокрасочных покрытий.

Нанесение лакокрасочных покрытий – создание на поверхности изделия одного или нескольких тонких слоев пленки, которая образуется после отвердения (высыхания) лакокрасочных материалов (жидких, пасто - или порошкообразных составов), и удерживаемая на поверхности силами адгезии. Лакокрасочные покрытия используются для декоративной отделки изделий и их защиты от коррозии (металлы) или гниения (древесина). Различают нижние (грунтовые), промежуточные (шпатлевочные) и верхние (покровные) слои лакокрасочных покрытий.

По составу и назначению лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, шпатлевки, грунтовки, краски (в том числе эмали).

Лаки – растворы пленкообразующих веществ в органических растворах, применяемые для получения прозрачных защитных и декоративных покрытий или для электроизоляционной пропитки различных материалов, а также для приготовления эмалевых красок, грунтовок, шпатлевок.

Шпатлевки – пастообразные составы, содержащие пленкообразующие вещества (алкидные или эпоксидные смолы) и большое количество наполнителей (мел, тальк, и др.), применяемые для выравнивания шероховатых, пористых, волнистых поверхностей перед их окраской. Могут использоваться для заделки пазов, стыков, выбоин, заклепочных и сварных швов.

Грунтовки, грунты – материалы, основными компонентами которых являются пленкообразующие вещества и пигменты, образующие нижние слои лакокрасочных покрытий и используемые в основном для создания надежного сцепления с окрашиваемой поверхностью.

Краски – однородные суспензии пигментов в пленкообразующих веществах (связующих), которые также могут содержать матирующие вещества, пластификаторы, растворители и другие вещества. Краски, в зависимости от связующих веществ, подразделяются на масляные краски, в качестве связующего используются олифы, эмалевые краски, связующие вещества – лаки, эмульсионные и клеевые краски, на основе дисперсных и водных растворов полимеров, силикатные краски на основе жидкого стекла. Особым видом красок являются порошковые краски на основе синтетических пленкообразующих веществ и пигментов, используемые для получения покрытий методом напыления. При нанесении на поверхность тонким слоем образуют непрозрачные (укрывистые) прочные пленки, придающие поверхности красивый внешний вид и предохраняющие ее от вредного воздействия среды.

В настоящее время в качестве защитно-декоративных покрытий наносимых на дерево все чаще применяются пропитки, которые выявляют структуру древесины, тонируют ее в разные цвета, защищают поверхность древесины от влаги, ложатся на влажное дерево. После такой обработки дерево не темнеет.

Как правило, поверхность с лакокрасочным слоем представляет собой сложную многослойную систему. Покрытие состоит из нескольких слоев, нанесенных на основание: шпаклевки, грунтовки и краски (в один или несколько слоев), а возможно, еще слоя лака или воска. При этом чрезвычайно важным является вопрос совместимости используемых материалов друг с другом.

2.2. Ингибирование.

Ингибирование – это защита поверхности изделий веществами, тормозящими химические процессы, такие как коррозия, полимеризация, окисление и другие.

Защитные препараты – ингибиторы – делятся на две группы: средства для пропитки упаковочных материалов и средства для создания на поверхности изделий защитной пленки.

Для защиты от действий серы на серебро и его сплавы, а также на медные сплавы широко используют различные тио- и аминоорганические соединения. Простейшим серосодержащим ингибитором для серебра является тиомочевина CS(NH2)2. Чтобы изделия из меди и ее сплавов не тускнели, на их поверхности создают искусственную пассивную пленку, то есть переводят поверхностный слой материала из активного (в химическом отношении) в пассивное состояние, для этого изделия выдерживают в 10%-ном растворе биохромата калия K2Cr2O7 в течение 10-15с, после чего изделия тщательно промывают и высушивают в струе теплого воздуха.

2.3. Эмалирование.

Эмаль – прочное стекловидное покрытие, наносимое на поверхность металлического изделия и закрепляемое обжигом.

Эмаль (материал) – стекловидная застывшая масса, полученная в результате плавления или спекания и имеющая неорганический, главным образом оксидно-силикатный состав, которая наплавляется в один или несколько слоев с добавлением на изделие из металла, для улучшения качества поверхности и формирования новых материаловедческих, технических и функциональных свойств получаемой новой системы.

Технические системы «металл-эмаль», часть также некорректно называемая «эмаль» состоят из двух принципиально разных компонентов: ковкого пластически деформируемого металла (за исключением чугуна) и стекловидной хрупкой, не выдерживающей пластической деформации эмали.

Эмалирование - это процесс соединения стекловидно-силикатного или стеклокристаллического материала (эмали) с металлом, то есть создания системы «эмаль-металл», для защиты его от коррозии, истирания, высоких температур, а также придания красивого внешнего вида. В эмалированных изделиях удачно сочетаются механическая прочность металла с химической устойчивостью стекла и его декоративными характеристиками – блеском, заглушенностью и окраской.

Основные виды эмалей и техники их получения.

Перегородчатая эмаль – в качестве подложки используется тонкая металлическая пластина, на которой процарапывают, гравируют или прорезают насквозь контур рисунка. Затем по этому контуру напаивают тонкие металлические полоски, поставленные на ребро, получая изображение из разнообразных по форме и размерам ячеек. Каждую ячейку заполняют эмалью разного цвета до верхнего края перегородок и проводят обжиг. После этого изделие с нанесенным на него эмалевым покрытием шлифуют и полируют таким образом, чтобы эмаль и верх перегородок находились в одной плоскости. Для предотвращения деформации и растрескивания эмали на обратную сторону изделия наносят также слой эмали, которая называется контрэмаль.

Эмаль по скани – разновидность перегородчатой эмали, орнамент из перевитой металлической проволоки напаивается на металлическую пластину, полученные ячейки заполняются эмалью и изделие обжигается. После обжига эмаль оседает и оказывается ниже сканого орнамента. Изделие в последствие не шлифуют и не полируют. Иногда для усиления декоративности эмаль в некоторые ячейки наносится в несколько приемов, в результате она лежит выше сканой проволоки, создавая ощущение жемчужин или бусин.

Выемчатая эмаль - на металлической пластине достаточной глубины вырезается рисунок. Получившиеся при этом углубления заполняют эмаль и проводят обжиг. В результате получается изделие с рисунком, углубленным в толщину металлической пластины.

Эмаль по литью – разновидность техники выемчатой эмали. Ее отличие заключается в том, что изображение получают не путем выборки металлического фона ручным способом, а заранее при отливки изделия.

Эмаль по гравировке (резьбе) – разновидность техники выемчатой эмали. При этом цветная непрозрачная эмаль заполняет гравированный контур рисунка или цветная прозрачная эмаль сверху полностью покрывает как гравированное изображение, так и всю металлическую пластину. В результате под эмалью просвечивает и рисунок, и металлический фон основы.

Эмаль по гильоширу – вариант техники эмали по гравировке (резьбе). Только в этом случае гравировка выполняется не вручную, а механическим способом на изделие наносится геометрический орнамент в виде лучей, полос, волнообразных линий, повторяющихся штрихов. Изделие покрывается прозрачной эмалью (используется широкая цветовая гамма), в результате чего металлический фон и нанесенный на него узор просвечивают под эмалью.

Выемчато-перегородчатая эмаль – представляет собой совокупность двух техник. На выемки, полученными литьем, гравировкой, обработкой давлением, травлением, напаиваются (наклеиваются) перегородки в которые наносится эмаль, после чего проводится обжиг.

Витражная (оконная, ажурная) эмаль – фактически является разновидностью перегородчатой эмали, но без металлической основы. Прозрачная эмаль украшает ажурный орнамент из скани, выпиленный в металле или отлитый. Промежутки между металлическими частями рисунка заполняются эмалью с большим количеством воды, после чего изделие обжигают. Эту операцию обычно повторяют несколько раз до полного заполнения ячеек эмалью.

Эмаль по основе – эмальерная техника, когда на металлическую основу (медную, латунную, стальную) наносится слой одного цвета, полностью ее покрывающий. Художественно-декоративный эффект в изделиях, выполненных в этой технике строится на сочетании достаточно больших эмалевых поверхностей.

Эмаль по рельефу – техника, применяющаяся для художественного эмалирования по высокому рельефу, когда эмалевое покрытие повторяет форму металлического рельефного изображения, выступая, как поливная глазурь. Это достигается тем, что цветная прозрачная эмаль, которой покрывают перед обжигом рельеф, в процессе обжига плавится и. Ложась тонким просвечивающим слоем на высоких частях рельефа, стекает в его углубления, заполняя их более толстой и плотной по цвету массой, что позволяет подчеркнуть рельефность изображения цветовой нюансировкой.

Расписная (живописная) эмаль – техника художественного эмалирования, использующая живописный прием письма эмалями при помощи кисти. Тонкую металлическую пластину покрывают с двух сторон белой эмалью. На лицевой стороне мелкодисперсными эмалями или эмалевыми красками насыщенного цвета прописывают контур изображения и его детали, подвергают обжигу и расписывают контурное изображение разноцветными красками (эмалями), которые располагают одну рядом с другой. Обычно проводят от 10 до 15 обжигов.

Миниатюра (живопись) на эмали – техника художественного эмалирования, которая использует прием кистевой станковой живописи, и в первую очередь миниатюрной. Используются специальные эмалевые краски. Первую прописку изображения делают яркими тонами, нанося их тонким слоем на белый эмалевый фон подложки. Так как используются прозрачные цветные краски, то при дальнейшем письме нижние тона просвечивают сквозь верхние. Затем все просушивается и обжигается. Этот процесс для получения максимальной цветовой изысканности и детальности рисунка может повторяться многократно.

2.4. Чернь.

Чернь – способ декорирования художественных изделий из драгоценных металлов путем нанесения измельченной черни (ниэлло), то есть сплава серебра, свинца, серы, меди (иногда олова) на гравированную или вытравленную поверхность металла и последующего обжига, после чего на нем образуется черный или темно-серый фон или рисунок, прочно сплавленный с основой. В основном чернью покрывают изделия из серебра и золота.

3. Механические способы.

1.3. Напыление.

Напыление – нанесение вещества в дисперсном состоянии на поверхность изделий и полуфабрикатов для сообщения им специальных физико-химических, механических, декоративных свойств или для восстановления дефектной поверхности. Различают следующие методы напыления неметаллических материалов: газоплазменное, вихревое, в электрическом поле, электровихревое. Менее распространены – струйное, плазменное и некоторые другие методы. Указанными методами наносят химические соединения (силициды, бориды, карбиды, окислы и др.) и неметаллические материалы (пластмассы). Толщина напыляемого слоя зависит от метода и режима напыления и требуемых свойств.

Напыление полимеров - метод, получения тонкослойных покрытий и тонкослойных изделий путем нанесения порошкообразных полимерных композиций на поверхность изделий (деталей). Сплошная защитная пленка (или стенка изделия) образуется при нагревании изделия (детали) с нанесенным слоем порошка выше температуры плавления полимера или при выдержке в парах растворителя, в котором полимер набухает.

3.2. Вакуумное напыление.

Вакуумное напыление - получение слоя материала на поверхности изделий испарением в вакууме.Процесс плазменного химического вакуумного напыления гидрированного аморфного углерода используется для получения покрытия красивого черного оттенка, напоминающего китайский лак, которое отличается высокой прочностью и внутренней упругостью, а значит, износоустойчивостью, даже на таком мягком металле как золото. До настоящего времени этот метод был довольно затруднительным для применения для изделий с камнями из-за высокой температуры обработки (>800°С). Сейчас, благодаря присутствию плазмы и атомарного водорода повышается степень нагрева ионов и уменьшается потребность в подачей тепловой энергии, рабочая температура снижается и варьирует от 200°С до 400°С (но обычно подслой таких температур не достигает). Материалы пригодные в качестве подслоя: драгоценные металлы и сплавы, нержавеющая сталь, титан, алюминий, медь, железо (только с соответствующим грунтовочным покрытием), керамика. Применяется в часовой и ювелирной промышленности.

Комбинированные покрытия.

Комбинированные покрытия - это покрытия, получаемые последовательным нанесением на поверхность изделия разных материалов одним способом или применение комбинации различных способов.

Дизайн покрытий.

Искусство нанесения декоративных покрытий насчитывает свыше 2000 лет. За это время мастера накопили богатый технологический опыт, овладели разнообразными сложными техническими приемами работы, научились сочетать в одном изделии не только разные материалы, но и разные способы декорирования.

Одной из распространенных техник декорирования металлических изделия является расписная эмаль. Представленные работы китайских мастерских Гуанчжоу – чайники и кувшин - из коллекции Государственного музея искусства народов Востока, XVIII в. выполнены в технике расписной эмали по металлу (Рис. 5 и 5а). Материалом основы является медь. Расписные эмали на металле в Китае в этот период времени имели несомненное сходство с фарфором, так как набор красок для росписи фарфора и изделий с основой из металла был идентичен. Но, не смотря на это, им было свойственно вполне очевидное художественное своеобразие, как совершенно особому виду китайского ремесла, более смело в сравнении с традиционными видами вступавшему в соприкосновение с европейским искусством.

Еще в Древней Руси получила распространение перегородчатая эмаль. С середины XIX в. вновь возрастает интерес к художественной эмали, что было обусловлено влиянием идей славянофильства, образов и сюжетов романтизма на формирование эстетики «русского стиля». Во второй половине XIX в. образу традиционного русского эмалевого узорочья наиболее точно соответствовала техника эмали по скани, создававшая эмоциональную связь и ощущение преемственности между вновь созданными вещами и работами старых мастеров. Часто использовалось сочетание техники эмали по скани, разновидности перегородчатой эмали, с техникой расписных эмалей, это видно на изделии фирмы Фаберже – ваза, изготовленном мастером Ф. Рюнертом в 1899-1908гг.

Также широко использовалась выемчатая эмаль. От перегородчатой эмали ее отличает то, что изображение не приподнято над металлической подложкой, а рисунок углублен в толщу металлической основы. Шкатулка второй половины XIX в. (Рис.2) выполнена в технике выемчатой эмали, методом заполнения вырезанных ячеек непрозрачной эмалью. Материалом подложки, учитывая достаточную ее толщину, является медь, мягкий и пластичный металл, который к тому же и не дорогой. Бронзовый литой корпус шкатулки, куда вставлены покрытые эмалью пластины, позолочен. Для золочения использовался наиболее простой и дешевый способ, только получивший широкое распространение в этот период времени, - гальваническое нанесение металлопокрытий.

Разновидностью выемчатых эмалей является техника эмали по литью, отличающаяся тем, что изображение получают путем его отливки вместе с пластиной-основой. Как правило, если эмали по литью делают по меди, то используют непрозрачные эмали. На рис. 4 представлена работа мастеров XIX в. – крест (распятие с предстоящими), выполненный в этой технике.

Наиболее дорогие и изысканные изделия выполняются из благородных металлов – серебра и золота. При нанесении покрытий стремятся к тому, чтобы материал основы проглядывал сквозь него. По этому при работе с ними применяются в основном прозрачные эмали. Интересный эффект достигается, если на подложке нанесен заранее рисунок. Женские портсигары начала XX века выполнены в технике эмали по гильоширу (Рис. 9, 10). Подложка украшена геометрическим декором, полученным механическим гравированием. Декорирование бриллиантами придает еще большее изящество этим вещам.

Изделия из благородных металлов всегда были привилегией богатых. Изобретение способов нанесения золотых и серебряных покрытий на металлические изделия позволили расширить потребительский рынок.

Одним из методов декорирования изделий под серебро является шеффилдское серебрение или плакирование. Пример шеффилдских плакировок представлен на рис. 6 –самовары эпохи Георга III (из частной коллекции), относящиеся примерно к 1800 году. Основным материалом данных изделий является медь. А серебро лишь тонким слоем покрывает его снаружи. Во многих случаях изделия покрывались серебром и изнутри, но это увеличивало их стоимость.

Наиболее простой и дешевой техникой является техника эмали по основе. В данной технике выполнена кинетическая композиция Веры Наумовой «Танец», 1990 г., из коллекции Всероссийского музея декоративно-прикладного и народного искусства (Рис.3), облегченная металлическая конструкция и яркая разноцветная эмаль создают подлинное ощущение танцевального вихря. В качестве материала подложки для нанесения эмалей использовалась медь.

Одной из самых изысканных и сложных техник декорирования безусловно считается техника витражной эмали, или как ее еще называют – ажурная эмаль. Изделия представляют собой тонкую паутину с каплями росы, переливающуюся всеми цветами радуги. На рис.1 представлена работа Владимира и Веры Наумовых – Композиция, 1992 г. (из коллекции Всероссийского музея декоративно-прикладного и народного искусства), выполненная в этой технике. Тонкость ажурной эмали подчеркнута использованием железных подставок, декорированных воронением.

Современные мастера владеют различными технологиями. Интересные изделия создаются благодаря их сочетаниям. Поэтому на первый план выступает художник-творец. Каждое авторское произведение подчеркнуто индивидуально и практически неповторимо, даже самим автором. Главным является идея. Она определяет выбор материала и технологического приема для раскрытия ее концептуального замысла. В рамках классического наследия искусства эмали широкое распространение получила миниатюрная живопись на эмали, которая отличается разнообразием вариантов художественных решений, связанных с изобразительными станковыми формами.

Художники, традиционно работающие в технике миниатюрной живописи на эмали, свое внимание акцентируют на поиске новых выразительных средств. Как решается задача поиска возможностей формотворчества с использованием техники миниатюрной живописи на эмали показывает композиция Алексея Максимова «В парке», 1988г. (коллекция Всероссийского музея декоративно-прикладного и народного искусства). В основе этого эксперимента лежит трактовка металла, как вспомогательного конструктивного элемента, необходимого для нанесения эмалевого рисунка. Это дает возможность свободно сочетать реалистическую конкретику традиционной миниатюрной живописи на эмали с ассоциативностью, присущей современному искусству.

Основы технологии нанесения декоративных покрытий.

Технология нанесения покрытий включает в себя следующие основные этапы: подготовка поверхности изделия (подложки), подготовка наносимого материала, нанесение материала на подложку и формирование покрытия, доводка.