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 эмалирования металлов.

1. Подготовка металлической основы (подложки).

Основной целью подготовки подложки является очистка металла и придание поверхности некоторой шероховатости для улучшения сцепления эмали с металлом или никелирование (в основном для стали).

Предварительная работа с металлом предполагает обработку и формообразование его ювелиром, чеканщиком или гравером и непосредственная подготовка его под эмалирование в зависимости от вида эмали.

Одним из требований к металлической основе является гомогенность сплава и отсутствие вредных примесей, так как примеси цинка, кадмия, олова, свинца, алюминия образуют, как правило, с компонентами сплава низкоплавкую эвтектику, которая может реагировать с размягченной эмалью, а несвязанные частицы примесей различных металлов, реагируя с кислородом воздуха, могут стать причиной такого дефекта, как газовая пористость. Подложки для эмалирования должны быть свободны от внутренних напряжений и их поверхность должна быть без дефектов (раковин, вздутий). При эмалировании следует избегать разнотолщинности металла, применения деталей (фрагментов) со сложными пайками, длинных прямоугольников, деталей шаровидной и трубообразной формы диаметром меньше 50 мм, абсолютно гладких плоскостей. Больше всего подходят для эмалирования слегка выпуклые формы, так как при нагревании они не деформируются. Кроме того, выпуклая поверхность увеличивает яркость эмали. Вогнутые поверхности выглядят как провалившиеся.

Подложку необходимо отжечь. Благодаря рекристаллизации металла, образовавшиеся при обработке напряжения после отжига исчезают. Все остатки клеев, масел и жиров сгорают.

Изделия очищают механически латунными щетками для создания шероховатой поверхности. Для обезжиривания изделия чистят щетками, смоченными раствором едкого натра и раствором кальцинированной соды, после чего промывают горячей водой и сушат. Изделия из высокопробных сплавов золота и серебра не нуждаются в травлении. Для изделий из других материалов (сплавов золота с пробой ниже 920–й и серебра ниже 916-й, меди, стали) применяют химическую обработку поверхности травлением азотной или разбавленной серной кислотой (10%-ный раствор), при котором происходит взаимодействие кислоты с окислами металлов с образование растворимых солей, а также отрыв окалины от поверхности металла выделяющимся в процессе реакции водородом. Чередование травления с промывкой и обработкой крацовочными щетками ускоряет процесс.

Образовавшийся при отжиге окисный слой на подложках из сплавов золота и серебра растворяется в травильном растворе. При этом частицы окиси меди превращаются в сульфаты. Благодаря этому повышается содержание благородного металла на поверхности подложки (происходит «облагораживание» поверхности подложки), что приводит к повышению яркости эмали. Поверхность становится более шероховатой вследствие образования мельчайших пор, что улучшает сцепление эмали с основой.

Если изделие нельзя отжигать и протравливать, его следует обязательно обезжирить. Для этого необходимо использовать такие обезжиривающие средства, как трихлорэтилен, спирт, растворы соды, аммиака, цианидов или щелочей. После обезжиривания изделия промываются в проточной воде.

Чистое золото и серебро при подготовке не нуждаются в травлении, так как они не образуют окислов. Для них вполне достаточно обезжиривания. Металл после обезжиривания должен полностью смачиваться водой. Если вода собирается в капли, значит, на металле остались следы жира. В заключение изделия сушат. Обезжиренный предмет следует брать руками только за край, ребро или за те места, которые не будут покрываться эмалью; при этом следует пользоваться чистым пинцетом.

Для глянцевания протравленной поверхности металл обрабатывается стеклянной щеткой под струей воды до тех пор, пока поверхность не приобретет равномерный шелковый блеск. Использование крацевального станка ускоряет процесс особенно для сложных форм, при этом используются щетки из латуни и нейзильбера. В случае необходимости после такой обработки поверхность металла еще раз обезжиривают, промывают и высушивают.

2. Подготовка эмали.

Эмаль - легкоплавкое стекло, обычно непрозрачное – заглушенное, часто окрашенное бывает нескольких типов.

Грунтовая эмаль – это наплавляемая или наносимая с последующим спеканием на металлический материал силикатная масса, содержащая оксиды сцепления, используемая:

а) в качестве промежуточного слоя для покровной эмали,

б) в определенных случаях – как единственный слой покрытия на железных материалах (только грунтованные детали). Она способствует адгезии на материале основы и служит вследствие своей специально созданной пузырьковой структуры в известной степени буферным слоем при реакциях, протекающих в процессе обжига, например, она может воспринимать выделяющихся из стали водород.

Грунтовая эмаль обеспечивает выравнивание коэффициентов термического расширения между железом и покровной эмалью, но стоит отметить, что упругое поведение зависит от модуля упругости, снижающегося под действием пузырьков.

Различают следующие виды грунтов, используемых для нанесения на чугунные изделия: спеченные (фриттованные) грунты (применяемые при мокром эмалировании), плавленые (при порошковом эмалировании) и смешанные грунты (имеющие переходные составы между плавлеными и спеченными грунтами).

Покровная эмаль - силикатный слой, наносимый в расплавленном виде на грунтовые материалы (обычная и стеклокристаллическая эмали) для защиты от коррозии и для декоративного оформления эмалевого покрытия.

Различают следующие виды покровных эмалей:

1) прозрачные эмали (используются как самостоятельно, так и на грунтовую или покровную эмаль для повышения коррозийной стойкости и блеска),

2) белоглушенные эмали (полупрозрачные и непрозрачные),

3) цветные эмали (прозрачные и непрозрачные),

4) химически стойкие эмали: кислотостойкие, стойкие к действию щелочей, стойкие к воздействию горячей воды, стойкие к атмосферной коррозии,

5) специальные покровные эмали – эмали со специальными свойствами, матовые эмали, износостойкие, светящиеся (люминесцентные) эмали, отражающие эмали, самоочищающиеся эмали, теплоизолирующие эмали, декоративные и другие эмали.

Безгрунтовая эмаль – масса, наносимая непосредственно на металлы в расплавленном виде в качестве конечной отделки (облагороженный грунт, покровная композитная эмали), они объединяют в себе функции грунтовой и покровной эмалей.

Стеклокристаллическая эмаль - кристаллическая эмаль, полученная путем управляемого термического процесса.

Композитная эмаль - эмаль, в стекловидной или стеклокристаллической матрице в которой содержатся другие, практически нерастворимые компоненты, которые сообщают эмалевому покрытию специфические свойства.

Состав эмалей.

В состав эмалей входят вещества, которые по их непосредственному действию можно подразделить на две основные группы: материалы для введения стеклообразующих окислов и вспомогательные материалы.

Стеклообразующие материалы, в свою очередь, делят на:

а) материалы для введения кислотных окислов (кремнезем, борный ангидрит), к которым относят кварц, кварцевый песок и борную кислоту;

б) материалы для введения основных окислов (окислы щелочных и щелочноземельных металлов, последние являются плавнями, то есть снижают температуру плавления эмали – оксиды натрия, калия), к которым относят соду поташ, мел, окись цинка, окись магния, окись свинца и др.;

в) материалы для введения амфотерных окислов, в основном глинозем;

г) материалы для одновременного введения кислотных и основных окислов – полевые шпаты, глину и каолин, буру и др.

К вспомогательным сырьевым материалам относят:

а) окислители – селитры (натриевую, калиевую, реже – бариевую) и перекись марганца, которая кроме окислительного действия способствует сцеплению эмали с металлом;

б) активаторы адгезии - вещества, обусловливающие сцепление эмали с металлом, - окислы кобальта, никеля, молибдена, сульфиды мышьяка и др.;

в) глушители – материалы, применяемые в технологии эмалирования для придания эмали непрозрачного вида, – фториды, окислы олова, сурьмы, мышьяка, титана, циркония, церия и так называемые «газовые глушители», органические вещества, окисляющиеся или разлагающиеся во время обжига эмали и образующие при этом газы, которые остаются в расплаве в виде чрезвычайно мелких пузырьков;

г) красители – материалы, которые при введении в шихту растворяются в эмалевом расплаве, в результате чего получаются прозрачные окрашенные в различные цвета эмали – окиси меди, марганца, соединения хрома, золота;

д) пигменты – нерастворимые в воде и органических растворителях тонкоизмельченные красящие вещества, главным образом окислы тяжелых металлов, шпинели и др. (одновременно являющиеся и глушителями), которые вводят при помоле фритты;

е) люминофоры – светящиеся вещества – сульфиды (как правило, ZnS), а также разные силикаты с добавкой активаторов.

Выбор эмали осуществляется в зависимости от эмалируемого материала и предъявляемых к изделию требований.

Подготовка эмали заключается в следующих операциях.

2.1. Помол эмали.

Обычно эмаль поступает к потребителю в виде фритты, плиток или уже помолотого порошка. В первых двух случаях ее необходимо измельчить в металлических шаровых мельницах или ступках. Затем, после обработки магнитом, для удаления металлических включений, эмаль измельчается в фарфоровых шаровых мельницах или керамических ступках без добавления воды до нужных фракций – сухой метод, также используется мокрый помол с получением шликера. В процессе сухого помола периодически содержимое просеивают в чашку через систему сит, а оставшиеся в сите крупные фракции измельчают вновь.

2.2. Отмучивание.

После помола эмаль отмучивают. Для этого помолотую эмаль многократно промывают водой до полного удаления мелких фракций (мути). В условиях мастерских эмаль помещают в фарфоровую чашечку и заливают водой, после чего оставляют отстаиваться, сливают отстоявшуюся сверху мутную воду и заменяют ее свежей водой. Процесс повторяют до тех пор, пока вода над эмалью не станет совсем прозрачной. Высокая степень чистоты отмывки особенно необходима для прозрачных эмалей; отмывку непрозрачных эмалей можно прекращать при несколько мутной воде, это не оказывает существенного влияния на качество эмалевой поверхности. Прозрачные эмали на заключительном этапе отмучивания рекомендуется промывать дистиллированной водой, чтобы исключить загрязнение эмали примесями, имеющимися в водопроводной воде, например Fe, Ca и др.

Готовую отмученную эмаль необходимо хранить во влажном состоянии для сохранения ее технологических свойств. В случае высыхания эмаль регенерируют азотной кислотой.

3. Нанесение эмали.

Нанесение эмали, заключающееся в покрытие эмалируемого предмета эмалевым шликером (мокрое нанесение) или эмалевой пудрой/порошком (сухое нанесение).

Способы нанесения:

Мокрое нанесение можно выполнять обрызгиванием, погружением, обливанием, электростатическим нанесением, размазыванием кистью или нанесением шпателем.

Сухое нанесение – нанесение сухого порошка можно осуществлять холодным нанесением порошка (на покрывную эмаль, нанесенную мокрым способом, перед ее сушкой), горячим нанесением порошка (порошковая эмаль спекается на горячей эмали), нанесение порошка погружением, нанесением в электрическом поле (электрофорезом, или электростатическим нанесением).

Специальные способы нанесения эмалей:

Под гранит – на мокрый эмалевый слой одного цвета наносится слой другого цвета.

Под мрамор – после окунания в шликер одного цвета набрызгивается эмаль другого цвета, выравнивается встряхиванием.

Рябчиковое покрытие - на грунт наносят шликер белой эмали с добавлением от 2-20% зерен темной эмали более крупных фракций. В результате обжига цвет пегий.

Облачное покрытие – при нанесении сильно заглушенной эмали с небольшим количеством глины на темную подложку.

Пятнистое покрытие – обоженная поверхность одного цвета на нее наносится фракция другого цвета, при обжиге получаются пятна.

Кракле – два слоя разного цвета с разными коэффициентами термического расширения наплавляются друг на друга. При этом кроющий слой сжимается сильнее, чем нижний, благодаря чему он разрывается, образуя трещины, через которые виден нижний слой. В результате поверхность выглядит так, как будто она покрыта тонкой сеткой окрашенных линий.

Декорирование эмалевых изделий.

Для декорирования эмалевых изделий используют тонкодисперсные эмали или керамические краски.

Граффити – на обоженную поверхность одного цвета наносится эмаль другого цвета (пудра или шликер), затем на еще влажной поверхности или после ее сушки прочерчивают рисунок, после этого обжигают. Рекомендуется сверху нанести слой прозрачной эмали.

Нанесение эмали по шаблону. На тонкий сплошной слой насеянной и обожженной эмали насеивают второй слой, частично закрывая основу шаблоном так, чтобы грунтовая эмаль местами оставалась свободной.

Трафаретная печать или шелкография. Для этого используют специальную шелковую или капроновую сетку с мелкими отверстиями, которую натягивают на рамку и наносят рисунок с помощью фототехнологии так, пустыми остаются ячейки, через которые потом будет специальным инструментом - ракелью продавливаться эмаль при нанесении на изделие. Для многоцветных композиций требуется несколько трафаретов.

Клише. Рисунок, обычно не сложный, вырезается на резине и наносится на изделие керамической краской по принципу печати, затем обжигается.

Декалькомания. Нанесение на изделие переводных картинок, которые бывают обычные (подвижные, имеющие между слоем цветной эмали и бумагой водорастворимый слой) и накладные, отпечатанные термопластичными красками. Подвижные переводные картинки после нанесения обжигаются. Термопластичные картинки наносятся на нагретые до 150°С изделия или сами нагреваются перед нанесением.

Живопись эмалевыми красками. Роспись кисточкой обоженной поверхности красками или мелкодисперсными эмалями. При этом температура обжига должна быть меньше, чем температура обжига основы.

4. Сушка.

Для получения качественного покрытия необходимо хорошо равномерно высушить нанесенную эмаль. Следует учитывать, что слишком быстрая сушка приводит к образованию трещин и разрывов на грунтовом или поверхностном слое; при очень медленной сушке высушенный слой плохо держится на изделии и при трансформации может легко осыпаться. При медленной сушке грунтовых покрытий возможна коррозия металла под слоем грунта, что нередко ведет к прогарам грунта при обжиге.

При эмалировании изделий малых размеров избыток воды из эмалевого слоя отсасывают марлевым тампоном или промакательной бумагой; слой эмали уплотняют легким встряхиванием изделия. Окончательная сушка шликера, нанесенного на изделия, осуществляется при температуре порядка 100°С, в сушильных камерах или шкафах, в специальных сушилках, а также на стеллажах или муфельных печах, используемых для обжига эмалей.

5. Обжиг.

Обжигом эмали называют процесс нагревания изделий, покрытых высушенным слоем эмалевого шликера или сухим эмалевым порошком, до расплавления эмали с целью получения сплошного стекловидного покрытия. В процессе обжига грунтовая эмаль сцепляется с металлом, а покровная с грунтовым слоем.

От правильно проведенного обжига в значительной мере зависят прочность сцепления эмали с металлом подложки, качество покрытия и внешний вид изделий. Обжиг изделий проводят в специальных эмалировочных печах. Температура обжига зависит от эмали (ее химического состава и назначения, а также материала подложки) и обычно колеблется в пределах от 650-900°С; покровные эмали обжигают при температуре на 30-50° ниже, чем грунтовые. Продолжительность обжига изделий при толщине металлической подложки 0,5мм составляет примерно 3мин. На время обжига также влияет состав эмали и толщина фракций. По этому целесообразно подбирать температурный и временной режим опытным путем для каждого типа эмали и подложки. При обжиге эмали изделие нагревают до красного каления. До обжига эмали поверхность шероховатая и тусклая, по мере нагревания она выравнивается и приобретает зеркальный блеск, после чего нагрев прекращают и изделие остывает.

При работе с разными эмалями, разного цвета следует учитывать, что вначале накладываются и обжигаются более тугоплавкие эмали, а затем добавляют легкоплавкие и обжигают при более низкой температуре. Обычно не рекомендуется проводить больше 3-5 обжигов.

На последнем этапе изделия окончательно отделывают. Иногда эмали шлифуют и полируют, а также проводят блестящий обжиг.