Эмалирование - один из видов декоративной обработки (отделки) ювелирных украшений. Искусство нанесения эмали известно со времени древнего Египта и всегда требовало исключительного мастерства и высокой профессиональной культуры. Составы эмалей, способы их приготовления и методы нанесения всегда держались в секрете. Существующие в наши дни эмали и процессы эмалирования позволяют значительно расширить ассортимент ювелирных украшений, повышают их декоративно-художественную ценность, а также эффективность использования драгоценных металлов.
Эмаль представляет собой легкоплавкое стекло сложного состава, предназначенное для наплавления на металл. Сложный состав эмали необходим для прочного сплавления с металлом. По химическому составу эмали представляют собой соли кремниевой кислоты, а компонентами сплава являются окислы свинца, кремния, калия, бария, натрия, трехокиси мышьяка, сурьмы и окислы красящих металлов. Цвет эмалей - самый разнообразный и достигается за счет введения в сплав соответствующих красителей. Различают эмали холодные и горячие, прозрачные и непрозрачные. В ювелирном деле чаще применяются горячие эмали, наносимые на изделия посредством обжига. В табл. 9.1 приведены номера, цвет, интервалы температур отжига эмалей для ювелирных украшений, изготовленных из золота, серебра и недрагоценных металлов.
Таблица 9.1
Номера, цвет, интервалы температур обжига эмалей для ювелирных изделий из золота, серебра и недрагоценых металлов
Номер эмали
Цвет
Температура обжига, °С
материал изделий
Эмали Дулевского красочного завода
3
Красный яркий прозрачный
780 - 880
Томпак, мельхиор, медь, серебро, золото
5
Красный прозрачный
780 - 88
"
6
Хаки непрозрачный
780 - 820
"
8
Синий прозрачный
740 - 860
"
10
Белый непрозрачный
740 - 780
"
12
"
760 - 840
Томпак, мельхиор, медь
13
"
820 - 840
"
14
Синий прозрачный
740 - 860
Томпак, мельхиор, медь, серебро, золото
16
Опал непрозрачный
760 - 820
Томпак, мельхиор, медь, серебро
18
Фиолетовый прозрачный
740 - 860
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
19
"
740 - 840
"
22
Желтый
740 - 820
Томпак, мельхиор, медь, серебро
23
Серый непрозрачный
720 - 820
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
27
Черный
780 - 880
"
28
Голубой
720 - 820
"
32
Фондан прозрачный
800 - 860
Томпак, мельхиор, медь, серебро
33
Серый непрозрачный
700 - 780
"
34
Желтый
720 - 840
"
41
Голубой прозрачный
700 - 880
"
42
Сереневый непрозрачный
740 - 820
"
49
Электрик прозрачный
720 - 820
"
50
Темно-синий
740 - 880
"
58
Зеленый яркий прозрачный
760 - 820
"
59
Зеленый прозрачный
760 - 820
"
60
Фисташковый яркий непрозрачный
740 - 840
"
61
Фисташковый непрозрачный
760 - 840
"
63
Голубой
700 - 860
"
64
Голубой яркий непрозрачный
720 - 820
"
65
Голубой непрозрачный
720 - 820
"
66
Светло-синий прозрачный
720 - 820
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
67
Темно-голубой непрозрачный
720 - 800
Томпак, мельхиор, медь, серебро
83
Зеленый прозрачный
720 - 840
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
84
Зелено-желтый
700 - 880
"
85
Бирюзовый непрозрачный
740 - 820
"
91
Синий непрозрачный
740 - 800
Томпак, мельхиор, медь, серебро
97
Зеленый яркий непрозрачный
740 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
98
Зеленый непрозрачный
740 - 820
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
99
Темно-зеленый
740 - 800
"
100
Темно-желто-зеленый
760 - 820
"
101
Темно-зеленый прозрачный
720 - 860
"
102
Электрик яркий прозрачный
720 - 880
"
103
Темно-зеленый прозрачный
720 - 840
"
114
Морская зелень прозрачный
740 - 880
"
116
Фиолетовый прозрачный
720 - 880
"
117
Коричневый
720 - 840
"
119
Фиолетовый
760 - 860
"
120
Электрик
700 - 820
"
122
"
700 - 820
"
124
Синий
720 - 840
"
125
Синий яркий прозрачный
740 - 840
"
126
Синий приглушенный прозрачный
760 - 880
"
127
Синий прозрачный
740 - 840
"
130
Оранжевый непрозрачный
780 - 860
Томпак, мельхиор, медь
131
Красный
780 - 860
"
132
Красный приглушенный непрозрачный
780 - 860
Томпак, мельхиор, медь
133
Красный яркий непрозрачный
780 - 860
"
134
Красный непрозрачный
780 - 860
"
145
Рубиновый прозрачный
780 - 840
"
165
Красный непрозрачный
780 - 860
"
175
Зеленый прозрачный
700 - 860
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
Эмали завода "Дружная горка"
5002
Фиолетовый яркий прозрачный
740 - 840
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5006
Голубой прозрачный
720 - 780
Томпак, медь, золото, серебро
5007
Фиолетовый
740 - 840
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5008
Зеленый полупрозрачный
720 - 780
Томпак, медь, золото, серебро
5009
Светло-сиреневый прозрачный
740 - 780
Томпак, медь, серебро
5011
Коричневый
680 - 780
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5012
Синий
720 - 800
Томпак, медь, серебро
5013
Розовый яркий прозрачный
760 - 800
"
5014
Желтый яркий
740 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5016
Желтый прозрачный
680 - 780
Томпак, медь, серебро
5017
Розовый
740 - 800
"
5018
Голубой непрозрачный
700 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5019
Красный яркий прозрачный
720 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5020
Красный прозрачный
740 - 800
"
5022
Серый
740 - 800
Томпак, медь, серебро
5024-4
Сиреневый непрозрачный
760 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5024-5
"
760 - 800
"
5024-6
"
760 - 800
"
5026
Зеленый прозрачный
700 - 780
Томпак, медь, золото, серебро
5027
Голубой непрозрачный
740 - 800
Томпак, медь, мельхиор, золото, серебро
5028
Синий яркий прозрачный
660 - 800
"
5029
Синий прозрачный
660 - 800
"
5030
Голубой непрозрачный
760 - 800
Томпак, медь, золото, серебро
5031
Зеленый
760 - 820
Томпак, мельхиор, медь, золото
5032
Розовый
760 - 820
"
5061
Синий прозрачный
740 - 800
Томпак, медь, золото, серебро
5086
Красный яркий прозрачный
740 - 800
Томпак, медь, мельхиор, золото, серебро
5088
Красный прозрачный
740 - 800
"
5100
Бежевый непрозрачный
800 - 860
Томпак, мельхиор, медь
5104
Синий прозрачный
740 - 800
Томпак, медь, мельхиор, золото, серебро
5105
Бирюзовый прозрачный
700 - 800
Томпак, медь, серебро
5162
Желтый
700 - 800
"
5163
Желто-коричневый
740 - 800
"
5177
Зеленый
740 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5200
Серый непрозрачный
800 - 860
Томпак, мельхиор, медь
5201
Зеленый
700 - 800
Томпак, медь, золото, серебро
5204
Желтый
700 - 800
"
5210
Серый
740 - 800
"
5238
Желтый прозрачный
740 - 820
Томпак, медь, серебро
5241
Красный
760 - 800
Томпак, мельхиор, медь, золото, серебро
5353
Бесцветный (фондан)
740 - 800
"
5357
То же
700 - 900
"
5363
"
760 - 900
"
5440
Светло-серый непрозрачный
740 - 800
"
5456
Светло-коричневый
740 - 800
"
5500
Бирюзовый
800 - 860
Томпак, мельхиор, медь
5510
Сиреневый яркий прозрачный
720 - 800
Томпак, медь, серебро
5511
Сиреневый прозрачный
720 - 800
"
5600
Светло-бирюзовый непрозрачный
800 - 860
Томпак, мельхиор, медь
5612
Желтый непрозрачный
740 - 800
Томпак, медь, золото, серебро
Виды эмалей. Эмали делятся на выемчатые, перегородчатые и расписные (живописные).
Эмали, наносимые в углубления (выемки) изделий, называются выемчатыми (рис. 9.3, а). Углубления (выемки) под эмаль могут быть подготовлены литьем, штамповкой, чеканкой, гравированием, травлением. При этом приеме эмалирования используются как прозрачные, так и непрозрачные эмали.
Рис. 9.3. Эмалирование
Эмали, которые наносятся в углубления (клеточки), образованные искусственно созданными перегородками из плоской проволоки или филиграни, называются перегородчатыми (рис. 9.3, б). Техника перегородчатой эмали предусматривает использование прозрачных и непрозрачных эмалей. Разновидность перегородчатой эмали - эмаль витражная. Рисунок на изделии под витражную эмаль вырезают непосредственно в металле или выполняют техникой филиграни. Прием витражного эмалирования представляет собой перекрытие (затяжку) сквозных отверстий только прозрачными цветными эмалями.
Эмалирование расписными (живописными) эмалями (рис. 9.3, в) заключается в росписи эмалью или чаще всего над- глазурными красками по эмали. Последний прием эмалирования очень трудоемкий и кропотливый, от эмальера требуется высокая профессиональная подготовка и художественный вкус. В нашей стране изделиями с расписными эмалями, которые называют изделиями с филигранью, издавна славился г. Ростов (Ярославская обл.); в последние же годы получили известность украшения с финифтью производства Пермского экспериментального ювелирного завода.
Опалесцирующие (опаловые) эмали в ювелирном деле широко применялись в XVII - XIX веках. Отличаются от обычных эмалей особыми декоративными свойствами: в зависимости от угла падения света на них могут казаться то прозрачными, то слегка приглушенными, а то становятся похожими (по густоте окраски и яркости бликов) на благородный опал. Опалесцирующий эффект достигается путем так называемого глушения - ввода в состав данных эмалей различных окислов. Недавно, казалось, забытые опалесцирующие эмали в последнее время все чаще используются при изготовлении ювелирных украшений.
Таблица 9.2
Составы опалесцирующих эмалей, применяемых на предприятиях ювелирной промышленности
Номер эмали
Массовая доля компонента, %
Оксид
Красители
SiO2
PbO
K2O
Na2O
B2O3
ZnO
CaO
P2O5
As2O3
Sb2O3
Er2O3
CoO
Nd2O3
CeO2
CuO
5003
36,0
36,0
14,5
1,5
3,4
0,3
1,4
1,2
2,8
0,4
1,9
5033
37,0
37,5
14,5
1,5
3,4
0,3
1,4
1,2
2,8
0,4
0,05
5310
36,2
36,9
13,4
1,4
3,1
0,3
1,3
1,1
2,6
0,3
3,4
5320
36,2
36,9
13,4
1,4
3,1
0,3
1,3
1,1
2,6
0,3
3,4
5005
36,1
38,7
2,1
4,7
0,2
0,6
0,8
0,8
2,8
0,3
1,5
В табл. 9,2 приведены составы ряда опалесцирующихэмалей (разработка ВНИИ-ювелирпрома), применяемых на предприятиях ювелирной промышленности, а в табл. 9.3 дан пример нанесения опалесцирующей эмали на изделия из томпака.
Таблица 9.3
Пример нанесения опалесцирующих эмалей на изделия из томпака
Операция
Оборудование, инструмент, приспособление, материалы
Режим работы
Температура обжига, отжига, охлаждения, травления, °С
Время выдержки, мин
Произвести контроль*внешнего вида: на основе (заготовках) не должно быть рисок, вмятин, пор и отслоения металла
Уложить заготовки изделий на подставку
Подставка размерами 140х140x25 мм
Поместить подставку с заготовками изделий в электропечь и произвести отжиг
Электропечь сопротивления 700 ± 10 СНОЛ 1,6 - 2,5, секундомер
700 ± 10
3
Вынуть подставку с заготовками изделий из печи, перенести на стеллаж, охладить до комнатной температуры
Вилка-держатель, стеллаж (из 20 ± 5 стали 40x1,3), термометр TC-7, секундомер
20 ± 5
20 - 30
Произвести химическое травление заготовок изделий: поместить в корзину для травления, обработать соляной кислотой; для свободного доступа кислоты заготовки необходимо разложить в один ряд
Корзина сетчатая и ванна из 20 ± 5 винипласта, секундомер, термометр, вентилятор, кислота соляная
20 ± 5
1
Промыть заготовки в проточной воде последовательно в трех ваннах
Винипластовая ванна с проточной водой, термометр стеклянный технический, корзина сетчатая
Уложить заготовки изделий с нанесенной эмалью на подставку, произвести сушку при комнатной температуре
Подставка стальная, секундомер, термометр ТС-7
20 ± 5
20 - 30
Поместить заготовки изделия в электропечь, оплавить (обжечь) эмалевое покрытие до образования однородного волнистого покрытия, вынуть заготовки изделий из печи
Печь СНОЛ 1,6 - 2,5, секундомер, вилка-держатель
700 ± 10
3
Охладить заготовки до комнатной температуры
Термометр, секундомер
20 ± 5
20 - 30
Произвести химическое травление заготовок изделий с эмалевым покрытием плавиковой кислотой
Промыть в горячей проточной воде, удалить влагу тканью х/б
Ванна, корзина, термометр, секундомер
75 ± 5
1
Произвести контроль внешнего вида: эмалевое покрытие должно быть равномерным, без сколов, трещин, царапин, пузырей
Техника эмалирования. Процесс нанесения эмали на ювелирные украшения включает в себя следующие этапы: подготовку эмали, подготовку изделий, наложение эмали, обжиг.
Подготовка эмали. Эмаль с завода-изготовителя поступает в виде плиток или гранул. Дальнейшая ее подготовка, как и весь процесс эмалирования, требует соблюдения особой чистоты. Плитку (куски) , гранулы эмали с посторонними включениями выбраковывают, оставляя лишь те, прозрачность и цвет которых одинаковые. Проверенные и отобранные куски эмали промывают, просушивают, затем дробят в стальной ступке до образования очень мелкой крошки. Крошку тщательно промагничивают и растирают в ступках из поделочных камней при малых объемах эмалей или в мельницах (бедрашницах) при больших. Полученный порошок отделяют (путем отсеивания) от более крупных частиц, эмали маркируют и в таком виде хранят. Перед нанесением на изделие эмаль (размолотую, порошкообразную) подвергают многократной промывке - растворению в воде, получая таким образом устойчивую однородного состава суспензию-шликер. В таком виде эмаль хранится под слоем воды, перед самым наложением вода сливается.
Подготовка изделий к наложению эмали. Эта операция заключается в обогащении поверхностного слоя, его обезжиривании и создании микрошероховатостей поверхности. И золотые, и серебряные украшения подвергают отжигу, а затем отбелу. Если необходимо, изделия кра- цуют жесткими капроновыми или латунными щетками. После этого изделия промывают в воде и просушивают.
Наложение эмали. Эмаль на изделие наносят кисточкой или шпателем - миниатюрной деревянной лопаткой (рис. 9.3, г). Добиваясь получения ровного и плотного покрытия, изделие слегка встряхивают, постукивая по нему пальцем или шпателем.
Эмаль выемчатая прокладывается толстым слоем, выше уровня металла. При глубине выемок не более 0,2 мм эмаль наносится за один прием, а при глубине выемок более 0,2 мм - многократным заполнением. После заполнения углубления эмалью предмет подвергают обжигу.
Эмаль перегородчатая прокладывается тонким слоем ниже уровня металла. Наложение перегородчатой эмали со сканными и филигранными перегородками производят за один прием, причем поверхность обожженной эмали будет иметь вогнутую форму. Если изделие имеет гладкие и прямые ячеистые перегородки, производят многократное наложение эмали. Шликер раскладывают вровень со стенками перегородок, при обжиге эмаль оседает. Прием наложение - обжиг повторяют до тех пор, пока уровень эмали (в обожженном состоянии) не сравняется по высоте с верхней кромкой перемычек ячеек. После этого покрытую поверхность изделия шлифуют до матовой, затем обжигают до появления блеска и полируют. Нередко перегородчатые эмали покрывают бесцветной эмалью (фондоном) при двух- или трехкратном наложении.
Эмаль витражная прокладывается так, чтобы сквозное отверстие было затянуто эмалевым шликером. Заполнение всех отверстий и получение требуемого слоя эмалирования достигается, как правило, за несколько приемов наложение - обжиг, причем для первого наложения используется фондон, а для второго и последующих - цветные эмали. После прокладки эмали лишнюю влагу из нее удаляют фильтровальной бумагой или тканью х/б, а изделие просушивают. Эмаль, попавшую на участки, не подлежащие эмалированию, удаляют.
При нанесении расписных эмалей сначала прокладывают белой эмалью фон, т. е. грунтуют. Но прежде основу (из меди, нейзильбера, серебра, золота) отжигают, протравливают, промывают и сушат. Чтобы основу не коробило, ее покрывают эмалью (из остатков), а обратную сторону - контрэмалью, но уже более тонким слоем. За два-три приема нанесение - обжиг добиваются прокладки покровного слоя эмали цвета особой чистоты. Роспись рисунка осуществляется заранее подготовленными живописными (надглазурными) красками или эмалями с помощью кисточки или чертежного пера. Последовательность выполнения эмалевого рисунка (отдельных его фрагментов) строго зависит от температуры плавления используемых красок (эмалей). В первую очередь прорисовывают участки красками (эмалями), имеющими самую высокую температуру плавления, и производят обжиг, затем повторяют в порядке убывания температур плавления красок (эмалей). В табл. 9.4 приведен пример нанесения эмалевой основы и над- глазурных красок.
Таблица 9.4
Пример нанесения эмалевой основы и надглазурных (три цвета) красок на изделия из нейзильбера
№ п/п
Операция
Оборудование, инструмент, приспособление, материал
Режим работы
Температура отжига, обжига, охлаждения, травления, °С
Время выдержки, мин
1
Произвести контроль внешнего вида - на заготовке не должно быть рисок, вмятин, пор и отслоения металла
2
Уложить заготовку изделия на подставку, поместить в электропечь, отжечь
Подставка из стали 40x13, электропечь СНОЛ 1,6 - 2,5, секундомер
3
Вынуть заготовку из печи, охладить до комнатной температуры
Поддон для укладки (из меди), термостат, термометр, секундомер
65 ± 5
5
9
Охладить заготовку до комнатной температуры, разместить ее обратной (вогнутой) стороной вверх, нанести контрэмаль. Уложить заготовку на поддон, поместить в электропечь, произвести обжиг контрэмали (до неполной расфлюсовки). Вынуть заготовку из печи, охла дить до комнатной температуры
Вынуть заготовку из термостата, охладить до комнатной температуры
16
Протереть заготовку спиртом
Спирт, ткань х/б
17
Нанести (обмазать) на контур заготовки водно-эмалевую смесь, уложить заготовку на поддон, поместить в термостат, произвести сушку, а затем охладить до комнатной температуры
Вынуть заготовку из электропечи, поместить в термостат, охладить до комнатной температуры
Термостат, термометр
20 ± 5
20
Зачистить контур заготовки
21
Нанести на контур заготовки водно-эмалевую смесь, уложить заготовку на поддон, поместить в термостат, произвести сушку, а затем охладить до комнатной температуры
Как в пункте 17
65 ± 5
5
22
Уложить заготовку выпуклой поверхностью вверх, нанести контрэмаль, уложить заготовку на поддон, поместить в электропечь, произвести обжиг (до образования гладкого блестящего покрытия)
Как в пункте 18
800 ± 10
Не более 5
23
Вынуть заготовку из электропечи, поместить в термостат, охладить до комнатной температуры
Как в пункте 19
20 ± 5
24
Зачистить контур заготовки; произвести контроль внешнего вида
Рабочий стол, наждак
25
Протереть заготовку спиртом
Спирт, ткань х/б
26
Разместить заготовку на подставке, нанести надглазурные краски (порошок, перемешанный с маслом) в порядке убывания температур плавления на заданную часть рисунка (согласно образцу), уложить заготовку на поддон, поместить в муфельную печь, произвести выпаривание масла (до исчезновения дыма) при открытой дверце
Термометр, секундомер
250 ± 10
Не более 5
27
Поместить заготовку в электропечь, произвести обжиг (до полного флюсования надглазурной краски)
Печь СНОЛ 1,6-2,5, термометр, секундомер
830 ± 10
Не более 5
28
Вынуть заготовку из электропечи, поместить в термостат, охладить до комнатной температуры, вынуть из термостата
Термостат, термометр
25 ± 5
29
Протереть заготовку спиртом
Спирт, ткань х/б
30
Разместить заготовку на подставке, нанести надглазурные краски в порядке убывания температур плавления на заданную часть рисунка (согласно образцу), уложить заготовку на поддон, поместить в муфельную печь, произвести выпаривание масла (до исчезновения дыма) при открытой дверце
Как в пункте 26
250 ± 10
Не более 5
31
Поместить заготовку в электропечь, произвести обжиг (до полного флюсования надглазурной краски)
Как в пункте 27
810 ± 10
Не более 5
32
Вынуть заготовку из электропечи, поместить в термостат, охладить до комнатной температуры, вынуть из термостата
Как в пункте 28
25 ± 5
33
Протереть заготовку спиртом
Как в пункте 29
34
Как в пункте 26 и 30
Как в пункте 26 и 30
250 ± 10
Не более 5
35
Как в пункте 27 и 31
Как в пункте 27 и 31
800 ± 10
3
36
Как в пункте 28 и 32
Как в пункте 28 и 32
25 ± 5
37
Произвести контроль внешнего вида
Обжиг эмалей. Осуществляется в муфельных печах при температурах, соответствующих температурам плавления эмалей. Изделия на предварительно прокаленной подставке из листового железа или на нихромовой сетке помещают в печь. Время обжига определяется размером и количеством изделий. В некоторых случаях эмаль обжигают до зеркального блеска (перегородчатые, выемчатые эмали), иногда эмаль спекают, т. е. подвергают промежуточному обжигу (при витражном эмалировании).
Примечание. В целях увеличения срока сохранности рисунка и придания ему особого блеска полностью законченный рисунок покрывают фондоном. Температура обжига фондона 700 - 760 °С, а время выдержки в пределах 3 - 5 мин.
Брак при эмалировании. Виды брака покрытий при эмалировании приведены в табл. 9.5.
Таблица 9.5
Возможные виды брака при эмалировании и способы их устранения
Брак эмалевых покрытий
Причина возникновения
Способ устранения
Неровная, шагреневая поверхность
Занижена температура обжига
Опиловка, повторный обжиг
Потеря блеска после травления
Нарушен рецепт приготовления эмали
Полирование
Пузыри и поры
Некачественная подготовка металла, эмали в воде, некачественная сушка
Повторный обжиг
Мутный цвет
Некачественная эмаль
Тщательная промывка эмали, наведение чистоты на рабочем месте
Царапины, риски
Несоблюдение требований последующих промежуточных обработок
Повторный обжиг
Появление раковин и пузырей на металле
Завышена температура обжига
Снижение температуры обжига до заданной
Пример несложного ремонта ювелирных украшений с эмалью. Трещины в эмалевом покрытии или отколовшиеся эмалевые участки ремонтируют холодной эмалью. Смесь из копалового лака и размолотой в порошок краски или краски-мастики и лавандового масла наносят на хорошо обезжиренные и подогретые (на спиртовке) места ремонта; после охлаждения и затвердевания эмали лишнюю ее часть сошлифовывают, придают ей блеск, подержав отполированные места над пламенем спиртовки.
Для получения определенного цвета эмали необходимы, естественно, соответствующие краски: белый цвет дают свинцовые белила, красный - кармин или киноварь, синий - ультрамарин или прусская голубая, желтый - хромовая желтая (охра), зеленый - специальная зеленая краска, коричневый - краска умбра. Различные цветовые оттенки получают смешиванием красок.
Обезжиривание изделий осуществляют кипячением в концентрированном растворе соды или поташа с последующей тщательной промывкой в воде или погружением примерно на 10 мин в охлажденный 30 %-ный раствор стенолата с последующей протиркой щеткой и промывкой в воде.