Эмалирование черных металлов

Производство эмалевых покрытий на стальных и чугун­ных деталях машин, приборов и другого промышленного оборудования получило распространение около 100 лет тому назад (70-е годы XIX в.). Они наводились на металли­ческие изделия исключительно в целях предохранения их от внешних воздействий (коррозии), а их эстетические качества не учитывались. Первоначально это была железная и чугунная кухонная посуда.

В настоящее время гладкие горячие эмали широко применяются не только в посудном производстве, но также и в области машиностроения, приборостроения, газовой и медицинской аппаратуры. Эмалью покрывают холодильное и кухонное оборудование, вывески, различные указатели, циферблаты часов, торговое оборудование, а также чугунные ванны, раковины, котлы и т. п. Гладкое горячее эмалирование представляет собой современный высокомеханизированный технологический процесс, кото­рый происходит в специализированных эмальерных цехах или чаще на поточных конвейерных линиях, оснащенных современным оборудованием. Выпускается обычно крупно­серийная или массовая однотипная продукция, эстетические качества которой (цвет, блеск, пропорциональность формы и т. п.) заранее предусматриваются в проекте в соответ­ствии с ГОСТом и эргономическими требованиями, предъ­являемыми к данному виду изделий. Разработка этих аспектов входит в компетенцию специалистов по технической эстетике — дизайнеров, которые принимают участие в раз­работке проектов промышленных изделий совместно с технологами эмальерных цехов и специалистами по анти­коррозийным и декоративным покрытиям.

Эмалированная мягкая сталь представляет собой пре­красный материал для производства различных утилитар­ных предметов. Она обладает достаточной прочностью и твердостью, дешевле других металлов. Кроме того, благодаря огнеупорности допускает большую свободу в приемах эмалирования и применения тугоплавких боросиликатных эмалей (бессвинцовых). Наконец, малоуглеродистая сталь из всех пригодных для эмалирования металлов по значению теплового коэффициента расширения стоит ближе всего к эмали, что обусловливает прочность элементов эмалевого слоя на стали и способность его выдерживать резкие тепловые колебания без растрескивания.

Технологический процесс эмалирования черных метал­лов (сталь, чугун) имеет свою специфику. В настоящее время он разработан весьма детально в различных вариан­тах. В основном он сводится к следующему: после обычных подготовительных операций по очистке (механической крацовке на щетках и травления в разбавленной серной или соляной кислоте) изделие промывают в проточной воде и вновь крацуют. После этого изделие погружают в горя­чий раствор соды и, не промывая, высушивают. Пленка соды на время предохраняет металл от коррозии. В таком виде изделие поступает в эмалирование.

Различают две эмалевые массы: основную, или грунт, и покровную. Основная обычно имеет черный цвет и значительно превосходит покровную по тугоплавкости. В процессе обжига она не расплывается совершенно, а лишь в густом, текущем состоянии покрывает металл не сплошной связной массой, а пористой. Эта пористость позволяет металлу при нагреве и остывании расширяться и сжиматься, причем частицы основной массы не отделя­ются ни друг от друга, ни от металла. Это обусловливает прочность эмалевого покрытия.

Покровные массы всегда составляются с таким расче­том, чтобы они плавились гораздо легче, чем основная масса (грунт), и чтобы, соприкасаясь, они оплавлялись, образуя между собой своеобразный сплав с постепенным переходом от наружного, чистого, верхнего покровного слоя через смешанный состав к грунту. Покровные массы бывают обычно привлекательных светлых и ярких тонов (белые, кремовые, голубые, зеленые и т. п.). Иногда для наружных поверхностей посуды применяют их смеси, кото­рые образуют при обжиге своеобразные расцветки с пятнами и потеками.

Некоторые особенности имеются и в наложении эмали. Существует два способа: мокрый и сухой. Мокрый спо­соб — наиболее распространенный, применяемый для сталь­ных изделий. Эмаль растирается с водой и наносится на предмет либо опрыскиванием (крупные детали), либо кистью, или простым погружением изделий в сметанообразную массу (мелкие детали). Затем изделие сушат при темпера­туре 40 — 50°С и обжигают. Необожженная эмаль чрезвычайно хрупка, легко осыпается. Следы пальцев и царапины остаются и после обжига. Операция нанесения эмали и обжига повторяется два раза. Сначала наносят и обжигают грунт, потом покровную цветную эмаль.

Сухой способ, или припудривание, применялся в прошлом для чугунных изделий (иногда встречается и сейчас). Он заключается в том, что раскаленный предмет, например чугунную ванну, подвешивают к поворотному крану и быстро (в течение 15 — 20 мин), пока предмет не остыл, припудривают сухой эмалью и обжигают. Если после обжига в эмалевом слое обнаруживаются недостатки, то припудривание повторяют и вновь обжигают.

Интересен способ эмалирования чугунных изделий в процессе их отливки. Для этого форму, приготовленную из формовочной смеси, покрывают изолирующим слоем графита и тщательно выглаживают. На графитовый слой как можно ровнее наводится слой эмали, которая предвари­тельно растирается в тонкий порошок и разбалтывается в водой до густоты сметаны.

Если изделие пустотелое, а отглазурить его нужно также и с внутренней стороны, то эмалью покрывают и стержень.

Иногда эмалевую массу в сухом порошкообразном виде наносят на влажный изолирующий графитовый слой, т. е. просто посыпают влажную поверхность сырой земляной формы (или стержня) порошком эмали и приглаживают. Затем формы сушат и заливают расплавленным чугуном. Отливка должна быть спокойной, т. е. без излишнего газовыделения (в состав эмали не должны входить вещества, способные выделить газы или пары при температуре плав­ления чугуна). Для этих способов используется эмалевая масса, состоящая из кварцевого песка, кальцинированной соды и мела. Для лучшего прилипания массы к форме в массу добавляют глину.

Составы эмалевой массы для эмалирования в процессе литья (в массовых частях) даны в табл. 9.

Таблица 9

Эмаль по алюминию

В настоящее время у нас в стране и за рубежом раз­работан ряд технологий эмалирования алюминия. Это отно­сится главным образом к области техники (антикоррозий­ные, защитные покрытия, без учета художественных качеств), а в области ювелирных эмалей по алюминию сделаны пока только первые шаги, но вполне успешные как в художественном, так и в техническом отношении (рис. 18).