Cтраница 1

Эмалирование стальных изделий (посуда, аппаратура, камеры для холодильников, газовые плиты, санитарно-техни-ческие изделия и др.) и частично чугунных производится по мокрому способу. Для этой цели готовится эмалевый шликер, состоящий из частиц эмалевой фритты, воды и так называемых мельничных добавок.  

Хорошие результаты эмалирования стальных изделий получаются, когда производится последовательное покрытие двумя видами эмалей: одной - наносимой непосредственно на металл и называемой грунтовой эмалью и другой-покровной эмалью, наносимой на предварительно обожженный грунт.  

Технология изготовления эмали и эмалирования стальных изделий включает большой комплекс сложных химических и физико-химических процессов, зависящих от множества факторов, из которых далеко не все могут быть проконтролированы и - учтены в производственных условиях. Между тем, даже небольшие изменения тех или других процессов влияют на качество эмалевых покрытий. Поэтому практически получить идеальные эмалированные покрытия не удается. На любом эмалированном изделии при тщательной проверке могут быть обнаружены дефекты, хотя многие из них не влияют на его эксплуатационные качества. В связи с этим понятие о браке в эмалировочном производстве является относительным и зависит от тех требований, которые предъявляются к изделиям.  

Технология изготовления эмали и эмалирования стальных изделий включает большой комплекс сложных химических и физико-химических процессов, зависящих от множества факторов, из которых не все могут быть учтены в производственных условиях. Между тем, даже небольшие изменения тех или других процессов влияют на качество эмалевых покрытий. На любом эмалированном изделии при тщательной проверке могут быть обнаружены дефекты, хотя многие из них не влияют на его эксплуатационные качества. Поэтому для каждого вида эмалированных изделий в зависимости от их назначения разрабатываются специальные технические условия, в которых устанавливаются требования к качеству эмалевых покрытий и перечисляются допустимые дефекты и их количество.  

Для улучшения качества эмалевых покрытий перед эмалированием стальных изделий применяется обработка их в водных растворах сульфата никеля. Во время обработки в никелевом растворе на стальных изделиях откладывается тонкий слой никеля. По данным работы , полученный слой никеля предохраняет металл от чрезмерного окисления в процессе обжига эмали, тем самым улучшая качество эмалевых покрытий. Кроме того, слои никеля также могут служить переходным слоем при нанесении на детали жаростойких эмалевых покрытий. При этом необходимо, чтобы они обладали достаточной стойкостью против окисления при повышенных температурах.  

Авторами предложена также безгрунтовая эмаль , предназначенная для эмалирования стальных изделий сложной формы.  

Эмалирование изделий шликерным способом мало чем отличается от способа эмалирования стальных изделий (гл. IV) и производится в основном так же, как и эмалирование чугунной кухонной посуды.  

Как видно из этой схемы, основными процессами в технологии эмалирования стальных изделий являются: а) подготовка изделий к эмалированию, б) нанесение грунтового - и эмалевого шликеров, в) сушка нанесенных слоев шликера и г) обжиг изделий.  

При эмалировании чугунных изделий встречаются те же пороки, как при эмалировании стальных изделий (стр. Причины, порождающие многие из этих пороков, в ряде случаев одинаковы, в особенности, если они зависят от состава и свойств эмали. Большая разница получается лишь в отношении тех пороков, которые происходят из-за недостатков литья и особенностей процесса эмалирования чугунных изделий. Ниже приводится краткая характеристика пороков, наиболее часто встречающихся при эмалировании чугунных изделий по сухому (табл. 63) и по мокрому (табл. 64) способам с указанием причин их появления [ 22, стр.  

При эмалировании чугунных изделий встречаются те же пороки, что и при эмалировании стальных изделий (стр. Причины появления многих пороков в ряде случаев одинаковы в особенности, если они зависят от состава и свойств эмали, кроме тех пороков, которые получаются из-за недостатков литья или особенностей процесса эмалирования чугунных изделий.  

Первым способом часто пользуются при эмалировании крупных изделий из чугуна, вторым - главным образом при эмалировании стальных изделий, а также мелкого чугунного литья и изделий из цветных металлов. Общая толщина эмалевого покрытия колеблется в следующих пределах: при пудровом способе эмалирования от 1 до 2 мм, при шликерном - от 0 1 до 0 3 мм на тонкостенных изделиях и 1 0 - 1 5 мм на толстостенных изделиях.  

Сушка эмалевого шликера, нанесенного на поверхность труб, в принципе не отличается от аналогичной операции, проводимой при эмалировании других стальных изделий. Единственным, но очень серьезным осложнением является необходимость непрерывного и полного удаления выделяющихся паров воды из внутренней полости трубы.  

Сушка эмалевого шликера, нанесенного на поверхность труб, в принципе не отличается от аналогичной операции, проводимой при эмалировании других стальных изделий. Серьезным осложнением является необходимость непрерывного и полного удаления выделяющихся паров воды из внутренней полости трубы. Находящийся в ней воздух очень быстро насыщается, и незначительное понижение температуры на отдельных участках трубы создает условия для конденсации паров воды и смывания нанесенного на эти участки эмалевого шликера. Для устранения этого явления следует непрерывно подавать в трубу сухой воздух со скоростью, обеспечивающей достаточно быстрое удаление паров (- 4 - 5м / сек), осуществляя подвод тепла к внешней поверхности трубы. Необходимо тщательно производить очистку поступающего в трубы воздуха от следов масел, пыли и влаги, попадание которых на поверхность нанесенного слоя шликера может существенно ухудшить качество эмалевого покрытия. Необходимо, кроме того, поддерживать достаточно высокую (160 - 200 С) и одинаковую температуру по всей длине трубы.  

Коэффициент термического расширения титановых эмалей близок к коэффициенту расширения стекла, что дает возможность применять эмали, изготовленные на заводах для эмалирования стальных изделий.  

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.

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.

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.

Эмалирование

ЭМАЛИРОВАНИЕ я, ср. émailler , > нем. emaillieren . Действие по знач. гл. эмалировать . Эмалирование посуды. БАС-1. - Лекс . САН 1847: эмалирова/ние.

Исторический словарь галлицизмов русского языка. - М.: Словарное издательство ЭТС http://www.ets.ru/pg/r/dict/gall_dict.htm . Николай Иванович Епишкин [email protected] . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "эмалирование" в других словарях:

эмалирование - эмалировка Словарь русских синонимов. эмалирование сущ., кол во синонимов: 2 металлообработка (59) … Словарь синонимов

эмалирование - ЭМАЛИРОВАТЬ, рую, руешь; ованный; несов., что. Покрывать эмалью (в 1 знач.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

эмалирование - тех. нанесение эмали на поверхность металлических изделий и закрепление её путём обжига Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007 … Словарь иностранных слов русского языка

эмалирование - Получение покрытия расплавлением силикатных материалов на поверхности основного покрываемого металла. [ГОСТ 9.008 82] Тематики покрытия металл. и неметалл. EN enameling DE Emaillieren FR émaillage … Справочник технического переводчика

ЭМАЛИРОВАНИЕ - процесс нанесения стеклообразных покрытий (см.) на металлические изделия и их сплавы для защиты их от коррозии, истирания, высоких температур и т.п., а также вид техники, применяемой в декоративно прикладном и ювелирном искусстве. Обычно… … Большая политехническая энциклопедия

Эмалирование - нанесение эмалей (стеклообразных силикатных покрытий) на поверхности металлических изделий для защиты их от коррозии, истирании и высоких температур, а также в декоративных целях; осуществляется обычно шликерным способом, включающим… … Энциклопедический словарь по металлургии

эмалирование - emaliavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Paviršiaus dengimas emaliu. atitikmenys: angl. enameling; enamelling rus. эмалирование … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

эмалирование - 3.13. эмалирование: Процесс формирования на поверхности металлических изделий эмалевого покрытия. Источник: ГОСТ Р 52569 2006: Фритты. Технические условия оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Эмалирование - получение на металлах и сплавах эмалевых покрытий на основе стеклообразующих материалов с целью защиты от коррозии и действия высоких температур, для электроизоляции, придания декоративного вида (цвета, блеска и т. п.). См. Эмаль … Большая советская энциклопедия

Эмалирование - ср. 1. процесс действия по гл. эмалировать 2. Результат такого действия; эмалировка 2.. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Книги

• Художественное эмалирование , Э. Бреполь. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1986 года (издательство`Машиностроение`)… Купить за 1733 грн (только Украина)
• Художественное эмалирование , Э. Бреполь. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1986 года (издательство "Машиностроение"…

Эмали, предназначенные для нанесения на чугун (мокрым или сухим способом), имеют состав, подобный составу эмалей для листов. Но эмали, наносимые сухим способом, содержат повышенную долю флюсов, облегчающих их растекание при плавлении.

10.2.2.4. Сцепление эмали с металлом

Основным из требований, предъявляемых к эмалированному изделию, является прочность сцепления эмали с металлом.

Особый интеpес представляет случай сцепления эмали со стальным листом, которое обеспечивается только тогда,когда металл содержит так называемые окислы сцепления (0,3-0,5 % СоО или до 1 % NiO, или и то, и другое одновременно) или когда поверхность листа предварительно никелирована методом окунания.

По теории сцепления, предложенной Дитцелем и исследованной Ретцоль-дом [ 10.22 ], механизм сцепления упрощенно можно представить следующим образом. Расплавленный эмалевый слой полностью смачивает стальную поверхность, растворяя на ней окисный слой, образовавшийся при нагреве, в результате чего поверхность металла становится чистой. После этого кобальт или никель, электрохимически более электроположительные, чем железо, металлически осаждаются на лист из рас-

10.3. ТЕХНОЛОГИЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ

Эмалирование представляет собой многоступенчатый процесс, при котором покрываемый металл и компоненты эмали подготавливают отдельно друг от друга, а покрытие осуществляют при процессе эмалирования. При этом между эмалированием стальных листов, чугуна и алюминия существуют лишь небольшие различия.

10.3.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАГОТОВКАМ

Комбинация двух таких различных компонентов, как металл и эмаль, требует учета определенных особенностей, в частности хрупкости эмали, при конструировании изделий под эмалирование. Поданным Кюна и Геу, изделия под эмалирование должны отвечать следующим основным конструктивным требованиям:

острые углы и кромки должны отсутствовать, внутренние радиусы cкруглений должны составлять >5 мм (в исключительных случаях >3,5 мм); концы длинных профилей должны быть жесткими;

детали большой площади должны иметь гофры и желобки, сосуды - усиления бортов (отбортовку);

круглые отбортовки всегда должны быть открытыми (но не закрытыми); в зоне искривления борта не должно быть вырезов и отверстий; диаметр отверстий должен превышать 8 мм; изделие не должно иметь несимметричных вырезов;

сварные соединения должны быть выполнены встык с V- или X-образной разделкой кромок, оптимальным является сварной шов внахлестку. Нельзя располагать сварные швы на бортах;

наслоения материала и утолщения стенок должны отсутствовать. Выбор формы эмалированного изделия, кроме его назначения, в большой мере определяется особенностями покрытия и условиями эмалирования.

10.3.2. ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА

Первым условием качественного эмалирования является полное отсутствие жиров, масел, ржавчины и грязи на поверхности металла. Поэтому ее очистка играет чрезвычайно важную роль. Ниже описаны методы подготовки металлических изделий, специфических для техники эмалирования.

10.3.2.1. Отжиг и травление стального листа

Сильно загрязненные или проржавевшие стальные листы могут быть подготовлены для эмалирования только с помощью отжига и травления. Особенно эффективен черновой отжиг в атмосфере, содержащей НС1 (при этом легко удаляется окалина, устраняется обезуглероживание кромок). Однако образующийся при этом водород может диффундировать в лист, накапливаться там и позднее приводить к образованию «рыбьей чешуи» на эмали.

Травление осуществляется по известным технологиям. При этом необходимо обращать внимание на то, что диффундирующий в лист водород также может обусловить появление «рыбьей чешуи». Пузыри, образующиеся при травлении, так же как и остатки травильного раствора на поверхности листа, обязательно приводят к дефектам эмали. Поэтому необходима промывка покрываемого металла с последующей нейтрализацией.

10.3.2.2. Специальная подготовка стального листа

При безгрунтовом нанесении белой эмали на сталь решающее значение имеет чистота поверхности листа. Кроме того, для обеспечения сцепления необходимо предварительное никелирование. Сложный процесс подготовки листов малоуглеродистой стали

(

Важное значение имеют операции травления и никелирования, после которых на поверхности не должно быть дефектов. Количество осажденного никеля должно составлять 0,8-2 г. м -2 .

Другие специальные методы подготовки поверхности к безгрунтовому покрытию нормальных углеродистых стальных листов белой эмалью основаны на предварительном напылении на поверхность тонкого слоя окиси никеля или получении на металле слоя отложений плохо растворимых примесей (метод Flexosmalt).

10.3.2.3. Подготовка чугунного литья

Подготовку чугуна к эмалированию осуществляют практически только с помощью струйной обработки, иногда после нагрева при температуре 750-800 °С. В качестве абразива используют песок, железную крошку, стальную дробь, сечку проволоки и корунд. Следует учитывать, что абразивы из стали легко приводят к замасливанию поверхности. Струйная обработка надежно удаляет поверхностные загрязнения (литейную окалину, формовочную землю, шлаковые остатки и т. д.) и обеспечивает шероховатость поверхности, необходимую для эмалирования.

10.3.2.4. Подготовка алюминия

Подготовка алюминиевых листов производится обычно в три этапа:

очистка с помощью обычного обезжиривания щелочным раствором или с помощью обработки разбавленным раствором H 2 S0 4 (или специальными растворителями);

обработка в щелочных растворах хромата (50 °С, 5 мин) при образовании окис-ной пленки, повышающей сцепление эмали;

отжиг (5 мин при температуре 520-550 °С).

Для подготовки алюминиевого литья к эмалированию достаточно струйной обработки.

10.3.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭМАЛЕЙ

Эмали, сырьем для которых служат кварц, полевой шпат, поташ, бура, известняк, сурик, а в случае необходимости - красители и глушители и т. д., варят, как правило, во вращающихся барабанных или в ванных печах при соответствующих температурах (от 1100 до 1300 °С). Расплав в определенном состоянии быстро охлаждают, выпуская его в воду и обдувая струей сжатого воздуха между охлаждаемыми валками. При этом образуются гранулы или крошка (эмалевая фритта), которые легко измельчаются при помоле в шликер или порошок. (Термин «эмалевая фритта» не корректен - см. определение в разд. 10.1.1 - но общепринят.) В такой форме эмаль поступает на эмалировочные заводы.

Эмалирование – вид декоративной отделки, связанный с покрытием участков изделия легкоплавкой стекловидной массой. В эмалированных изделиях удачно сочетаются механическая прочность металла с химической устойчивостью стекла с его декоративными характеристиками. Основой под эмаль служат: медь и её сплавы, драгоценные металлы и их сплавы.

Как и всех технологические процессы, эмалирование начинается с подготовительных операций. К этим операциям относятся: подготовка к нанесению самых эмалей и поверхности металла-основы.

Подготовка металла-основы. Хорошему сцеплению эмали с металлом-основой способствует– безукоризненное состояние металла-основы: гомогенная структура металла, отсутствие вредных примесей и внутренних напряжений, чистая поверхность металла.

При эмалировании следует избегать разнотолщинности металла, применения деталей и фрагментов со сложными пайками, длинных прямоугольников, абсолютно гладких плоскостей. Больше всего для эмалирования подходят слегка выпуклые формы, т.к. они не деформируются при обжиге. Выгнутая поверхность по сравнению с вогнутой увеличивает яркость эмали. Металл с раковинами и вздутиями непригоден для дальнейшей обработки, т.к. в большинстве случаев эти дефекты проявляются на заключительных этапах.

Подготовка металла-основы состоит из следующих этапов:

Отжиг. Изделие подвергают кратковременному нагреву до достижения цвета тёмно-красного каления (~0,65-0,7t 0 пл металла). Благодаря рекристаллизации металла, исчезают напряжения, образующиеся при обработке, сгорают все остатки клеёв, масел и жиров.

Отбеливание. После отжига изделие охлаждают в воде и травят в 10 %-ом растворе серной кислоты t 0 раствора 50-60°С. Золото, медь и томпак можно отбеливать в 10 %-ом растворе азотной кислоты, также можно травить в растворе лимонной кислоты. Нельзя погружать в кислоту горячие изделия, т.к. кислота проникает в поры и микротрещины на поверхности металла и в дальнейшем вызывает дефекты эмалей. В результате травления поверхность становится шероховатой, что улучшает сцепление эмали с основой.

Промывка. Промывку производят последовательно в горячей и холодной воде. Последнюю промывку необходимо произвести в дистиллированной воде.

Сушка.

Обезжиривание. Изделие обезжиривают, если его нельзя отжинать и протравливать. Производят с помощью трихлорэтилена, спирта, аммиака, раствора соды. После чего тщательно промывают под проточной водой.

Подготовка эмалей. Подготовка эмалей состоит из следующих этапов.

Дробление и размалывание. Этим этапом начинается подготовка эмалей, если они поступили в кусках. Для этого берут нужное количество кусков эмали, прокаливают в муфельной печи в течении 10 мин при температуре 400 о С и охлаждают в воде, для упрощения размалывания. Далее эти куски помещают в фарфоровую ступку с пестом и размалывают до нужного размера фракции.

Растирание. Эмаль растирают до нужного размера зерна в фарфоровой ступке с небольшим добавлением дистиллированной воды. Периодически мутную воду сливают и заменяют свежей. Важно помнить, что крупнозернистые эмали расплавляются легче и обладают большим блеском, чем мелкозернистые. Но размер зерна эмали также зависит от размера заполняемых ячеек.

Отмучивание. Растёртую эмаль помещают в фарфоровую чашу и тщательно перемешивают пластиковым шпателем, чтобы вода охватила всю эмалевую массу. Оставшуюся сверху мутную воду сливают и заменяют свежей. Этот процесс повторяют до тех пор, пока вода не станет совсем прозрачной.

Нанесение эмали. После подготовительных операций следует этап нанесения эмали . Эмаль наносят двумя основными способами: «сухим» и «мокрым». «Сухим» способом эмалевый порошок наносят с помощью сита, насеивая его на поверхность основы, или распылением с помощью пистолета-распылителя. Эмали при этом способе наносятся неотмученные, что может привести к помутнению прозрачных эмалей этот способ особенно хорош для нанесения глухих эмалей. «Мокрый» способ наиболее часто используется при изготовлении горячих эмалей. Увлажнённую эмаль наносят в подготовленные ячейки кистью или шпателем, выравнивают и уплотняют лёгкими постукиваниями по изделию сбоку. Отмученный порошок должен быть увлажнён, но без избытка влаги.

Сушка эмали. Сначала влагу из нанесённой эмалевой кашицы удаляют с помощью кисти, а затем изделий сушат при температуре 60-80 о С в течении ~30 мин. Время сушки зависит от толщины нанесённого слоя и от помола. В результате неполной просушки эмали возможны дефекты покрытия:

водяной пар взрывоподобно улетучивается, захватывая с собой частицы эмали, в результате чего образуются непрокрытые участки.

при вскипании воды частицы эмали смещаются в соседние иначе окрашенные поля, образуя инородные цветовые пятна.

у эмали тонкого помола образуются морщины и трещины

эмаль отслаивается с нижней стороны и с вертикальных плоскостей.

при обжиге могут появиться пузыри в эмалевом покрытии

Обжиг эмалей. Обжиг эмалей осуществляют в муфельной печи при температуре выше температуры плавления эмали на 20-40 о С. это уменьшает время обжига, улучшает цвет эмали, металл основы меньше окисляется. Температура плавления эмалей находится в диапазоне 600-900 о С, поэтому обжиг эмалей начинают с наиболее тугоплавкой с последующим понижением температуры плавления. Принцип последовательного понижения температуры плавления эмалей позволяет избежать дефектов эмалевого покрытия, но увеличивает трудоёмкость процесса. Поэтому необходимо подбирать эмали с пересекающимися температурными интервалами плавления, для снижения количества обжигов.

Охлаждение и правка после обжига. После обжига подставку с изделием достают из муфеля и дают намного остыть рядом с ним. После этого изделие снимают с подставки на теплоизоляционную плиту для дальнейшего охлаждения. Слишком медленное охлаждение приведёт к помутнению эмалей, а слишком быстрый отвод тепла – к повреждению (растрескиванию) эмалевого покрытия.

При обжиге изделия могут деформироваться. Правку производят, когда на эмали исчезнет цвет красного каления. В этот момент эмаль и металл ещё находятся в пластичном состоянии. Для правки плоских поверхностей используют деревянные пуансоны, покрытые асбестом, металлические правильные доски. Наиболее часто достаточно сильно прижать предмет к подставке двумя штапелями. Избежать деформации изделия при обжиге можно использованием правильно сконструированной отожжённой подставки, нанесением контрэмали, снятием внутренних напряжений в металле-основе.

Очистка изделий от окалины. Очистку эмалированных изделий производят химическим и механическим способом. Наиболее часто используется механический способ, т.к. травление в кислотах может привести к растрескиванию эмалей. Химическому травлению подвергают изделия с кислотоустойчивыми эмалями. На эмали, чувствительные к агрессивным средам наносят защитный слой из смеси парафина и канифоли в соотношении 1:1. Травление производят в растворах соляной, серной, азотной или лимонной кислот с малой их концентрацией. Травление кратковременно, травящий раствор и изделие д.б. холодными. Более устойчивы к травлению прозрачные эмали, особо чувствительны – глухие красных, светло-жёлто, зелёных, чёрных цветов.

Промывка и сушка. Промывка используется для удаления остатков травящих растворов и полировальных паст. Далее производится сушка при комнатной температуре.

Шлифование и полирование . Если на изделии эмали и металл должны иметь одну поверхность, изделие подвергают следующим операциям:

шлифование производят при помощи абразивных брусков и шкурки различной зернистости. Этот процесс проводят на шлифовально-полировальном станке и бормашине. Шлифование должно производиться с достаточной подачей воды, для удаления частиц абразива. После шлифования изделие необходимо промыть в мыльной воде с помощью щётки, затем промыть в дистиллированной воде и тщательно высушить.

горячее полирование – обжиг отшлифованного изделия до появления зеркального блеска на эмали. После изделие охлаждают, механически удаляют окалину. Этот этап часто исключают из процесса отделки эмалей, ограничиваясь только механической обработкой.

финишная полировка осуществляется на шлифовально-полировальном станке и бормашине с использованием мягких фетровых и войлочных кругов и полировальной пасты.

промывка. После полирования изделия очищают от остатков полировальных паст с помощью обезжиривания (сода, аммиак и др.). После этого изделие промывают в проточной воде и с помощью пароструйного генератора.