А.Ю. ЕМЕЛЬЯНОВ, Е.В. ЕМЕЛЬЯНОВА, 

 Д.В. СМОЛЬНЯКОВ, Т.Н. ФЕДЯЕВА

           

  

 

ЦВЕТНЫЕ ГОРЯЧИЕ ЭМАЛИ И ТЕХНОЛОГИЯ

 ХУДОЖЕСТВЕННОГО ЭМАЛИРОВАНИЯ

 

 

 

 

Содержание

 

1.Введение.

1.1. История эмали.

2. Техническая часть.

2.1 общие технологические сведения.

2.2. производство эмали.

2.3. Некоторые физико-химические свойства эмали.

3. технологическая часть.

3.1 Инструменты эмальера.

3.2. Последовательность процесса эмалирования.

4. Различные техники эмалирования.

4.1. живописная эмаль.

4.2. перегородчатая эмаль (эмаль по скани).

4.3. выемчатая эмаль.

4.4. Обработка ювелирных эмалей после обжига.

5. Живописная эмаль, роспись надглазурными  красками.

6. Использование в качестве цветных эмалей силикатных композиций на основе смальты и цветного бисера.

6.1. Влияние технологических параметров на физико-химические свойства эмалевого покрытия на основе смальты и бисера.

6.2. Влияние технологических параметров на декоративные свойства эмалевого покрытия на основе смальты и бисера.

6.3. Использование экспериментальных стеклообразующих материалов в качестве основы под расписные и живописные эмали.

Список литературы.

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Цель данной работы – помочь всем желающим познакомиться с техникой горячей эмали освоить основные принципы художественного эмалирования, как самостоятельной и самобытной художественной технологии. В работе дан исторический обзор, позволяющий проследить развитие эмальерного искусства от античных времен до сегодняшних дней. В техническом разделе даны минимальные необходимые сведения по физико-химическим свойствам эмали, ее производству и составам. Технологическая часть позволяет ознакомиться с наиболее применяемыми техниками эмалирования, как в ювелирном производстве, так и в областях декоративно-прикладного искусства, в том числе станковой эмалевой живописи.

Эмалями принято называть стекловидные покрытия нанесенные на металлическую или стеклянную поверхность. Различают  холодные (полимерные), и горячие эмали. Первый вид эмалей либо совсем не требует температурного воздействия, либо полимеризуются при относительно невысокой температуре (до 200 ºС). Собственно эмалью мы будем называть второй вид эмалей, требующий высокотемпературного воздействия (600 - 900  ºС). большинство таких эмалей производится на основе кремниевых стекол. От обычного (тарного) стекла эмаль отличается значительно более низкой температурой плавления (тарное стекло 1350 – 1500 ºС), широкой цветовой палитрой, повышенной жидкотекучестью, строго определенными параметрами линейного расширения и поверхностного натяжения.

 

1.1.История эмали.

 

 На сегодняшний день принято считать, что искусство художественного эмалирования имеет более чем трех тысячелетнюю историю. Древнейшие из известных предметов с наплавлением стекла на металл в художественных целях найдены в Микенах и на о. Кипр (15-14 в. до н. э.). Искусство наплавления стекла на металл развивалось с 7-го в. до н. э. на территории Азербайджана, Греции, северной Италии. Более поздняя техника перегородчатой эмали появилась, очевидно как вариант инкрустации металла драгоценными камнями и цветной смальтой. Эта техника была широко развита в Древнем Египте с 2000 г. до н. э. На золотую пластину устанавливались золотые перегородки, промежутки между ними заполнялись цветными вставками. Кусочки ляпис-лазури, малахита, коралла, бирюзы, смальты, цветного стекла обрабатывались по форме ячеек и закреплялись с помощью специального клея.

Не смотря на это, настоящая эмаль появилась в Египте только в греко-римский период. Однако именно египтяне создали художественные основы цветовой отделки металла камнем и эмалью, которые до сих пор не потеряли своей ценности. В 5-м в. до н. э. у кельтских племен Франции и Британии получила развитие выемчатая эмаль на бронзе. В специальные ячейки на поверхности литых изделий вплавлялось непрозрачное стекло насыщенных цветов. От кельтов эта техника перешла к римлянам, но не получила у них широкого распространения.

В это же время искусство эмали развивается в странах Азии: Персии, Индии и Китае. Китайская перегородчатая эмаль стала уникальной и самобытной техникой, традиции китайских эмальеров живут и по сей день.

 Египетское и ближневосточное искусство значительно повлияло на культуру Византии, следующий центр эмальерного искусства. Византийские перегородчатые эмали считаются классическими. Впервые эмаль была использована не как имитация камней, а как самостоятельное изобразительное средство. Расцвет византийской эмали приходится на период до 12 в. н. э.

Опыт Византии оказал кардинальное влияние на развитие техники европейской средневековой эмали. Из Византии искусство эмалирования распространилось на соседние страны: Грузию, Армению, Сербию, Киевскую Русь, где были созданы самобытные школы эмалирования.

В средневековой Европе самые знаменитые центры эмалирования находились в Лиможе (Франция), при монастырях на Рейне и в Лотарингии. В середине 12 в. Лимож превратился в ведущий центр производства церковной утвари с использованием различных видов перегородчатой и выемчатой эмали. Появляется своеобразная техника прозрачной цветной эмали по чеканному рельефу, где различная толщина эмалевого покрытия за счет неровностей рельефа создает подобие игры света и тени. Позднее ( 15-17 в.)  Лимож становится ведущим центром развития новой самобытной техники – живописной эмали в стиле гризайль. Подробнее об этой технике рассказывается в главе «живописная эмаль».

С середины 17-го века благодаря большому развитию химии появились окислы металлов, при нанесении которых на белую эмалевую основу и последующем обжиге можно было достичь передачи тончайших цветовых оттенков, благодаря чему стало возможным создание миниатюр на эмали, где металл, даже если это было золото, служил только подложкой и покрывался сплошным слоем.

В 19 веке получает применение техническая бытовая эмаль на стали и чугуне. Эмалью покрываются предметы домашнего обихода (посуда, детали каминов и печей) для улучшения их эксплуатационных свойств.

На рубеже 19-20 вв. на волне стиля модерн художественная эмаль переживает новый подъем. Эмаль становится популярным способом оформления украшений и декоративных изделий. Благодаря успехам в области химии силикатов была разработана большая палитра эмалей различных оттенков и свойств.

Русская эмаль.  Наиболее ранние из сохранившихся изделий из металла с декоративным эмалевым оформлением относятся к 10-му – началу 13-го века. В Древней Руси художественную эмаль называли финифтью (от греческого «фингитис» - светлый, блестящий камень). Как уже упоминалось, технику перегородчатой и выемчатой эмали русские мастера переняли у византийцев. Крупнейшими русскими центрами эмалирования были Киев, Чернигов, Галич, Владимир, Рязань, Новгород. Из дошедших до нас образцов русского эмальерного искусства того времени чаще всего встречаются колты – вид парных украшений женского головного убора лунообразной формы из двух соединенных выпуклых пластин. Также известны диадемы из нескольких, соединенных друг с другом золотых пластин, рясны (парные цепи из бляшек), бармы (нагрудные украшения, состоящие из отдельных медальонов), пластины, которые нашивали на парадную одежду, дарохранительницы, тельные кресты и образки, накладки на Евангелие, оклады для икон. Для перегородчатой и выемчатой эмали чаще всего использовали золото, реже серебро, а эмаль по литью (заимствованную из Западной Европы – наследие кельтов) делали, как правило, по бронзе или меди. Эмалевое производство того времени не было массовым. Основными заказчиками работ с эмалью были князья и их семьи, высшие иерархи церкви, бояре.

В результате монгольского нашествия в 1237 году прекращают существование многие эмальерные центры, традиция передачи знаний прерывается. Многие мастера угнаны в Золотую Орду.  Нарушены культурные связи с Византией и Западной Европой. С середины 13-го до середины 15-го века наблюдается общий упадок русской эмали. Утрачены рецепты многих цветов, забыта перегородчатая эмаль. Продолжает развиваться только эмаль по литью. В технике эмали по литью преимущественно делали культовые вещи, изготовление которых сосредоточилось в монастырских мастерских и в Новгороде. Монастыри, как и вся русская православная церковь, в отличие от светского общества, имели охранную грамоту от ханов Золотой Орды, что обеспечивало некоторую безопасность для работавших там ремесленников от грабежей и угона в плен.

Со второй половины 15-го вера начинается возрождение русской эмальерной традиции. Возобновление культурных связей с Византией дает возможность русским мастерам познакомится с опытом художественных школ итальянского Ренессанса. Расширяются возможности работы с эмалью за счет привозного западноевропейского эмалевого сырья. Русские эмальеры получают крупные заказы от царского двора. В Москву, которая, наряду с Новгородом становится крупнейшим русским эмальерным центром приглашают греческих и западноевропейских мастеров. В конце 15-го века появляется новая техника – эмаль по скани (филиграни). Эмаль по скани превратилась в излюбленный прием для создания эмалевого декора. Со временем она стала узнаваемым, характерным символом русской эмали. Русские эмальеры также широко использовали и технику эмали по рельефу, которая была хорошо известна в Западной Европе. 17-й век считают временем расцвета эмали. В этот период ею украшалось множество бытовых вещей, черенки ножей, виток, чернильницы, футляры и др. эмаль становится неотъемлемой частью убранства предметов церковного обихода и светских вещей.

В петровское время русская эмаль испытывает огромное влияние западной культуры. Появившаяся в 18-м веке миниатюрная живопись по эмали оттесняет на второй план традиционные техники прошлых веков. К концу 18-го века русская миниатюрная эмалевая живопись выходит за рамки элемента декоративно-прикладного искусства и приобретает самостоятельное звучание как один из видов станкового искусства.

К 19-му веку ведущими российскими эмальерными центрами становятся Москва, Ростов Великий и Санкт-Петербург. С середины 19-го столетия искусство русской эмали переживает новый подъем в связи с ростом общественного интереса к древнерусским традициям. Появляется своеобразный «русский стиль», как вариант общеевропейского «историзма». Вновь получает широкое распространение традиционная эмаль по скани, как обязательный атрибут «русского стиля». В это время искусство эмали приобретает массовый характер, становится доступным различным слоям русского общества. Ведущую роль в демократизации эмали сыграли русские ювелирные фирмы. Используя достижения химии и новые эмальерные технологии, которые позволили перейти к изготовлению изделий с эмалью уже на промышленной основе, русские ювелирные фирмы смогли сформировать широкий ассортимент вещей в соответствии с запросами российского покупателя.

Наиболее известные ювелирные фирмы России конца 19-го, начала 20-го века, которые активно использовали художественную эмаль в своих изделиях это фабрики Овчинникова, Фаберже, Сазикова, Хлебникова, Грачева, Немирова-Колодкина, Постникова, Оловянишникова и др.  Наряду с ними существовали мелкие ювелирные мастерские и артели.

Появление впервые такого широкого круга эмальеров, работавших в разнообразных манерах, привело к тому, что в искусстве русской эмали этого периода оформились два пути решения творческих задач: как декоративный элемент украшения вещи, и как самостоятельное станковое произведение, выполненное в технике эмали.

После революции 1917 года искусство русской эмали переживает спад. Это было вызвано, с одной стороны тем, что художественная эмаль воспринималась как искусство господствующих классов, а с драгой стороны – той разрухой в стране, к которой привела гражданская война. Из всех традиционных российских центров художественной эмали сохранилась только школа Ростова Великого. Однако в ростовской эмали изменилась тематика. На смену церковным сюжетам пришла цветочная роспись на белом или цветном фоне, близкая к росписи по фарфору, а также советская символика и миниатюрная живопись на эмали в духе соцреализма. Позднее на базе ростовских артелей была организована фабрика «Ростовская финифть».

Только в семидесятых и восьмидесятых годах 20-го века начинается новая волна интереса советских художников к богатым возможностям художественной эмали. Советские эмальеры получают возможность принимать участие в международных творческих семинарах сначала в Венгрии и Прибалтике, а затем и в других странах Западной Европы.

Возможности техники художественной эмали еще далеко не исчерпаны. Не смотря на тысячи лет развития этой техники, многие аспекты художественного эмалирования не изучены до конца.

 

    2. техническая часть

 

2.1 общие технологические сведения

 

Эмали относятся к группе стекол и обладают характерными для них особенностями: светопропусканием, водо- и кислотостойкостью, хрупкостью, не горят. Стекло  не имеет кристаллической решетки, полностью изотропно, аморфно и может восприниматься как застывшая жидкость.

Эмаль – это образовавшаяся посредством частичного или полного расплавления стекловидная застывшая масса неорганического, главным образом окисного состава, иногда с добавками металлов, нанесенная на металлическую основу

Эмаль представляет собой стеклообразный сплав, содержащий ряд компонентов, входящих в состав стекла. Эмаль наносят на поверхность металлических изделий в тонкоизмельченном состоянии и она закрепляется посредством обжига при высоких температурах в виде прочного и тонкого покрытия. Эмали получают путем сплавления при высоких температурах (1250— 1400 °С), специально подобранных шихтовых материалов: горных пород (кварцевый песок, глина, мел, полевой шпат) с плавнями (бура, сода, поташ) и вспомогательных веществ: 1) окислы для улучшения сцепления эмали с поверхностью металла (NiO, CoO); 2) глушители для получения непрозрачного состояния (ТiO₂, ZrO₂, SnO₂, фториды и др.); 3) красители для придания эмали желаемого цвета.

По своим оптическим свойствам эмали бывают прозрачные (транспарантные), непрозрачные (глушеные или опаковые) и опалисцирующие – полупрозрачные.

Металлы для эмалирования. Лучшими по своим технологическим свойствам металлами для художественного эмалирования признаны золото и серебро. Однако ввиду их чрезвычайно высокой стоимости золото и серебро, как основа для нанесения эмали используется только в ювелирном деле. В декоративно – прикладном искусстве используют обычно чистую медь и эмалировочный томпак.

Благодаря особым химическим и физическим свойствам медь имеет один из лучших показателей прочности сцепления эмали с металлом. Относительно высокая температура плавления (1084 ºС) гарантирует устойчивость металла при оплавлении металла. Стоимость меди значительно ниже стоимости благородных металлов. Однако, в качестве основы медь и томпак идеально подходят только для непрозрачных эмалей. На прозрачные эмали большое влияние оказывает цвет меди: они темнеют, приобретают бурый оттенок. Для сохранения естественного цвета прозрачных эмалей на медь предварительно наносят бесцветную прозрачную эмаль (фондон), которая сохраняя естественный красновато-золотистый цвет меди препятствует загрязнению цвета эмалей. Второй способ – использование подложки из серебряной фольги.

Эмалировочный томпак представляет собой сплав меди с цинком с содержанием цинка не более 3 - 5 % . Большее содержание цинка крайне нежелательно вследствие снижения прочности сцепления эмали с металлом. По этой причине все другие декоративные сплавы с более высоким содержанием цинка, такие как латунь, бронза, нейзильбер для эмалирования стандартными художественными эмалями не подходят.

Температура плавления томпака – 1055 – 1065 ºС. особое преимущество эмалировочного томпака заключается в его светло-желтой окраске, и поэтому цвета эмали на томпаке чистые и яркие. Этот сплав, как правило, используют для изготовления серийных изделий небольшого размера, например значков. При эмалировании больших по площади изделий появляется опасность скалывания эмали.

В промышленном эмалировании применяются также чугун, листовая сталь, титан и алюминий. Сталь и алюминий могут быть использованы как основа для художественных плакеток. Однако алюминий и его сплавы имеет достаточно низкую температуру плавления (659 ºС – чистый алюминий), что обуславливает использование специальных легкоплавких эмалей с температурой плавления не выше 620 ºС. Сплавы алюминия, содержащие цинк для нанесения эмали не подходят.

2.2. производство эмали{C}[1]

 

Строение стекла. Для эмалей, как и для любого стекла характерно т. н. стекловидное состояние, которое можно определить хаотическим расположением атомов вещества в пространстве, не образующих геометрически правильной упорядоченной пространственной структуры, то есть отсутствием кристаллической решетки. Стекловидное состояние характерно не только для стекол. В этом состоянии находится, например, янтарь, оргстекло (полиметилметакрилат) и другие вещества. Это позволяет называть «эмалью» некоторые полимерные покрытия, имеющие сходные декоративные свойства с классической горячей эмалью на металле или стекле.

Охлаждаясь, жидкое расплавленное вещество переходит либо в кристаллическое, либо в стеклообразное состояние. Свойства анизотропного кристаллического вещества зависят от конфигурации кристаллов и в различных направлениях неодинаковы. Стекловидное вещество, напротив, изотропно, т. е. его свойства во всех направлениях одинаковы.

Кристаллы характеризуются строго фиксированной температурой плавления, выше которой кристаллическое вещество в процессе плавления не нагревается, вся дополнительная подводимая теплота расходуется не на нагрев, а на разрушение кристаллической структуры. При быстром охлаждении некоторые вещества, например кремнезем  SiO₂ и кремнекислые соли металлов (силикаты) и другие, переходят в стеклообразное состояние. Расплавы этих веществ обладают большой вязкостью и так быстро загустевают, что атомы не успевают построиться в правильную кристаллическую структуру. Подобное хаотическое расположение атомов и молекул – главный признак жидкости или газа. Следовательно, стекло можно назвать твердой (точнее - переохлажденной) жидкостью.

При повторном нагревании стекловидное вещество может перейти в кристаллическое в следствии его неустойчивости. В производстве эмали подобная кристаллизация нежелательна, это является одним из пороков эмали.

Состав и производство эмали. Основой большинства неорганических стекол и эмалей является окись кремния SiO₂, вводимая в шихту в виде кварцевого песка (силикатные стекла). Cтеклообразователями служат также трехокись бора B₂O₃, фосфорный ангидрид P₂O_5, оксид свинца PbO и др. Соответственно  такие стекла называются борными, свинцовыми и т. д. Кроме того, в состав эмали входят модификаторы (окиси щелочных и щелочноземельных металлов, от которых зависят свойства эмалей), а также красители и пигменты – красящие окислы металлов, окиси алюминия, свинца, соединения фтора и т. д.

В качестве тугоплавкого сырья для изготовления эмалей используют чистый кварцевый песок (двуокись кремния), полевой шпат (алюмосиликат калия, кальция или натрия), магнезит (углекислый магний). Кварц (SiO₂) составляет 30 - 55 % большинства художественных эмалей. От содержания кварца в составе эмалей зависят такие механические свойства стекла, как прочность при сжатии, упругость и химическая стойкость. Однако увеличение количества SiO₂ в составе шихты значительно увеличивает тугоплавкость эмали (температура плавления чистого кварца 1800 - 2000ºС). Обычные, в том числе художественные стекла содержат 60 – 75% оксида кремния.

 Для снижения температуры плавления в шихту вводят легкоплавкие компоненты – флюсы. Чаще всего используются следующие вещества: борная кислота (H₃BO₃), бура (Na₂B₄O₇), сода (Na₂CO₃), известковый шпат (CaCO₃), свинцовый сурик (Pb₃O₄).

Плавление шихты и варку эмалей проводят при температуре в пределах 1000 - 1400 ºС. время варки – от нескольких десятков минут, до нескольких часов. Столь долгое время необходимо для достижения однородной (гомогенной) структуры вещества. В процессе варки в расплаве шихты протекают сложные химические реакции, сопровождающиеся выделением газов. В промышленных условиях варку эмали производят в специальных плавильных или тигельных печах, в лабораторных условиях – в небольших тиглях.

Перед плавкой все компоненты шихты измельчают и тщательно перемешивают. Как правило, варку эмали проводят в два приема. Сначала варят прозрачное стекло – фритту. Затем фритту измельчают и используют как основу для производства собственно цветных эмалей.

Кварц применяют в виде особо чистого песка, но при этом в расплав все же попадает ряд примесей, особенно окислы железа. С другими естественными шихтовыми материалами в образовавшуюся фритту также попадают некоторые примеси. В расплаве эти материалы взаимодействуют друг с другом в виде окислов.

Образовавшаяся из рассмотренных компонентов фритта прозрачна и служит основой для прозрачных эмалей. При добавлении в стекловидный расплав глушителей понижается его прозрачность и таким образом получают исходный материал для непрозрачных эмалей.

До сих пор эмали составляют на основе экспериментальных данных. Многие факторы невозможно заранее предусмотреть, так как взаимодействие компонентов в процессе плавления приводит к различным отклонениям. Состав эмали зависит от заданных технологических параметров. В Таблице 1. дан примерный состав эмалей, выпускаемых промышленностью.

 

 

Таблица 1.

Исходная рецептура ювелирных эмалей [1]

Кварц	34 — 55
Бура (борная кислота)	0 — 12,5
Сода	3 — 8
Поташ	1,5 — 11
Свинцовый сурик	25 — 40
Плавликовый шпат	0 — 2,5
Криолит	1 — 4
Калиевая селитра	0 — 2
Мышьяк	0 — 4
Красящие окислы	0,1 — 0,5

Предпосылкой для полного растворения и равномерного распределения всех компонентов в расплаве является тщательная подготовка исходных материалов. Точно взвешенное количество шихтовых материалов тщательно измельчают и смешивают так, чтобы в результате получилась однородная смесь твердых, мелких гранул компонентов. Эмалевую шихту расплавляют в печи до получения стеклообразной массы, которая представляет собой основу будущей эмали.

 Температура плавления для различных эмалей находится в пределах От 1000 до 1400 °С. Минимальная температура плавления шихты определяется температурой плавления компонентов. Отсюда следует, что ход сложных реакций в шихте требует определенного времени и не может быть ускорен резким повышением температуры.

Здесь, как и при любом химическом процессе, скорость реакции увеличивается с повышением температуры, но до определенного предела, превышение которого приводит к нежелательным явлениям: слишком большим изменениям состава эмали за счет летучести компонентов.

При изготовлении стекла шихту плавят, затем расплав выдерживают при температуре плавления до тех пор, пока не будут удалены газовые пузырьки, и смесь не станет гомогенной. Точно так же поступают при варке эмали: шихту нагревают до температуры плавления, расплав перемешивают и, выдержав необходимое время, быстро охлаждают. Вследствие этого получают застывший расплав в виде твердых частиц стекла с включениями газовых пузырьков. Химические реакции между компонентами в необожженной эмали еще не закончены, и при последующем оплавлении на металлической подложке физико-химические процессы продолжаются до тех пор, пока стеклообразная масса не станет полностью однородной. Процесс варки довольно сложен, так как химические и физические процессы протекают одновременно, влияя друг на друга.

Глушение стекла. Если варят непрозрачные (опаковые) эмали, то в стекловидный расплав добавляют глушители, особые глушащие добавки с иными показателями преломления, чем у основы стекла. Свет при прохождении через эмалевую массу отклоняется неравномерно, рассеивается и отражается. Чем больше разница показателей преломления основного стекла и глушителя, тем больше глушащий эффект. Некоторые глушители, растворяясь в жидкой эмалевой массе, при охлаждении выделяются в виде твердых частиц или газов. Мелкие газовые пузырьки или кристаллические частицы отражают свет.

В качестве глушителей могут быть использованы следующие вещества: костяной пепел (широко применялся еще с античных времен, в настоящее время вытеснен другими материалами); двуокись олова (SnO₂); двуокись титана (TiO₂); плавликовый шпат или фтористый кальций (CaF₂); криолит (Na₃AlF₆).

Окрашивание стекол и эмалей.

Цвет (окраска). Известно, что тела, обладающие избирательным поглощением света в одной или нескольких областях видимого спектра, представляются окрашенными. Тело имеет тот цвет, который оно пропускает или отражает.

Нормальный глаз человека воспринимает колебания с длинами волн примерно от 380 до 760 нм, получая впечатления различных цветов.

Если тело имеет наибольшее поглощение в фиолетовой, синей и зеленой областях и минимальное – в длинноволновой части спектра, то его цвет изменяется от желтого до красного. Наоборот, если максимальное поглощение имеет место в длинноволновой, а минимальное – в коротковолновой области спектра, то цвет тела будет меняться от синего до фиолетового. Окраска эмалей также основана на явлении избирательного поглощения в видимой части спектра.

 Для придания эмали определенной окраски в шихту для повторной варки вводят некоторое количество (в размере до нескольких процентов от общей массы) специальных красящих компонентов – пигментов и красителей. Существуют два типа окрашивания – ионное и коллоидное.

Ионное окрашивание обусловлено наличием в стекле положительно заряженных ионов некоторых переходных или редкоземельных металлов. Различные ионы одного и того же металла характеризуются различным отношением к окрашиванию стекла. Можно провести аналогию между окрашиванием стекла и водных растворов ионными красителями. Например, водный раствор медного купороса – голубой, пермарганата калия – фиолетовый. Такие же цвета получаются и при введении данных веществ в шихту стекла. В этом случае исходное бесцветное стекло (фритту) можно считать растворителем, а окислы металлов – растворенными пигментами. При смешивании красящих окислов добиваются многочисленных цветовых оттенков, используемых в ювелирных эмалях.

Степень избирательного поглощения, а следовательно, и пропускания цветовых лучей зависят от концентрации ионов в эмали и толщины эмалевого слоя (для прозрачных эмалей). При вторичном нагреве затвердевшей эмалевой массы с ионными красителями окраска почти не изменяется. Эти красители окрашивают стекла и эмали любых составов.

Эмали, окрашенные коллоидными красителями обладают другими свойствами. В этом случае окрашивание обусловлено избирательным рассеиванием цветовых лучей: рассеиваются фиолетовые, синие и голубые лучи (коротковолновое излучение), стекло пропускает лишь желтые, оранжевые и красные лучи. В этих эмалях присутствуют мельчайшие (т. н. коллоидные) частицы таких металлов, как золото, серебро, медь, или же некоторых сульфидов. Размеры коллоидных частиц составляют 10...50 нм. Окраска появляется, когда эти частицы вырастают в стекле до указанного размера. Однако процесс чрезмерного укрупнения частиц может привести к помутнению и заглушению эмали. При резком охлаждении коллоидно – окрашенные эмали получаются бесцветными; окраска возникает лишь при вторичном подогреве затвердевшей эмали (наводке). В результате наводки в эмали протекают процессы выделения частиц красителя. Интенсивность окраски зависит от числа выделившихся коллоидных частиц и от их размеров. Размеры самих коллоидных частиц и расстояний между ними сопоставимы с длинами волн цветовых излучений.

Примером такого окрашивания могут быть некоторые красные транспарантные (прозрачные) ювелирные эмали, в которых в качестве коллоидного красителя присутствуют мельчайшие частицы золота.

Красители и пигменты.{C}[2]

Синие и голубые эмали получают введением в шихту от 0,02 % до 1 % окиси кобальта CoO. Для получения оттенков голубого зелено-голубого цвета добавляют 1 – 2 % (масс. доли) окиси меди CuO.

 Фиолетовый оттенок получают с помощью добавок окиси марганца Mn₂O₃. Ионы  Mn³⁺ придают прозрачной эмали пурпурно-фиолетовую окраску. Окись никеля NiO, вводимая в количестве до 3 %, окрашивает стекло, содержащее К₂О в красновато-фиолетовый цвет.

Если оксид меди CuO вводится в шихту в количестве 2...4 %, то цвет эмали становится изумрудно-зеленым. Более теплые оттенки зеленого цвета (без примеси голубого) обусловлены присутствием в составе эмали окиси хрома Cr₂O₃. Для получения различных голубовато-зеленых оттенков оксиды хрома применяют в сочетании с оксидом меди и оксидами железа FeO и Fe₂O₃. при этом FeO окрашивает стекло в голубой цвет, а Fe₂O₃ – в желтый. При сложении этих цветов получаются различные оттенки зеленого (бутылочного) цвета. Применение оксидов железа в качестве красителей художественного стекла и эмали ограничено из-за того, что они являются обычными красителями бутылочного и другого тарного стекла.

Для получения эмалей желтого цвета применяют сульфиды некоторых металлов (сульфид кадмия CdS, сульфид меди CuS, сульфид свинца PbS), а также сульфид железа FeS, в при большой концентрации которого (до нескольких процентов от общей массы шихты) получается интенсивная янтарно-коричневая окраска. Эмали, содержащие сульфиды, являются типичными примерами молекулярно-коллоидного окрашивания стекла.  Различные оттенки желтого цвета можно получить используя соединение сурьмы и свинца Pb₂Sb₄O₇ с добавлением ZnO и Al₂O₃.  В свинцовых легкоплавких эмалях (стеклообразователь – PbO) в качестве коллоидного красителя для получения оттенков желтого, оранжевого и красного цвета  применяют хромовокислый калий (хромпик) KCr₂O. В зависимости от концентрации частиц хромпика получается соответствующий оттенок.

Красные эмали получают также с помощью добавок сульфида кадмия CdS и селенида кадмия CdSe в различных пропорциях. При соотношении CdS:CdSe = 3:1 получается оранжевый цвет. Красные прозрачные эмали различных оттенков от алого по пурпурного называются рубиновыми. Ювелирные рубиновые эмали содержат коллоидно-дисперсное золото (до 0,03 %) – результат разложения хлорида золота AuCl₃ на элементарное золото.

Коричневые эмали окрашивают смесью окислов железа, цинка и хрома.

Черный цвет получают в результате смешения различных окислов металлов (окись хрома, кобальта, меди с добавками окиси никеля, железа, марганца).

Ниже, в таблице 2. приведены данные по окраске эмалей некоторыми красителями.

Таблица  2  

 Пигменты и красители для эмалей [8].

Окраска  эмали	Краситель
Желтая	Сульфид кадмия CdS, соединение сурьмы и свинца Pb2Sb4O7  c добавлением ZnO и Al2O3 Оксид сурьмы Sb2O5 (при увеличении концентрации переходит в охру и коричневый оттенок)
Коричневая	Смесь окислов железа, цинка и хрома
Красная и оранжевая	Смесь сульфида кадмия CdS и селенида кадмия  CdSе, Хромовокислый калий (хромпик) KCr2O Основной хромат свинца Pb[CrO4]•Pb[OH]2, Коллоидно-дисперсное золото (до 0,03%)
Синяя	Окись кобальта СоО Для получения оттенков добавляют окись марганца, двуокись олова, окись алюминия, окись хрома
Зеленая и сине-зеленая	Оксиды меди CuO  Cu2O Окись хрома  Cr2O3, добавки окиси алюминия, кобальта, железа смягчают оттенки
Красно-фиолетовая	Оксиды марганца Мn2О3  МnО
Черная	Смеси окиси хрома, кобальта, меди с добавками окиси железа, никеля, марганца. В большинстве случаев не получается чистого глубокого черного цвета, а, как правило, с коричневым или голубоватым оттенком

Интенсивность окраски при цветном глушении зависит от количества пигмента в эмали, от величины его частиц, а также от степени глушения эмали.

Если пигмент добавляют к заглушенной эмали, то окраска ослабляется. Чем сильнее заглушена эмаль, тем слабее окраска, вызываемая пигментом. Поэтому для получения интенсивной окраски при небольшой добавке пигмента необходимо применять незаглушенные эмали.

 

{C}2.3.                  Некоторые физико-химические свойства эмали

 

 Термические характеристики предназначенных для эмалирования специальных стекол должны соответствовать термическим характеристикам металла основы. В результате обжига между этими материалами должно осуществляться соединение без использования связующего материала.

Наибольшее значение для художественных эмалей имеют следующие свойства:

·    Термомеханические – вязкость эмалевого расплава (термопластичность), Поверхностное натяжение, термическое расширение.

·    Механические – прочность сцепления, твердость, упругость.

·    Химические – химическая устойчивость.

Вязкость.{C}[3]{C} Одно из основных свойств стекол и эмалей. В отличие от кристаллических материалов, у аморфных веществ, к которым относятся эмали нет фиксированных термических точек. Переход из твердого и хрупкого состояния в пластичное, а затем в жидкое происходит плавно, при этом четко определить границы состояния не представляется возможным.

Вязкостью называют внутреннее трение между молекулами, обусловленное текучестью жидкостей и газов. От показателя вязкости при определенной температуре зависит жидкотекучесть эмали (растекаемость по поверхности металла). Вязкость жидкотекучего состояния – 10² – 12² Па·с, должна достигаться (для художественных эмалей) при температурах от 800 до 900 ºС.

Термопластичность относится к основным свойствам стекол и эмалей. При нагреве твердый хрупкий материал размягчается, постепенно переходит в пластичное состояние, с повышением температуры становится вязкотекучим и затем жидким, при этом определить границы состояния не представляется возможным.

В то время как у кристаллических материалов, например у металлов, изменения агрегатного состояния можно зафиксировать температурными точками (точка плавления у чистых кристаллических веществ, интервал плавления сплавов), у аморфных веществ нет фиксированных термических точек.

Степень разжижения нагретого стекла характеризуется вязкостью, и это физическое свойство имеет особое значение для характеристики стекла.

Вязкость эмалевой фритты должна обеспечивать достаточную текучесть, полное покрытие металла, растворение окалины и технически оптимальную дегазацию.

Поверхностное натяжение и смачиваемость. Это свойство определяется силами молекулярного взаимодействия на поверхности расплавленной или размягченной эмали. От величины поверхностного натяжения зависит смачиваемость поверхности металла расплавом эмали. Поверхностное натяжение σ равно работе (энергии), которая должна быть израсходована на увеличение поверхности жидкости на 1 см².

    На жидкость действует сила, под влиянием которой жидкость стремится принять форму шара – тела с минимальной поверхностью. Достаточно вспомнить о поведении шариков ртути или воды на жирной поверхности.

   Величина поверхностного натяжения зависит от температуры и от состава жидкости. При наплавлении эмали на металл требуется пониженное значение поверхностного натяжения, а при нанесении одного слоя эмали на другой, либо на стеклянную подложку или грунт, следует использовать составы с более высоким показателем поверхностного натяжения (более тугоплавкие) во избежание перемешивания с подложкой (в случае, когда это не предусмотрено специально), либо производить обжиг при более низкой температуре, чем обжиг подложки. Добавки окиси свинца и борной кислоты, а также K₂O, Na₂O, Li₂O, CaF₂, V₂O₅, MoO₃, WO₃ значительно уменьшают поверхностное натяжение, а следовательно увеличивают растекаемость расплава эмали.

Для эмали поверхностное натяжение, а следовательно, сила сцепления и смачивания металлической основы эмалевым расплавом имеют важное значение. Например, при нанесении эмали по высокому рельефу поверхностное натяжение уменьшается настолько, что эмаль растекается по всей площади и хорошо смачивает основу. Как видно из рис. 1., нанесенная на поверхность твердого тела капля жидкости либо растекается, образуя тонкий слой жидкости (полная смачиваемость), либо остается более или менее сплющенной (неполная смачиваемость).

      Рис 1. поверхностное и адгезионное натяжение:

а – общая схема; б – неполная смачиваемость; в – полная смачиваемость; г – полная несмачиваемость.

Термическое расширение. Известно, что тело при нагревании расширяется, а при охлаждении уменьшается до первоначального размера и формы. Термическое расширение эмалей и их согласование с расширением основы имеет важное значение для сцепления эмалей с металлом и поэтому служит одним из основных факторов, влияющих на качество изделий. Варьируя комбинации компонентов шихты, можно добиться того, что термическое расширение эмали становится выше, чем у бытовых стекол, приближаясь к термическому расширению металлов. Но при этом термическое расширение эмали не должно быть выше термического расширения металла или равнялось ему. Для прочного сцепления эмали с металлом необходимо, чтобы коэффициент линейного расширения эмали был несколько меньше, чем у металла. При этом эмаль находится под небольшим напряжением сжатия, что положительно сказывается на ее механических свойствах, благодаря относительно высокой прочности стекла при сжатии.

Для эмалей наибольшее значение имеет коэффициент, характеризующий линейное расширение, вследствие того, что толщина эмалевого слоя на поверхности металла как правило несравнимо меньше его площади.

    Сравнительные значения коэффициентов линейного расширения эмалей, стекол и других материалов даны на рис. 2.

Рис 2. Температурный коэффициент линейного расширения эмалей, стекол и других материалов [1].

Прочность.  Механическая прочность представляет собой сопротивление материала необратимой деформации и распространению трещин при внешнем механическом нагружении. Разрыв связей между частицами тел вызывается действием растягивающих сил. Поскольку стекла и эмали очень чувствительны к растягивающим нагрузкам, прочность на растяжение является важным параметром их свойств.

  Предел прочности стекла при сжатии примерно в десять раз превышает предел прочности при растяжении, чем и обусловлено вышеуказанное правило. Стекло и эмаль весьма чувствительны к ударам, имеют низкую ударную прочность. Однако, в отличие от стекла, эмаль имеет более высокие показатели прочности при растяжении, изгибе, ударной прочности, благодаря соединению эмали с металлической подложкой. Не смотря на это, следует избегать всего, что может привести к повышению довольно низких значений пределов прочности при пользовании эмалированными изделиями.

Прочность сцепления. Прочность сцепления эмали с металлом является одной из основных характеристик системы металл-эмаль; она определяет стабильность системы еще до того, как изделие поступает в эксплуатацию. После обжига изделий, покрытых эмалью, на металле получается прочно связанное с ним покрытие. Силу, которую необходимо применить для отрыва эмалевого слоя от поверхности металла, называют прочностью сцепления эмали с металлом. Практикой эмалирования, а также большим числом исследовательских работ установлена зависимость прочности сцепления от ряда факторов. Играют роль напряжения в эмалевом слое, эластичность эмали и металла, толщина слоя эмали и другие факторы.

Обязательным условием для сцепления является хорошее смачивание поверхности металла эмалевым расплавом. Поверхность металла должна быть свободной от грубых неоднородностей и загрязнений. Поверхностное натяжение эмалевого расплава не должно быть слишком большим. Известно, что совершенно чистые, не окисленные поверхности стеклом не смачиваются. Для растекания эмали по металлу на поверхности последнего должна присутствовать тонкая пленка окисла. Играет роль структура поверхности металла. На разрыхленной, шероховатой поверхности эмаль держится крепче, чем на гладкой.

Сцепление эмали с платиной, золотом и серебром осуществляется механическим путем. Тонкая окисная пленка на поверхности металла обеспечивает смачивание его эмалевым расплавом и контакт эмали с металлом. Для получения прочного сцепления поверхность драгоценных металлов перед эмалированием специально разрыхляют механическими или химическими способами. Расплав эмали заполняет углубления поверхности и удерживается в них после застывания эмали.

При эмалировании меди наблюдается сцепление и на гладкой поверхности. Оно осуществляется за счет слоя закиси меди, образующегося на границе раздела медь – эмаль. Этот, слой можно видеть невооруженным глазом. Закись меди, с одной стороны, хорошо растворяется в эмали, с другой стороны, диффундирует в кристаллическую решетку металлической меди, образуя прочный сцепляющий слой.

Для развития сцепления большое значение имеет состав эмали, определяющий поверхностное натяжение и коэффициент термического расширения.  Особое значение имеет присутствие в составе эмалей веществ, повышающих прочность сцепления (окислы кобальта, никеля, сульфиды мышьяка, сурьмы, соединения молибдена и некоторые другие). Введение в состав грунта небольших количеств этих веществ резко повышает прочность сцепления.

Кроме качества поверхности металла и состава эмали на прочность сцепления влияет и режим обжига эмали. Если время обжига или температура недостаточны для того, чтобы успели пройти все процессы, ведущие к сцеплению, эмаль будет легко отделяться от металла. Надежных количественных определений прочности сцепления эмали с металлом до сих пор не имеется. Для непосредственного измерения прочности сцепления эмали с металлом нужно приложить силу, которая оторвала бы эмаль в направлении, перпендикулярном к поверхности эмалированного металла.

Теоретически под прочностью сцепления (адгезии) понимают сопротивление абсолютному разрыву по плоскости между металлом и эмалью под действием растягивающего усилия с полным обнажением поверхности металла. Однако при толстом слое эмали разрыв происходит не на границе металл – эмаль, а в самом эмалевом слое. Отсюда можно лишь заключить, что величина прочности сцепления эмали с металлом   превосходит величину прочности эмали на разрыв.

Упругость. От величины упругости эмалевого покрытия зависит долговечность соединения эмали с металлом, так как благодаря упругости эмали выравниваются напряжения, возникающие вследствие различия коэффициентов линейного термического расширения металла и эмали. Находящиеся в эмали газовые пузырьки увеличивают упругость эмали, а твердые частицы снижают ее. Длительный обжиг (в разумных пределах) и небольшая толщина покрытия повышают упругость эмали.

Твердость. Под твердостью эмали понимают сопротивление эмалевого покрытия точечным нагрузкам (истиранию, царапанью). Показатели твердости эмали ниже кварцевого стекла, так как эмаль содержит компоненты понижающие ее твердость. однако твердость эмали значительно выше многих других художественных материалов (масляных красок, темперы, лака, дерева), что позволяет сопоставить ее по долговечности с мозаикой и инкрустацией камнем и металлом.

Химическая устойчивость. Эмалевые покрытия под влиянием различных химических реагентов - воды, кислот, атмосферных воздействий - постепенно разрушаются. Внешне это проявляется сначала в потере блеска, затем покрытие становится матовым, шероховатым. Такие реагенты, как крепкие кислоты, в течение нескольких минут кипячения полностью разрушают некоторые эмалевые покрытия.

Способность эмали сопротивляться действию реагентов определяется ее химической устойчивостью.

По характеру действия на стекла и эмали различают следующие четыре главных реагента: вода, кислоты, растворы едких щелочей и растворы углекислых щелочей. Эмали, устойчивые к одному или к нескольким из этих реагентов, могут быть неустойчивыми к другим.

Для художественной эмали химическая устойчивость не имеет такого определяющего значения, как для промышленной и посудной эмали, однако при нанесении эмалей на ювелирные украшения, которые могут подвергаться непосредственному контакту с открытым телом, следует учитывать возможность потери блеска эмалей из-за реагирования с секреторными выделениями кожи (потом). В этом случае используемые эмали должны иметь большую устойчивость, нежели применяемые для интерьерного прикладного искусства и станковой эмалевой живописи. Также следует учитывать степень химической устойчивости для эмалей долгое время находящихся в открытой атмосфере (например - экстерьерных эмалевых панно).

В целом, по своим свойствам эмаль является одним из наиболее долговечных полихромных художественных материалов, уступая по своим свойствам разве что мозаике.

 

3.Технологическая часть.

 

3.1. Инструменты эмальера. Для обжига эмали применяют электрические муфельные[4] печи, которые могут обеспечить температуру до 900 ° С.

Подготовку эмали начинают с измельчения крупных кусков. Для этой цели подходит стальная ступка (рис. 3). А для разделения размолотой эмали на фракции пользуются набором сит с ячейками разной величины.

Рис 3. Ступка для размалывания эмали.

Для работы в технике перегородчатой эмали целесообразно использовать  эмалевый порошок с величиной зерна 0,1-0,5мм. Более мелкий помол может вызывать окисление и гидролиз эмалей, а более крупный помол увеличивает усадку при обжиге и затрудняет закладывание эмали в мелкие ячейки.

Следует помнить, что для грубого измельчения эмалей следует использовать ступку из магнитного сплава, так как в процессе размалывания эмалевый порошок смешивается с металлическими опилками, которые неизбежно образуются при измельчении эмалевых кусков. Эти опилки следует удалить из эмалевого порошка с помощью магнита, так как в противном случае, они могут образовывать черные точки на поверхности обожженной эмали.

Для эмалевой живописи используют эмаль максимально мелкого помола, после грубого размалывания в металлической ступки эмаль дополнительно растирают в агатовой или фарфоровой ступке.

Объемные слои эмали (например, контрэмаль или подложка лицевой стороны изделия) наносятся шпателями. Их можно изготовить самостоятельно из куска толстой медной проволоки. Для этого достаточно расплющить и загнуть его концы (рис. 4).

Рис 4. Шпатели для нанесения эмали.

Для нанесения тонкого живописного слоя и для прописывания деталей используют кисточки № 1 - 3 из мягкого волоса (колонковые и синтетические).

Для гибки перегородок необходим набор щипцов: плоскогубцы с длинными и заострёнными губками, круглогубцы, бокорезы. Они, естественно, должны быть небольшого размера.(13 - 15 см.). Кроме того, нужно иметь ещё несколько пинцетов.

Шлифовка эмали осуществляется шлифовальными брусками различной зернистости.

Для хранения готовой намоченной эмали подходят стеклянные или пластмассовые баночки с плотно прилегающими крышками.

 

3.2. Последовательность процесса эмалирования

 

Подготовка металлической основы. В учебной практике в качестве металлической основы под эмаль удобно использовать медные пластины. Оптимальная толщина их составляет:

для больших работ (до 150х250 мм)                        0,8 - 1,0 мм

для маленьких работ и пробников (до 50х50 мм)    0,5 мм

При выборе толщины пластины под выемчатую эмаль руководствуются глубиной выемок.

Пластины для эмалирования должны быть свободны от внутренних напряжений. Для этого следует отжечь заготовку после придания ей нужной формы.

Эмалевое покрытие имеет наилучшее сцепление с шероховатой основой. Поэтому на поверхность пластины желательно нанести частые, но неглубокие борозды. Это можно сделать штихелем или с помощью абразивного круга. Долгое протравливание меди в растворе лимонной кислоты также придаёт лёгкую шероховатость поверхности заготовки. После травления пластина промывается в проточной воде для удаления остатков кислоты с её поверхности.

Подготовка эмали. Кусочки эмали необходимо сначала измельчить в стальной ступке. Разбивают кусочки в несколько этапов и периодически просеивают помол сквозь сито. Оставшиеся в сите крупные фракции измельчают вновь. Относительно крупные кусочки можно использовать для вкрапления в основной цвет эмалевого слоя.

После того как получена необходимая смесь фракций, эмаль высыпают в баночку и заливают водой. Затем ее перемешивают и ненадолго оставляют. Когда эмаль отстоится необходимо слить мутную воду в отдельную ёмкость и заменить мутную воду свежей. Процесс повторяют до тех пор, пока вода над эмалью не станет совсем прозрачной. Эта 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.

Мутную воду не следует выливать - после её полного отстаивания и слива прозрачной воды получается идеальная контрэмаль. Ее следует, конечно, использовать на невидимых поверхностях. Она обладает хорошим сцеплением и благодаря своей упругости выравнивает напряжения, возникающие при обжиге металла.

Желательным требованием, подтверждаемым многолетним опытом, является промывка прозрачных эмалей дистиллированной водой, чтобы исключить загрязнение эмали примесями, имеющимися в водопроводной воде, например Fе, Са и др. Непрозрачные эмали можно без риска промывать водопроводной водой.

Контрэмаль. Толстые металлические листы, какие обычно употребляются для выемчатых эмалей, имеют такую высокую прочность, что возникающие при эмалировании напряжения не могут привести к изменениям формы изделия. Тонкие листы, покрытые с одной стороны эмалью, прогибаются и коробятся в силу различия напряжений, возникающих в эмали и металле. Поэтому тонкие листы следует эмалировать с обеих сторон для того, чтобы они испытывали одинаковые напряжения растяжения с обеих сторон и оставались бы устойчивыми к деформациям.

Исходя из вышесказанного, необходимо придерживаться правила: толстый лист металла — тонкий слой эмали с одной стороны; тонкий лист — толстый слой эмали с обеих сторон.

Чем тоньше лист и чем толще оба эмалевых слоя, тем меньше опасность перегиба. Чтобы достичь полного равенства напряжений, в идеальном случае пластина должна быть покрыта с обеих сторон одинаковой эмалью, выполненной в одной технике и одинаковой толщины. Однако это почти невыполнимо и в большинстве случаев с художественной точки зрения вряд ли оправдано.

Для изделий, обратная сторона которых остается невидимой, чаще всего используют контрэмаль из отходов, получаемых после отмучивания эмали. Она содержит тонко измельченные фракции многих видов эмалей и, следовательно, объединяет в себе их свойства. Из-за длительного взаимодействия с водой она становится особенно упругой и износоустойчивой. Кроме того, это выгодно, так как позволяет использовать отходы.

Как правило, при двустороннем эмалировании следует сначала наносить на обратную сторону контрэмаль, а затем эмаль на лицевую поверхность. Изделие, покрытое с одной стороны контрэмалью, обжигают, затем его протравливают, очищают и подготавливают лицевую сторону для нанесения эмали.

Если после обжига контрэмали пластина немного деформировалась, то этому не следует придавать значения, так как при эмалировании лицевой стороны эта деформация, как правило, устраняется.

 Нанесение эмали. Эмалирование лицевой стороны пластины в большинстве случаев производят в несколько слоёв.

Нижний (грунтовой) слой эмали наносится прямо на металлическую подложку. Металл при грунтовании должен быть покрыт сплошным слоем эмали. На непокрытых эмалью местах образуется твердая черная окись меди, которая перед последующим нанесением эмали должна быть обязательно удалена. Окислы меди могут быть удалены травлением в кислоте или механически при помощи абразивного бруска. В том случае, если эмаль нестойка к травильным растворам, черные обожженные края должны быть сошлифованы.

Путём нанесения нескольких слоёв эмали можно скорректировать результаты предыдущих обжигов и добиться специфических цветовых эффектов за счёт взаимного проникновения этих слоёв.

Для нанесения увлажнённой эмали, в основном, пользуются кисточкой или шпателем. При этом шпателем наносят основную массу материала, с его помощью заполняют выемки и ячейки. Кисточка больше подходит для тонкой работы. Это прописывание лессировками и прорисовывание деталей.

 

Сушка нанесённой эмали. Перед обжигом нанесённая эмаль должна быть тщательно высушена, так как вода при температуре обжига вскипает и испаряется, при этом эмаль отскакивает от подложки. Лучше всего просушивать работу прямо над горячей печью. Оптимальная температура для просушки эмали составляет 60 – 80 °С, чтобы избежать вскипания эмали.

Если эмалевое покрытие не просушено в течение времени, необходимого для полного испарения влаги, то возможно появление следующих дефектов:

 1) водяной пар улетучивается взрывоподобно и захватывает с собой частицы эмали, из-за чего образуются не покрытые эмалью места, пустоты и поры;

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

3) у эмали тонкого помола образуются морщины и трещины;

4) эмаль вытягивается по краям выемок и ячеек;

5) эмаль отслаивается с нижней стороны и с вертикальных плоскостей;

6) при обжиге в эмали могут появиться пузыри.

 Обжиг эмали. При обжиге в муфеле устанавливают температуру 800 – 850 °С, хотя эмали переходят в жидкотекучее состояние уже при температуре 800 °С. Благодаря этому сокращается время обжига, так как изделия быстро нагреваются до нужной температуры, поглощая лишнюю температуру в муфеле. Таким образом, температура печи не соответствует температуре обжига эмали.

Охлаждение и правка после обжига. После того как изделие достанут из печи, ему дают немного остыть. Далее работу снимают с подставки и кладут для дальнейшего охлаждения на асбестовую плиту. Благодаря низкой теплопроводности асбестовой плиты замедляется процесс охлаждения.

Иногда в процессе обжига эмалируемый предмет коробится и деформируется. В большинстве случаев этот дефект можно полностью исправить во время охлаждения, пока изделие находится в пластичном состоянии. Это следует делать в тот момент, когда на эмали исчезнет цвет красного каления. В противном случае инструмент при правке может оставить следы в мягком эмалевом покрытии. Если эмаль слишком охладилась, то она становится хрупкой и дальнейшая правка образца невозможна.

Для правки плоских поверхностей используются деревянные пуансоны, покрытые асбестом. Для этих целей можно также использовать стальную правильную плиту, так как благодаря своей сравнительно высокой теплопроводности сталь не окажет вредного воздействия на эмалевую поверхность. При правке изделие устанавливают на асбестовую подставку и придают нужную форму плоскостью груза.

 Травление эмалированных изделий. При обжиге не покрытая эмалью поверхность металла окисляется. Самый простой способ удаления окалины – химическое травление. В этом случае необходимо проверить используемые эмали на кислотостойкость. Особенно чувствительны к кислотам эмали красных, светло-желтых, зелёных и чёрных цветов.

Обычно для травления используют растворы серной азотной или соляной кислот.

Мягким реактивом, требующим продолжительного воздействия (от нескольких часов до  суток), но зато наносящим меньший ущерб эмали служит раствор лимонной кислоты.

Если химическое травление окажется рискованным, вследствие низкой химической стойкости эмалей,  можно удалить окисный слой механическим путём.

 Шлифование эмали. Для шлифования используют абразивные бруски различной зернистости. Шлифование должно всегда осуществляться с водой. Жидкость удаляет из бруска выломанные абразивные зерна, которые оставляют царапины на изделии. Кроме того, при сухом шлифовании остатки абразива могут внедряться в поры эмали.

После обжига эмали на меди, металл, выступающий по краям изделия, покрывается черным слоем окалины. Эти места не протравливают, так как проще и безопаснее окалину сошлифовать. Изделие держат в руках или прижимают к пластине из дерева или резины, установленных на краю стола. Карборундовым бруском квадратного сечения средней зернистости металл обрабатывают вдоль или наискосок от края до полного удаления окисного слоя (если шлифование осуществлять поперек края, то можно поцарапать или сколоть эмаль).

Неровности эмалевой поверхности также выравнивают бруском, осторожно сошлифовывая те части, которые слишком заметно выступают по краям.

У классических выемчатых и перегородчатых эмалей поверхность эмали должна быть выровнена так, чтобы она с перегородками и краями выемок образовала единую плоскость. Для этого необходимо полностью заполнять ячейки или выемки. Если эмаль после обжига лежит очень низко, ее необходимо сошлифовывать до самого глубокого места, если нет возможности доложить эмаль и произвести повторный обжиг. Эта операция трудоемка и требует много времени. Кроме того, глубокое опиливание приводит к ослаблению перегородок, которые — особенно по краям пластины — могут быть даже оторваны от подложки.

Предварительное шлифование можно выполнять на вращающемся карборундовом круге шлифовальной машинки, а для более тонких работ используется бормашинка с гибким рукавом. Но всегда процесс шлифования должен проходить с частым промыванием проточной водой. При механизированной обработке эмаль снимается быстро, иногда даже слишком быстро, но поверхность остается неровной. После того как проявятся перегородки, поверхность шлифуют вручную карборундовым бруском.

Шлифовальные бруски и изделие время от времени промывают водой. Прежде чем перейти к шлифованию следующим, более мелкозернистым бруском, пластину следует хорошо промыть проточной водой.

 Блестящий обжиг.  Для получения блестящей поверхности эмали отшлифованные, чисто вымытые изделия подвергают заключительному обжигу. При температуре около 800 °С подготовленное изделие обжигается до тех пор, пока эмаль не начинает блестеть. Однако не следует слишком долго передерживать изделие на последнем обжиге во избежание нежелательных эффектов, вызванных чрезмерным расплавлением эмалей.

После обжига необходимо удалить окалину с перегородок травлением или механически.

 

4. Различные техники эмалирования

 

4.1. Живописная эмаль

В данной технике эмалирования порошок цветной эмали наносят непосредственно на металлическую подложку, на покрытие из фольги или на подготовленный слой грунтовой эмали без металлических перегородок. Затем пластину обжигают так, чтобы эмаль расплавилась и образовала плотное покрытие, напоминающее цветное стекло. Эмаль может наноситься как мокрым способом с помощью шпателя или кисти, так и сухим способом и с помощью насеивания. В последнем случае можно использовать специальные трафареты для создания четких контуров цветовых пятен.

Подготовка подложки. На металлическую подложку с обратной стороны сначала наплавляют контрэмаль. Лицевую сторону обезжиривают и очищают до металлического блеска. Обработанная таким образом подложка готова для нанесения эмалевой основы. Для нанесения предварительного рисунка на медную пластину необходимо проделать следующее. Контуры цветных плоскостей цветного эскизного рисунка переводят на кальку и с помощью накалывания стальной иглой или с помощью копировальной бумаги переносят на подложку. В случае необходимости, медную пластину можно предварительно покрыть слоем белой эмали. В этом случае линии будут выделяться резче. Полученные линии прорисовывают чертилкой. Чтобы удалить следы копировальной бумаги, поверхность моют жесткой щеткой с мылом, промывают в проточной воде, протирают поверхность пастой для чистки и вновь промывают. После сушки для удаления следов жира пластину можно слегка отжечь. Можно нанести разметочные линии на поверхности металла в помощью спиртового маркера. Но ни в коем случае нельзя наносить рисунок карандашом! При обжиге линии, нанесенные маркером выгорают без вреда для эмалей, в то время, как линии, нанесенные карандашом оставляют после обжига неисправимые дефекты в виде пузырей и прогаров на месте линий.

Живописная эмаль на меди. С помощью пробного обжига следует убедиться в том, что выбранные эмали подходят для данных цветовых композиций и их интервалы обжига совпадают. Необходимо также иметь в виду, что прозрачные эмали лучше наносить не на медную подложку, а на серебряную фольгу.

Медь и эмалировочный томпак реагируют с эмалью, что особенно влияет на тон зелёных и голубых эмалей. Кроме того, непрозрачная красная эмаль покрывается чёрными пятнами, белая эмаль по краям становится зелёной.

Для этого, медную поверхность перед нанесением цветных эмалей покрывают белой или цветной грунтовой эмалью. Грунтовая эмаль должна быть несколько более тугоплавкой, чем эмали для живописного слоя, чтобы при дальнейших обжигах не происходило смешение лицевого слоя с грунтовым слоем эмали, если это не задумано изначально как специальный декоративный эффект.

Для того чтобы исключить прямое соприкосновение эмали с металлом, можно использовать также следующий способ: на металл перед нанесением цветной эмали наплавляют промежуточный слой эмали, называемой фондоном. Фондон — бесцветная прозрачная эмаль. Она служит изоляционным слоем между металлом и покровной эмалью, фоном для нанесения цветной эмали. Качественно покрытая правильно подобранным фондоном поверхность металла должна сохранять красновато-золотистый цвет меди.

После обжига прочерченный на меди рисунок остается отчетливо виден под слоем фондона. Кроме того, преимущество данного способа заключается в том, что цветные плоскости не обязательно должны плотно прилегать друг к другу. Можно ограничиться контурным изображением. Цвета могут быть различной интенсивности в зависимости от толщины слоя эмали, которую можно наносить в виде потеков или пятен. В тех местах, где не была нанесена цветная эмаль, после обжига между цветовыми плоскостями выступает покрытый фондоном теплый медный тон.

 Наиболее полно в художественном отношении свойства эмалей проявляются в сочетаниях глухих и прозрачных эмалей, когда прозрачные эмали наносятся на глухие. Непрозрачные эмали, перекрытые прозрачными, становятся более мягкими и живыми. Прозрачные эмали приобретают особенную яркость и живость на светлой непрозрачной основе, на частично или полностью покрытой фольгой подложке они сверкают особенно ярко. Однако такой способ нанесения эмалей требует огромного опыта и высокой квалификации эмальера.

Лиможская эмаль. Этот способ художественного эмалирования широко применялся в 15-18 вв. в Лиможе, и является наряду с византийской перегородчатой эмалью одной из наиболее самобытных и высокохудожественных техник, где эмаль имеет самостоятельное значение. В данной технике изготовлялись плакетки с изображениями, сосуды и блюда, полностью декорированные эмалью с декоративными орнаментами, изображениями животных, людей и даже целыми сценами.

В отличие от более поздних живописных миниатюр по эмали, для живописи использовали не красящие окислы (надглазурные краски), а только цветные эмали. Кроме того обязательно применяли контрэмаль.

Особенность лиможской эмали состоит в том, что изображаемые мотивы располагают на темном фоне, а рельеф наносят эмалью белого цвета. Слегка выпуклую медную подложку сначала покрывают черной, темно-синей или темно-коричневой грунтовой эмалью, затем на эту основу наносят изображение белой эмалью и обжигают.

При нанесении тонкого слоя белой эмали темный фон просвечивает через него, в этом случае преобладают серые тона, а при достаточно толстом слое образуется чистый белый цвет. Варьируя толщину слоя, можно получать широкую гамму оттенков между белым и черным. Однако одноразовым нанесением этого эффекта не достигнуть. Нанесение белой эмали и обжиг чередуются слой за слоем, до тех пор, пока темная основа не будет полностью закрыта в местах, соответствующих наиболее светлым деталям.

Если работа выполнена правильно на поверхности создается рельефное изображение. Для этого используют тугоплавкую эмаль с высоким поверхностным натяжением. Монохромным изображениям иногда придавались цветовые оттенки путем покрытия белого слоя прозрачной цветной эмалью: одежда, детали переднего плана, изображения цветов и животных оттеняли цветной эмалью. Иногда для придания особого декоративного эффекта под слой прозрачной цветной эмали вплавляли золотую или серебряную фольгу.

 

4.2. перегородчатая эмаль (эмаль по скани)

Выше нами были рассмотрены технические приемы создания изделий, художественная ценность которых определяется в основном красотой эмалевого покрытия. Металл в них играет вспомогательную роль — служит подложкой для хрупкого эмалевого покрытия.

Перейдем к рассмотрению традиционных приемов эмалирования — технике перегородчатой эмали. Характерной особенностью перегородчатых эмалей является наличие металлических перегородок, препятствующих смешиванию эмалей при обжиге.

Прежде чем перейти к описанию технических приемов, дадим определения основных понятий, которые будут применяться далее.

Проволока (в эмалировании) - это пруток круглого или квадратного поперечного сечения.

Филигранная проволока — это свитый из двух круглых проволок шнурок. Филигранная проволока может быть провальцованной (прокатанной в вальцах).

Перегородка - плоская проволока с прямоугольным поперечным сечением или тонкая узкая листовая полоса. Перегородки устанавливаются на подложке на ребро.

Ячейка — пространство на подложке, окруженное перегородкой, которое заполняют эмалью.

Выемка — углубление на подложке, которое заполняют эмалью, заподлицо с краями выемки.

 

На рис. 5. представлены различные виды ювелирных эмалей [1].

 

Рис. 5. Виды ювелирных эмалей: а—фрагмент орнамента из перегородчатой эмали; б—эмаль по сканному орнаменту: в— эмаль по филиграни; г—перегородчатая эмаль; д—средневековая перегородчатая эмаль; е—витражная эмаль; ж—соединение технических приемов выемчатой и перегородчатой эмалей; з—выемчатая эмаль

---