30 Янв

ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ЮВЕЛИРНОЙ ЭМАЛИ В УСЛОВИЯХ МАЛОГО ПРОИЗВОДСТВА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Красота и изысканность эмалированной поверхности завораживала ювелиров всех времен и народов. Притягивающие свойства драгоценного металла, светящегося сквозь яркие, кристально прозрачные эмали, или нежность опаковых эмалей на протяжении веков привлекали художников.

Хотя эмалирование в свое время расцвело в промышленности как способ долговечной финишной обработки изделий из металла, работа мастеров художественной эмали испытывала взлеты и падения в зависимости от требований моды.

Если кто-нибудь попытался бы проанализировать сущность и особенности техники горячей эмали, тот должен был бы сразу понять, в чем исключительная перспектива её для художника. Это глубина цвета, глянец поверхности, просвечивающей через прозрачную эмаль металлической основы, перегородки и другие специфические эмальерные эффекты.

В настоящее время существует достаточное количество ювелирных мастерских, которые относятся к категории малого предприятия. Под субъектами малого предпринимательства (малыми предприятиями) понимаются коммерческие организации, в уставном капитале которых доля участия Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, общественных и религиозных организаций (объединений), благотворительных и иных фондов не превышает 25 процентов; доля, принадлежащая одному или нескольким юридическим лицам, не являющимся субъектами малого предпринимательства, не превышает 25 процентов; средняя численность работников за отчетный период не превышает следующих предельных уровней:

  1. в промышленности — 100 человек;
  2. в строительстве — 100 человек;
  3. на транспорте — 100 человек;
  4. в сельском хозяйстве — 60 человек;
  5. в научно-технической сфере — 60 человек;
  6. в оптовой торговле — 50 человек;
  7. в розничной торговле и бытовом обслуживании населения — 30 человек;
  8. в остальных отраслях и при осуществлении других видов деятельности — 50 человек.

В зависимости от средней численности работников за календарный год предприятия подразделяются на:

  • микропредприятия — до 15 работников;
  • малые предприятия — до 100 работников;
  • средние предприятия — до 250 работников.

В малых предприятиях существует также ограничение по выручке. С 1 января 2013 г. согласно Постановлению Правительства РФ от 9 февраля 2013г. N 101 «О предельных значениях выручки от реализации товаров (работ, услуг) для каждой категории субъектов малого и среднего предпринимательства» за предшествующий год без учёта налога на добавленную стоимость для следующих категорий субъектов малого и среднего предпринимательства:

  • микропредприятия — 60 млн. рублей;
  • малые предприятия — 400 млн. рублей;
  • средние предприятия — 1 млрд рублей .

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

Другие материалы и покрытия, которые не соответствуют этому определению, несмотря на то, что они наносятся на металл и применяются для тех же целей, не следует связывать с понятиями «эмаль» или «эмали».

Эмалирование — процесс нанесения мелких крупинок эмали на металл с обжигом при высокой температуре. Он был синтезирован из традиционной и современной эмальерных технологий, основан на гармоничном сочетании этих составляющих.

Для осуществления процесса художественного эмалирования в условиях малого предприятия необходимо следующее оборудование и инструменты: столы, верстаки и стулья, металлы для эмалирования (медь, серебро, золото, платина), пинцеты, шпатели, кисти, муфельная печь, лопатка, щипцы, огнеупорная подставка, сосуд для отбела, плита правочная, металлическая и фарфоровая ступки, бормащина, набор надфилей, круглогубцы, плоскогубцы, бокорезы, ювелирный лобзик.

Эмаль относится к группе стекол, поэтому следует остановиться на общих сведениях о стекле. Стекло обладает характерными особенностями: светопроницаемостью, водостойкостью и кислотостойкостью, хрупкостью, не горит. Его получают в результате сплавления компонентов стеклообразователей с флюсами и стабилизаторами.

Наиболее хорошо зарекомендовал себя следующий состав шихты: песок, доломит, известь, сода с добавлением полевого шпата и каолина. Вместе с исходными материалами в расплав неизбежно попадают примеси, которые влияют на свойства стекла и, особенно, на его цвет.

Эмали получают путем сплавления сырьевых материалов в специально разработанных соотношениях.

Стекловидную массу варят из стеклообразователей (двуокиси кремния, трехокиси бора и т. д.) и модификаторов (окиси щелочных и щелочноземельных металлов) с добавлением красящих окислов металлов, окисей алюминия, свинца, соединений фтора и т. д. Но такое деление является условным, т. к. взаимное влияние входящих компонентов очень сложное. Одни и те же составляющие могут выполнять функцию и глушителя, и красителя, а также придавать эмали кислото- и щелочестойкость.

Тугоплавкое сырье для изготовления эмалей (табл. 1) и флюсы (табл. 2) образуют основу для эмалевой массы, называемой фриттой.

Таблица 1.

Тугоплавкое сырье для изготовления эмалей [1]

Торговое наименование

Химическое наименование

Влияние на свойства эмали

Кварц Двуокись кремния Улучшаются механические свойства; прочность при сжатии, упругость и химическая стойкость
Магнезит Углекислый магний Способствует выделению глушителей, повышает температуру плавления.
Полевой шпат:

·                    калиевый

·                    кальциевый

·                    натриевый

Алюмосиликат:

·                    калия

·                    кальция

·                    натрия

Действие полевых шпатов на эмаль определяется свойствами внесенных окислов

Таблица 2.

Легкоплавкие компоненты (флюсы) [1]

Торговое

наименование

Химическое

наименование

Химическая

формула

Влияние на свойства эмали

Борная кислота Ортоборная кислота Н3ВО3 Важнейший стеклообразователь; снижает поверхностное натяжение.
Бура Тетраборат натрия Na2B4O7 Улучшает механические свойства, термостойкость.
Сода Карбонат натрия Na23 Улучшает блеск и плавкость; повышает термическое расширение.
Поташ Карбонат калия К2СО3 Оказывает действие подобно соде, но придает эмали больший блеск.
Известковый шпат Карбонат кальция СаСОз Улучшает химическую устойчивость, повышает температуру плавления, упругость; способствует глушению.
Углекислый барий Карбонат бария ВаСОз Улучшает светопреломление, прочность на изгиб.
Свинцовый сурик Ортоплюмбат свинца Рb3О4 Действует как универсальный флюс для легкоплавких эмалей.

Таблица 3.

Глушители[1]

Торговое наименование

Химическое наименование Химическая формула

Свойства

Костяной пепел Фосфат кальция, карбонат кальция 3Са(РО4)2

Са СО.3

Широко применявшийся ранее глушитель в настоящее время вытеснен другими материалами.
Двуокись олова Двуокись олова SnO2 Вызывает глушение, так как большей частью нерастворим в расплаве; растворимые частицы при охлаждении выделяются вновь. Дорогостоящий глушитель, поэтому заменен другими веществами.
Рутил, анаттаз, брукит Двуокись титана TiO2 8% TiO2 растворимы в твердом стекле, поэтому глушение наблюдается лишь при введении 10 — 18% TiO2. Повышает блеск, понижает упругость.
Двуокись циркония Двуокись циркония ZrO2 Глушение происходит из-за образования основных силикатов и алюминатов циркония. Улучшает блеск и светосилу, уменьшает термическое расширение.
Плавиковый шпат, флюорит Фтористый кальций CaF2 Содержание CaF2 не должно быть выше 10%. Глушение происходит благодаря выделению CaF2  и NaF
Криолит Натриево-алюминиевый фторид Na3AlF6 Применяется для предварительного глушения светлых или белых эмалей.

Образовавшаяся из рассмотренных компонентов фритта прозрачна и служит основой для прозрачных эмалей. При добавлении в стекловидный расплав глушителей (табл. 3) понижается его прозрачность, и таким образом получают исходный материал для непрозрачных эмалей. Введенные в прозрачную фритту глушащие добавки обладают показателями преломления иными, 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. С увеличением толщины слоя эмали увеличивается и эффект глушения, но одновременно уменьшается ударная прочность покрытия. Глушители не растворяются или частично растворяются в эмали. Если они растворяются в жидкой эмалевой массе, то при охлаждении выделяются в виде твердых частиц или газов. Мелкие газовые пузырьки отражают свет.

Окрашивается эмалевая масса добавками нескольких процентов различных окислов металлов — пигментов (табл. 4).

Таблица 4.

Пигменты и красители[3]

Цвет

Цветовая добавка

Свойства

Желтый Кадмиевый желтый (сульфид кадмия CdS) Очень хорошая кроющая способность.
Неаполитанский желтый (соединение сурьмы и свинца Pb2Sb4C7 с добавлением ZnO и А12Оз) Возможность получения различных оттенков. Ограниченная кроющая способность
Коричневый Смесь окислов железа, цинка и хрома Простота применения, хорошая кроющая способность
Красный Кадмиевый красный (смесь сульфида кадмия CdS и селенида кадмия CdSe) Хромовый красный (основной хромат свинца Рb[СгО4] Рb[ОН]2) При изготовлении эмали должна строго поддерживаться высокая температура обжига. Используется только в свинцовосодержащих эмалях.
Коллоидно-дисперсное золото. Наибольшая концентрация — 0,03% Аu (разложение хлорида золота АuС1з на элементарное золото) Необходимы специальные калиево-свинцовые составы стекла Окрашивание зависит от величины частиц золота
Синий Кобальтовый синий

(окись кобальта СоО

темно-синяя; для получения оттенков добавляются: окись марганца, двуокись олова, окись алюминия, окись хрома)

Темно-синий, осветляемый добавками. При избытке кобальта получаются зеленоватые тона
Зеленый Окись хрома Сг2Сb3, добавки окиси алюминия, кобальта, железа смягчают оттенки Хорошая кроющая способность; оттенки от светло- до темно-зеленого; добавки желтых красителей дают оттенки от цвета листьев липы до цвета листьев молодой березы. Добавки черных красителей дают в итоге оливковый цвет
Черный Смесь окиси хрома, кобальта, меди с добавками окиси никеля, железа, марганца В большинстве не получается чистого, глубокого черного цвета, а, как правило, с коричневым или голубоватым отливом

Прозрачные эмали состоят из фритты и красящей добавки (красителя), непрозрачные цветные эмали — из фритты, глушителя и красящей добавки.

Непрозрачная белая эмаль состоит только из фритты и белого глушителя. Черная эмаль относится к цветным эмалям, так как ее получают при добавке красителей.

При смешивании красящих окислов добиваются многочисленных цветовых оттенков, используемых в ювелирных эмалях.

При введении красителей в эмаль возможны следующие варианты взаимодействия:

  • краситель, как и белый глушитель, не растворяется в эмали;
  • краситель растворяется частично;
  • краситель растворяется в эмали полностью.

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.

Исходная рецептура ювелирных эмалей описана в таблице 5. [2]

Таблица 5.

Исходная рецептура ювелирных эмалей[4]

Наименование компонентов

Процентное соотношение

1. Кварц 34—55%
2. Бура (борная кислота) 0—12,5%
3. Сода 3—8%
4. Поташ 1,5—11%
5. Свинцовый сурик 25—40%
6. Плавиковый шпат 0—2,5%
7. Криолит 1—4%
8. Калиевая селитра 0—2%
9. Мышьяк 0—4%
10. Красящие окислы (окись меди, железа, кобальта, хрома, марганца) 0,1—5,0%

В отличие от технических эмалей, ювелирные эмали изготавливаются в небольших количествах, но в широкой цветовой гамме. В связи с этим большие плавильные печи для варки технических эмалей непригодны для получения художественных эмалей. Для этой цели используются тигельные муфельные печи.

При помещении эмалевой шихты в горячую печь происходят сложные реакции, многие из которых известны, а существование других можно лишь предположить. Внешне процесс варки проявляется следующим образом: после плавления флюсов образуется неоднородная масса, которая сначала становится вязкотекучей, а затем интенсивно «кипит» и при продолжении процесса становится жидкотекучей, однородной и спокойной.

Степень готовности проверяют при помощи вытянутой из расплава нити, которая не должна содержать «узелков» — нерасплавленных частиц шихты.

Для некоторых эмалей есть исключения: их нельзя расплавить без «узелков», т. е. они должны содержать нерастворенные частицы и газы, которые исчезают только при обжиге эмали на металлической подложке. По окончании варки расплавленную массу выливают на металлическую подставку и оставляют затвердевать в виде лепешки. Расколотая на куски эмаль поступает в производство. Расплав эмали при условии, что быстрое охлаждение не повредит качеству эмали, можно вылить в воду, благодаря чему образуется эмалевый гранулят, который лучше поддается последующей обработке.

К числу важнейших свойств, определяющих эксплуатационные качества эмалированных изделий, относятся: химическая стойкость, механическая прочность, термостойкость.

С целью создания метода прогнозирования свойств эмалей художники-эмальеры и технологи многократно пытались установить эти свойства, исходя из влияния отдельных компонентов в зависимости от их массовой доли. Но уже при определении плотности эмали многочисленные исследования дают настолько различные результаты, что точное показание значений данной величины невозможно.

При расчете свойств эмали, таких как прочность, твердость, термическое расширение различие результатов велико. На практике при нанесении эмалевой массы на металлическую основу следует учитывать не только свойства металлов, но также и характер соединения между металлом и стеклом.

Несомненно, математическое прогнозирование свойств имело бы большое практическое значение, так как благодаря этому стало бы возможно создание таких составов эмалей, которые наиболее соответствовали бы практическим требованиям. На практике же состав эмали все еще рассчитывают эмпирически, а полученные свойства выявляют экспериментально в процессе работы с готовым материалом.

Красота цветной эмали, ее устойчивость к химическим воздействиям, прочность — есть результат ее соединения с металлом. Все, что обусловливает применение эмали в течение более двух тысячелетий в декоративно-прикладном искусстве и в современной промышленности, основано, в конечном счете, на особых химических и физических свойствах соединения «стекло — металл».

Список литературы:

  1. Бреполь Э. Художественное эмалирование.- Л.: Машиностроение, 1986 – 164 с.
  2. Варгин В.В. Технология эмалей и эмалирование металлов. – М., 1958 г. – 457с.
  3. Герасимова А.А «Художественное эмалирование»: метод указания по дисциплине « Производственное обучение» для студентов 4 курса очного отделения специальности «ДПИ» квалификации «Художник декоративно-прикладного искусства (художественный металл)/. Магнитогорск: МаГУ, 2010. – 64с.
  4. Герасимова А. А. Художественное эмалирование. Курс лекций по дисциплине «Технология». Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный университет». Магнитогорск. 2008.
  5. Критерии отнесения к малым предприятиям [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.htpp.ru/own_business/3516/
    ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ЮВЕЛИРНОЙ ЭМАЛИ В УСЛОВИЯХ МАЛОГО ПРОИЗВОДСТВА
    Written by: Герасимова Антонина Анатольевна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/19/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)
    Available in: Ebook