ЭМАЛЬ

Содержание статьи

• Свойства.
• Состав.
• Применение.

ЭМАЛЬ, тонкое и прочное стеклообразное покрытие, наплавленное на поверхность металла. В качестве металла обычно используется сталь или чугун; медь, бронза, золото и серебро чаще покрываются художественной эмалью. Эмалевое покрытие на поверхности металла имеет свойства стекла, защищая металл от коррозии.

Нанесение стекла на металлы для украшения применялось уже за много веков до новой эры; образцы этого древнего искусства имеются во всех крупных музеях мира. Секреты клуазонне (перегородчатая эмаль), шанлеве (выемчатая эмаль), финифти и миниатюр были известны еще древним мастерам, однако только в 19 в. стекло научились наносить на чугун и сталь, что в конце концов привело к созданию современной эмалевой промышленности.

Свойства.

Эмалевые стекла отличаются от обычных стекол во многих отношениях. Их коэффициент теплового расширения должен быть немного меньше, чем у металла, на который они наносятся. Расплав эмали должен образовывать ровный сплошной слой и хорошо сцепляться с основой (металлом или предыдущим эмалевым покрытием). Физические, оптические и химические свойства эмалей изменяются в широких пределах. Прочность эмалей на растяжение обычно составляет от 280 до 350 МПа, модуль продольной упругости (модуль Юнга) – от 50 000 до 60 000 МПа, коэффициент теплового расширения – от 3Ч10^-5 до 3,5Ч10^-5.

Для каждого конкретного применения следует выбирать такое эмалевое покрытие, чтобы его свойства соответствовали ожидаемым условиям работы. В одних случаях наиболее важным свойством может быть внешний вид, блеск, цвет или белизна, в других – кислотостойкость, атмосферостойкость или механическая прочность. Эмаль на кухонной плите может не быть кислотостойкой, но должна выдерживать резкие перепады температуры и иметь приятный внешний вид. Напротив, цистерна для химреактивов должна быть предельно кислотостойкой, а ее внешний вид имеет второстепенное значение. Проверить кислотостойкость эмали в типичных домашних условиях очень просто: надо оставить каплю сока лимона на эмалевой поверхности на 15 мин, а потом, смыв ее, посмотреть, потерян ли блеск. Это очень чувствительный тест, поскольку сок лимона – весьма характерная агрессивная кислота, а его воздействие, даже небольшое, легко различимо глазом.

Эмалевые покрытия металлов могут иметь любой цвет, в том числе черный и белый. Цвет покрытия можно подбирать, и он устойчив, т.е. не исчезает и не меняется со временем. Можно получать как высокоглянцевые, так и матовые эмалевые поверхности.

Состав эмалевого покрытия на листовом железе

СОСТАВ ЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА ЛИСТОВОМ ЖЕЛЕЗЕ
Грунтовая эмаль		Покровная эмаль
Исходные материалы	Содержание, %	Исходные материалы	Содержание, %
Полевой шпат	30,80	Обезвоженная бура	22,80
Диоксид кремния	21,54	Пирофиллит	23,90
Бура	30,80	Диоксид кремния	9,40
Кальцинированная сода	9,24	Силикофторид натрия	10,70
Плавиковый шпат	4,08	Плавиковый шпат	5,80
Криолит	2,10	Оксид цинка	3,10
Оксид марганца	0,62	Карбонат кальция	1,20
Оксид кобальта	0,41	Силикат циркония	21,60
Оксид никеля	0,41	Нитрокарбонат натрия	1,50

Примеры состава эмалей для различных металлов

ПРИМЕРЫ СОСТАВА ЭМАЛЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Алюминий		Медь
Исходные материалы	Содержание, %	Исходные материалы	Содержание, %
Свинцовый сурик	37,0	Свинцовый сурик	50,5
Диоксид кремния	24,1	Нитрат натрия	11,3
Карбонат лития	5,1	Борная кислота	21,8
Карбонат натрия	14,4	Диоксид кремния	16,4
Карбонат калия	11,1
Диоксид титана	8,3

Цвета создаются различными добавками: оттенки синего – оксидом кобальта или меди, зеленого – оксидом меди, хрома или никеля, розового и темно-бордового – смесью оксидов хрома и олова, черный – смесью оксидов железа, никеля, марганца, кобальта и хрома.

Коэффициент отражения современных белых эмалей с добавкой карбоната магния всегда превышает 60% и, как правило, составляет от 70 до 80% для чисто белого цвета. Могут быть также получены голубовато-белый и желтовато-белый цвета.

Состав.

Состав эмали выбирается в зависимости от химической природы металла, на который она наносится, и назначения эмалированного изделия. Типичные составы эмалей для трех различных по своим свойствам металлов приведены в таблицах. На железо эмали обычно наносятся в форме двух покрытий – грунтового и покровного. Первое (грунтовое) покрытие часто содержит кобальт и имеет темно-синий цвет. Кобальт усиливает сцепление эмали с железом. Состав покровного покрытия обычно выбирается так, чтобы оно было непрозрачным (глухим) и таким образом скрывало цвет грунтового покрытия.

Температура обжига эмалей на железе обычно составляет ок. 815° С, на меди – примерно 950° С, на алюминии – ок. 540° С.

Применение.

Области применения эмалей чрезвычайно разнообразны; в самом общем виде их можно разделить на бытовую, промышленную и архитектурную группы. К бытовой группе относятся такие предметы, как кухонные плиты, холодильники, кастрюли, ванны посудомоечных машин, кухонные раковины, стиральные тазы, купальные ванны, а также великое множество других предметов, среди которых – камины, мусоросжигатели, вентиляторы и т.д. Промышленная группа включает рекламные вывески, дорожные знаки, резервуары и хранилища, оборудование парикмахерских, больниц, магазинов и многие другие предметы. Архитектурная группа включает бензоколонки, сборные дома, фасады магазинов, кровельные материалы и декоративные знаки.