ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ЦВЕТ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ ЭМАЛИ
3асухина Л. 3., Заштовт В. Н., Орлова Л. Н.
В настоящее время при широком использовании эмалей в ювелирных изделиях значительное внимание уделяется интенсивным красным цветам. При разработке новых составов ювелирных эмалей возникла необходимость в получении ярких красных эмалей для сплавов марки ЗлСрМ 583-80.
Ранее проведенные во ВНИИювелирпроме работы показали, что режимы варки золотосодержащих эмалей влияют на их цвет. Изменяя режимы варки и последующей термообработки (наводки) можно получать прозрачные покрытия чистых красных и пурпурных цветов. Использование таких эмалей на низкопробных сплавах золота позволяет достичь высокохудожественного декоративного эффекта.
Температура наводки, зависящая от состава эмали, определяется температурой размягчения. Время и метод термообработки зависят от условий и режимов варки эмали. В зависимости от режимов предварительного термического изготовления (процесса варки) применяют три метода наводки:
Одновременно с выработкой — студка и снова нагрев.
Одновременно с отжигом — в случае варки стекол.
Специальный процесс наводки.
Для исследования оптимальных условий получения ярких рубиновых эмалей, разработанных во ВНИИювелирпроме, была выбрана эмаль, полученная на основе свинцовосиликатного стекла с добавлением в качестве красящих компонентов окиси эрбия и металлического золота. Варку эмали проводили в окислительной среде последовательно при температурах 1200, 1300, 1400° С в течение 1, 2 и 3 ч. Выработку осуществляли методом сухой грануляции. Охлажденную эмаль подвергали термообработке В течение 1,5, 3 и 6 ч при температуре 450° С, что соответствовало температуре ее размягчения. Наведенную эмаль наносили на пластинки из сплава золота марки ЗлСрМ 583-80 и обжигали при температуре 740 °С.
Для сравнения цветовых характеристик эмалевых покрытий образцы подвергали визуальному осмотру и спектрофотометрическим исследованиям. Характер кривых спектрального отражения позволяет судить о происходящих в эмали качественных и количественных изменениях в зависимости от режимов варки и термообработки. В данном случае спектрофотометрические кривые образцов имеют одинаковую форму, это свидетельствует о том, что химические процессы носят единый характер. А именно, наличие в составе стекла коллоидного золота в качестве красящего компонента отражено на кривых минимумом в области 550-610 мкм, присутствие окиси эрбия показано четко выраженным уступом в области 645-665 мкм.
Таким образом, различие в цвете определяется количественным отношением, т. е. по ширине и положению уступа на кривой. Экспериментальные данные показывают, что даже небольшое смещение минимума на кривой свидетельствует о существенном изменении цвета эмалевого покрытия.
Временные и температурные факторы при варке эмали и изготовлении эмалевого покрытия оказывают существенное влияние на цвет и прозрачность. Образцы эмалевых покрытий, полученных при различных условиях, значительно отличаются один от другого. Интенсивность окрашивания и прозрачность зависят от количества и вида выделившихся при этом коллоидных частиц золота.
На рисунке представлены спектрофотометрические кривые коэффициентов отражения исследуемой эмали на сплаве золота марки ЗлСрМ 583-80. Характер приведенных кривых позволяет судить о качественных и количественных изменениях в эмали в зависимости от режимов термообработки. При температуре варки 1200°С в течение 1 ч получаются эмалевые покрытия темно-сиреневого цвета с плохой прозрачностью. В покрытии преобладает дополнительный цвет, обусловленный окисью эрбия. По-видимому, при данном режиме варки в стекле образуется незначительное количество кристаллов золота в крупноагрегатном состоянии, служащих затем центрами кристаллизации в области высоких значений скорости роста кристаллов. Наводка в течение 1,5 ч также не дает положительных результатов, но при увеличении времени наводки до 6 ч улучшается прозрачность и изменяется цвет эмали: из сиреневой она становится темно-красной.
Изменение окраски покрытия свидетельствует об уменьшении размеров частиц золота при длительной наводке и указывает на возможность перекристаллизации коллоидного золота в данных условиях. На спектрофотометрических кривых это выражается в смещении минимума в коротковолновую область и уменьшении ширины уступа. Чем шире уступ, тем более интенсивный сиреневый оттенок имеет эмалевое покрытие.
При увеличении времени варки без последующей наводки поучаются эмалевые покрытия с хорошей прозрачностью. В данном режиме варки — t=1200° С; τ — 2 - 3 ч — создаются условия для образования агрегатных областей коллоидного золота крупных размеров, обусловливающих совместно с окисью эрбия сиреневый оттенок. В процессе наводки происходит перераспределение агрегатных областей с выделением частиц оптимальных размеров, придающих покрытию красный цвет. Такое перераспределение происходит с большой скоростью, зависящей от концентрации красящих частиц в начальный момент наводки. Поэтому дальнейшее увеличение времени наводки существенно не влияет на цвет покрытия.
При повышении температуры варки эмали до 1300 - 1400°С получают эмалевые покрытия пурпурного цвета в отличие от сиренево-красных цветов при варке низкотемпературной.
Эмаль, не прошедшая термообработку, на сплаве золота получается очень густого темного цвета. При непродолжительной термообработке эмали (1,5-3 ч) покрытия по цвету близки к чистому пурпурному. С помощью наводки в течение 6 ч можно добиться такого же густого темного цвета, как в эмалевом покрытии без наводки.
Из литературных источников известно [1], что изменение цветовых характеристик связано с оптимальными размерами (30-40 мкм) частиц золота, образующихся при данных режимах варки и наводки, и достаточно высоким количеством их в единице объема. Если частицы близки к оптимальным размерам и их в единице объема преобладающее большинство, стекло имеет чистый цвет. Если размеры частиц существенно отличаются от оптимальных, то эти частицы красителя придают эмали соответствующий цвет, присущий частицам разных размеров. Помимо изменения цвета, наличие разнородных частиц может способствовать снижению прозрачности эмали.
Таким образом, при данных режимах варки (температура 1300-1400°С, время 1 ч) и наводке в течение 1,5-З ч скорость образования микрокристаллов оптимальной величины, т. е. число микрокристаллов данного размера, образующихся в единице объема за единицу времени, способствует получению качественных эмалевых покрытий по цветовым характеристикам. При продолжительной варке (2-3 ч) и температуре 1300°С можно получить эмалевые покрытия чистых пурпурных тонов без наводки эмали.
Из вышеизложенного следует, что температура варки оказы¬вает существенное влияние на цвет эмалевого покрытия: при низких температурах получают красные цвета, а при высоких (1300-1400° С)—пурпурные. Важным фактором также является время варки золотосодержащей эмали. Продолжительная варка обеспечивает хорошую прозрачность эмалевых покрытий. При низких температурах варки режимы наводки эмали имеют сущест-венное значение для получения ярких красных цветов эмалевых покрытий с высокой прозрачностью. Если варку эмали производить при высоких температурах, то продолжительность наводки существенной роли не играет. Наводка в течение 1-1,5 ч позволяет получить более светлые пурпурные эмалевые покрытия, дальнейшее повышение времени мало изменяет коэффициент отражения.
Прогрессивные режимы варки и наводки способствуют более эффективному использованию золота при изготовлении золотосодержащих эмалей. Содержание золота как красящего компонента в исследуемой эмали в 6—9 раз меньше, чем в «золотых рубинах» № 3 и 5 Дулевского красочного завода. При этом оптические характеристики исследуемой эмали значительно выше.
ЛИТЕРАТУРА
1. Даувальтер А. Н. Хрустальные цветные и опаловые стекла. М., Гизлегпром, 1957.