Menu

О НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВАХ ЮВЕЛИРНЫХ ЭМАЛЕЙ

Засукина Л. 3., Обухова И. Б.


Все чаще древнее искусство эмалирования находит применение при изготовлении самых современных изделий. В настоящее время эмали начали использовать для расширения выразительных средств в области ювелирного производства. Возрастающая потребность в высокохудожественных изделиях из эмали дает возможность создавать ювелирные украшения с совершенной цветовой гаммой, отлично сочетающейся или констрастирующей с цветом металла или камня.

Однако исследования свойств ювелирных эмалей в зависимости от состава до настоящего времени не проводились. Имеется лишь небольшое количество работ, описывающих некоторые технологические особенности применения ювелирных эмалей [1, 2, 3, 4], а также несколько работ, указывающих на составы эмалей для драгоценных металлов [4, 5].

Целью данной работы является изучение свойств ювелирных эмалей (отечественных и зарубежных) таких как коэффициент термического расширения, химическая устойчивость, растекаемость, вязкость в определенном интервале температур, поверхностное натяжение, интервал обжига, цвет, блеск, кристаллизационная способность и др. Эти свойства определяют красоту и качество изделий.

Известно, что эмаль — легкоплавкое стекло, которое в виде тонкого слоя наплавляется на металл. Ювелирные эмали представляют собой многокомпонентные стекла сложного состава, что обуславливается многочисленными требованиями, предъявляемыми к ним, в частности: эмали должны обладать коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения золота, серебра или их сплавов; химической устойчивостью, обеспечивающей эмалям, неизменность цвета и блеска в процессе обработки в минеральных кислотах и в эксплуатации; хорошей растекаемостью, вязкостью и смачивающей способностью, обуславливающих формирование эмалевого слоя; достаточно высокими механическими характеристиками; красивым внешним видом — чистым цветом, высоким блеском и игрой.

Для эмалирования изделий из золота и серебра применяются в основном свинцовые силикатные эмали, которые разделяются на две группы: прозрачные (бесцветные или окрашенные) и заглушенные (белые и цветные). Каждая из групп имеет одинаковый основной состав (табл. 1) [4],

Таблица 1

Составы эмалей для золота и серебра

Компоненты Эмали прозрачные Эмали заглушенные
Золотой рубин Цветные Белая Цветные
SiO2 38,1 39,4 31,4 31,4
SnO2 0,5 - - -
As2O3 1,2 1,2 5,2 5,2
B2O3 1,7 0,4 1,7 1,7
Sb2O3 0,5 - - -
PbO 42,5 43,2 54,4 54,4
K2O 14,8 15,6 6,5 6,5
Na2O 0,7 0,2 0,8 0,8
Сумма 100 100 100 100
Au 0,03-0,07 - - -
Mn2O3 0,5 - - -
Co, NiO, Cr2O3 - 0,1—3,0 - 0,1-0,5
CuO - 0,1-0,5 - -

Окрашенность прозрачной или заглушенной эмали зависит от присутствия молекулярных красителей CoO, CuO, NiO, Mn2O3, Cr2O3. Эмали, окрашенные колоидным золотом («золотые рубины»), несколько отличаются по составу от других цветных эмалей.

Заглушенные эмали получают за счет применения трехокиси мышьяка.

Для придания особого цвета, оттенка или игры в ювелирные эмали добавляют микропримеси элементов, влияющих на оптические свойства эмали. Так, в составе некоторых итальянских эмалей, анализ которых был сделан по спектральному методу, были обнаружены следы Ag, Au, Ti, Zr, Mg.

Качество и внешний вид эмалированного изделия во многом зависит от свойств эмали и от согласованности этих свойств между собой.

В частности, необходимым условием является высокая растекаемость ювелирных эмалей и устойчивость их к растворам, применяемым для отбела металла. Известно [4], что согласование этих двух свойств наиболее трудно достижимо.

Нами проведено исследование этих свойств для нескольких эмалей, изготовленных на Дулевском красочном заводе.

Химическую устойчивость определяли по методике, описанной в технических условиях на ювелирные эмали [6].

Растекаемость (плавкость) определяли по методу растекания капли на керамической пластине [7].

Коэффициент термического расширения измеряли на дилатометре конструкции Государственного института стекла.

Установлено (табл. 2), что рубины № 3 и 5, имеющие одинаковый основной состав, резко отличаются между собой по химической устойчивости и растекаемости. В меньшей степени эти эмали различаются по коэффициенту термического расширения (см. рис.). Однако, температуры размягчения их (Tg) отличаются на 50—60° С.

Рис. 1. Кривые термического расширения эмалей «Золотой рубин» № 5 (кр. 1) и № 3 (кр. 2)

Таблица 2

Свойства ювелирных эмалей

Группы эмалей № эмалей Химическая устойчивость Растекаемость Коэффициент
термического
расширения,
α . 10-7 1/град
Потеря веса, %
1 варка 2 варка
Золотые рубины 3 17,03 - 1,23 117,8
5 4,65 5,15 1,06 117,2
Прозрачные 32 17,47 - 1,49 107,0
41 23.03 - 1,54 110,5
83 20,21 - 1,54 101,0
114 22,28 - 1,65 108,0
120 26,76 - 1,48 116,5
125 19,03 10,25 1,54 106,5
Непрозрачные 31 5,45 - 1,13 10,5
34 0,53 2,06 1,09 98,0
60 2,38 - - 112,5
85 1,23 - 1,0 110,0

Все исследованные прозрачные эмали имеют очень низкую химическую устойчивость. Потери веса при воздействии 3% НNO3 намного (в 4—5 раз) превышают значения потерь веса, требуемые техническими условиями на ювелирные эмали. При этом прозрачные эмали отличаются очень высокой растекаемостью и низкой температурой размягчения (табл. 2).

Непрозрачные эмали обладают сравнительно высокой устойчивостью к кислоте, однако одна эмаль от другой резко отличаются по потере веса. Даже одна и та же марка эмали, но разной варки (эмаль № 34) изменяется по кислотоустойчивости от варки к варке в 4 раза (табл. 2).

Такое различие объясняется, повидимому, нарушением режимов варки и составов эмалей при их производстве.

Вышеуказанное обстоятельство вносит ряд трудностей при использовании эмалей в ювелирной промышленности.

При этом требуется тщательное изучение свойств каждой варки эмали, я также изучение согласованности ее свойств с эмалями других цветов, что не всегда можно осуществить в производственных условиях.

Применение драгоценных металлов предъявляет высокие требования к эмалям, которые должны обладать гарантированным качеством.

Настоящая работа, направленная на изучение физико-химических и оптических свойств отечественных и зарубежных ювелирных эмалей, будет продолжена с целью получения широкой палитры эмалей с определенными физико-химическими свойствами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hasenohr C, Email, s. 13, 1962.

2. Селиванкин С. А. Производство ювелирных изделий, Госторгнздат, 1951.

3. Lang K. Keramische Zietschrift, 1955, 7, JSTs 1.

4. Варгин В. В. и др. Эмалирование металлических изделий. Л.,Машгиз, 1962, 440—452.

5. Орлов Е. И. Глазури, эмали, керамические краски и массы, Л., 1937.

6. Эмали ювелирные. Технические условия. ТУ РСФСР 17-3147-69 (Сейчас ТУ 2366-011-00303835-95).

7. Лебедева Л. П. В сб. «Эмали и эмалирование металлов». Л., ЦБТИ, 1967, стр. 225.


ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА ТИГЛЯ НА СВОЙСТВА ЮВЕЛИРНЫХ ЭМАЛЕЙ

Зайцев В. Н., Засухина Л. 3., Орлова Л. Н„ Александрова Г. И.


Для эмалирования изделий из сплавов золота, серебра и меди в ювелирной промышленности применяют, в основном, свинцово-силикатные эмали [1]. Однако ассортимент ювелирных эмалей, существующих в настоящее время, очень мал, в палитре преобладают темные тона, поэтому при нанесении таких эмалей на сплавы золота и серебра пропадает цвет металла. К тому же, лишь немногие из существующих эмалей на всех применяемых сплавах металлов получаются яркого, хорошего цвета.

Обычно эмали, окрашенные СuO, Fе2О3, Мп2О3, варят в два приема. Сначала при температуре 1350-1400 oС получают расплав, затем его выливают в холодную воду, сушат и проводят вторичную варку, добавляя краситель и небольшое количество шихты. Температура вторичной варки — 1250-1300oС. Этим методом было сварено четыре исследуемых эмали. Основой служили свинцово-силикатные составы с содержанием окиси свинца (РЬО) 35-45 вес.%. Варку каждой эмали производили в кварцевых и корундизовых тиглях.

При определении влияния материала тигля на качество эмали изучали следующие свойства эмали: химическую устойчивость по отношению к 3%-ной азотной кислоте, плавкость методом растекания капли и интервал обжига в градиентной печи.

Как показали результаты исследований, эмали, сваренные в корундизовых тиглях, обладают лучшей химической устойчивостью и, соответственно, большей тугоплавкостью, чем эмали, сваренные в кварцевых тиглях (табл.).

Таблица

№ эмали Потери веса (после выдерживания в 3%-ной НN03 в течение 24 час, %) Плавкость Интервал обжига, град.
Корундиз Кварц Корундиз Кварц Корундиз Кварц
2 22,3 26,7 1,15 1,20 760—860 760—840
104 10,8 27,3 1,00 1,20 780—880 760—840
105 25,8 28,7 1,18 1,34 740—820 740—820
108 7,0 12,7 0,98 1,05 740—840 740—840

Сопоставляя данные по химической устойчивости, плавкости эмалей с температурой их обжига, можно сделать вывод, что ювелирные эмали лучше всего варить в корундизовых тиглях. Однако в некоторых случаях эмали, сваренные в корундизовых тиглях, значительно уступают по яркости и блеску эмалям, сваренным в кварцевых тиглях. Особенно сильно сказывается влияние материала тигля на цвет эмалей, окрашенных окисью кобальта или двуокисью марганца (эмали № 104 и 2). Так как для ювелирных эмалей цвет имеет первостепенное значение, то варить такие эмали следует в кварцевых тиглях. Однако при промышленном производстве эмалей желательно применять корундизовые или шамотные тигли как более экономичные.

Следующим этапом работы были поиски замены кварцевых тиглей. Установлено, что благоприятные результаты получают при варках эмалей в корундизовых или шамотных тиглях, предварительно облицованных бесцветным тугоплавким стеклом. Такие эмали, по химической устойчивости лишь немногим уступающие эмалям, сваренным в корундизовых тиглях, обладают ярким цветом и блеском, присущим эмалям, сваренным в кварцевых тиглях.

Эмали, окрашенные окисью меди (№ 105 и 108), имеют стабильную окраску при варке как в кварцевых, так и в корундизовых тиглях. Как следует из данных таблицы, влияние материала тигля на физико-химические свойства таких эмалей также менее значительно. Поэтому варить эмали, окрашенные окисью меди, можно как в кварцевых, так и в корундизовых тиглях.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что можно получить более качественные эмали, а кроме того, расширить ассортимент тиглей, применяемых при варке ювелирных эмалей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Брэполь Э. Теория и практика ювелирного дела. Л., «Машиностроение», 1973.

2. Справочник по производству стекла. Т. 2. М., Госстройиздат, 1963.

3. Лозова Э. И., Юдин Н. А. Обесцвечивание cвинцово-кремнеземистых стекол.— Сб. «Производство и исследование стекла и силикатных материалов». Ярославль, 1973.