ЭМАЛИ, 1) Тонкие стеклообразные
покрытия (финифть, стеклоэмаль), наносимые на изделия из металлов и их
сплавов и закрепляемые обжигом. Характеризуются высокой твердостью. коррозионной
стойкостью, износо- и жаростойкостью. По назначению эмали подразделяют на
техн. и художественные, по внешнему виду - на прозрачные и непрозрачные
(тушеные), белые и цветные.
Технические эмали наносят на изделия из чугуна,
стали, алюминия и сплавов легких металлов. Подразделяют на грунтовые и
покровные. Грунтовые эмали, содержащие 50-60% SiO2, 2-8% А12О3,
до 30% В2О3, 12-30% Na2О, 4-10% СаО и
др. оксиды (до 10 наименований), наносят на изделия первым, грунтовым слоем,
который хорошо сцепляется с металлом. Для усиления сцепления с металлом вводят
т. наз. оксиды сцепления - Со2Оз, Ni2O3,
MoO3.
Покровные эмали, наносимые на грунтовые,
подразделяют на непрозрачные (белые, окрашенные) и прозрачные (бесцв.,
окрашенные). Они содержат те же оксиды, что и грунтовые, и, кроме того,
SnO2, Sb2O5, ZrO2, TiO2,
фториды щелочных металлов. выполняющие роль глушителей (иногда эмали классифицируют
именно по составу глушителей). В состав окрашенных эмали входят также пигменты
(оксиды Мn, Сu, Со, Сr, Ni), люминофоры и др.
Технология произ-ва эмали включает: составление
шихты, содержащей разл. стеклообразующие материалы (кварц, кварцевый песок,
сода, поташ. мел, полевой шпат. глина. каолин. бура) и спец. добавки (см.
выше); плавление шихты [для фриттованных (предварительно сплавленных) эмали]
при температуре 1150-1450 °С до получения стеклянных гранул; размалывание гранул
до получения пудры (помол без воды) или устойчивого шликера (помол с водой
и смешивание со связующими компонентами). Устойчивый маловязкий шликер
обычно содержит 30-40% по массе воды, 5-10% глины, 0,1-0,5% электролитов
.сода и др.), огнеупорные наполнители. при необходимости, - 3-8% глушителей,
1-5% пигментов и орг. красителей. Нефтриттованные эмали получают размолом
(без плавления) в воде исходных материалов.
Шликер или пудру наносят на предварительно
подготовленную (обезжиренную, протравленную, очищенную песком) пов-сть
металла погружением, обливом, пульверизацией, электростатич. напылением,
электрофорезом и др. способами; пудру часто наносят напылением с помощью
вибросит на пов-сть, нагретую до 600-800 °С. Изделия, покрытые грунтовой
эмали, сушат в конвейерной сушилке при 150-180 °С, после чего в два слоя наносят
покровную эмаль. Каждый слой эмали обжигают отдельно в камерных, туннельных
и др. печах.
В зависимости от исходного состава оксидов
и температуры обжига эмали бывают легко- и тугоплавкими, в зависимости от фазового
состава покрытия - стеклообразными и стеклокристаллическими (ситаллизированными).
Оптимальные температуры обжига эмали для изделий из чугуна и стали: грунтовых - 850-980
°С, покровных - 800-920 °С; из алюминия и его сплавов -530-580 °С; из благородных
и цветных металлов -750-850 °С; из тугоплавких металлов и сплавов - до
1600 °С. Для получения качественных покрытий расплавленные эмали должны хорошо
смачивать металл; при этом вязкость расплавленной эмали не должна превышать
100 Па x с, а величина ее поверхностного натяжения - 300 Н/м.
На изделия, обработка которых при высокой
т-ре недопустима, эмали наносят дуговым или высокочастотным плазменным напылением
(т-ра пов-сти не более 200 °С).
Продолжительность обжига покрытия 3-4
мин для мелких изделий и до 30-40 мин для крупных; обычная толщина эмали 0,07-0,02
мм, в случае толстостенных изделий хим. аппаратуры - до 1-2 мм (2-3 слоя
грунтовой эмали и до 7 слоев покровной). Наличие большого кол-ва слоев способствует
релаксации возникающих при охлаждении напряжений, обусловленных различием
температурного коэф. линейного расширения эмали и металлов. Во избежание образования
дефектов эти напряжения не должны превышать 50-100 МПа для стеклообразных
эмали и 150-200 МПа для стеклокристаллических. Готовые покрытия иногда расписывают
красками на основе окрашенных оксидов или солей металлов.
Техн. эмали предназначены для увеличения
износостойкости разл. аппаратов в хим., пищевой и фармацевтич. промышленности,
эксплуатирующихся в агрессивных средах. Их наносят также на изделия бытового
назначения (посуду, холодильники, санитарно-техн. и электроосветит. аппаратуру),
некоторые архитектурно-строительные облицовочные детали, дорожные знаки и
пр.
Художественные эмали обычно наносят для украшения
изделий из цветных и благородных металлов. Содержат обычно те же оксиды,
что и техн. эмали Толщина эмалевого покрытия обычно не превышает 0,01 мм.
На ювелирные изделия эмалевые составы, в т. ч. многоцветные, накладывают
вручную. В зависимости от техники наложения и закрепления эмали наз. выемчатыми,
перегородчатыми, расписными, поливными, по рельефу, по скани и др.
эмали известна с глубокой древности (Др.
Египет), в Византии в 10-12 вв. использовалась при художественных работах
по золоту. на Руси известна с 11 в. Для покрытия изделий техн. назначения
применяют с кон. 17 в.
Лит.: Локшин В. Я., Технология эмалирования
металлических изделий, 2 изд., М., 1955; Технология эмали и эмалирования
металлов, 2 изд., М., 1965; Аппен А. А., Температуроустойчивые неорганические
покрытия, 2 изд., Л., 1976; Химическая технология стекла и ситаллов. под
ред. Н. М. Павлушкина, М., 1983.
И.Я.Гузман.
2) Эмалевые краски (лаковые краски) - суспензии
высокодисперсных пигментов и наполнителей в лаках.
При нанесении
на пов-сть образуют непрозрачную пленку, превращающуюся после высыхания
в лакокрасочное покрытие. по внешн. виду напоминающее стеклообр. эмаль
(см. выше).
В качестве пигментов в эмали используют цинковые,
свинцовые и титановые белила, охру, литопон, сажу, сурик, оксиды Сг и Fe,
орг. пигменты. в качестве наполнителей - тонкодисперсные порошки мела,
слюды, талька, каолин., А12О3, ВаСО3 и
др. Р-рителями (разбавителями) служат орг. вещества, не вызывающие хим. превращений
пленкообразователей и испаряющиеся в процессе высыхания, например спирты и
моноэфиры гликолей - для феноло-формальдегидных смол, углеводороды - для
алкидных смол и битумов, кетоны и сложные эфиры - для нитратов целлюлозы.
Другие компоненты -пластификаторы, сиккативы, стабилизаторы, диспергаторы,
ПАВ, матирующие добавки (напр., воски, А1-соли жирных кислот и кислот канифоли).
При введении спец. добавок, напр, бентонита или тонкодисперсного SiO2,
образуются обратимые коагуляционные (тиксотропные) структуры, благодаря
которым эмали утрачивают текучесть и могут удерживаться на вертикальных пов-стях.
Получают эмали диспергированием (перетиром)
тонкоизмельченных пигментов и наполнителей в пленкообразователе. Содержание
сухого вещества 25-60% по массе, отношение к кол-ву пленкообразователя от 3:1
до 5:1. Наносят эмали на специально подготовленную пов-сть или по грунтовкам
валиком, кистью, распылением либо др. способами (см. Лакокрасочные покрытия)в
неск. слоев (с сушкой каждого нанесенного слоя).
Формирование пленки эмали на пов-сти происходит
как в результате испарения растворителей при комнатной температуре, так и в результате
хим. взаимод. компонентов при разл., в т. ч. повышенных, температурах. Так, например,
пленкоооразование эмали на основе высыхающих алкидных смол происходит в результате
окислит. полимеризации пленкообразователя, полиэфирных смол - в результате
сополимеризации с мономерами, входящими в состав растворителей, эпоксидных
- в результате взаимод. с отвердителем, который вводят в композицию непосредственно
перед нанесением на пов-сть. Толщина эмалевых покрытий обычно не превышает
100 мкм, для тиксотропных эмали-350 мкм.
Покрытия обладают удовлетворит. атмосферостойкостью
(при правильном нанесении и сушке - до 4-6 лет), достаточно высокими декоративными
св-вами, медленно набухают в воде. Применяют эмали для получения защитных
и декоративных покрытий по металлу, дереву, пластмассе и др. материалам.
Лит.: Энциклопедия полимеров, т.
2, М., 1974, с. 10-30. См. также лит. при ст. Лакокрасочные покрытия
