Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние технологии эмалирования 13
1.1. Цветные художественные эмали и их применение 13
1.1.1. Основные приемы эмалирования 14
1.1.2. Химический состав и производство эмалей 15
1.1.3. Декоративные свойства эмалей 20
1.1.4. Оптические свойства эмалей 21
1.1.5. Технологические свойства эмалей 35
1.1.6. Технологический процесс нанесения эмали 63
1.1.7. Обжиги сцепление эмалей 64
1.2. Цвет в дизайне 67
1.2.1. Природа цвета 70
1.2.2. Количественная оценка цвета 71
1.3. Задачи работы 74
2. Методика изготовления образцов и создание цветовой палитры на основе выбранных стекломатериалов 76
2.1. Выбор материала основы 76
2.2. Подготовка поверхности металлической основы 77
2.3. Подбор экспериментального сырья 78
2.4. Подготовка стекломатериалов к работе 79
2.5. Решение задач цветового проектирования применительно к вопросам дизайна перегородчатых эмалей и разрабатываемых силикатных композиций силикатных экспериментальных эмалей 80
2.6. Подбор цветовой палитры в соответствии с заданными технологическими свойствами 83
3. Исследование физико-химических свойств экспериментальных эмалей и анализ возможностей их применения для изготовления перегородчатых эмалей 84
3.1. Исследование температуры плавления и растекаемости выбранных материалов 85
3.1.1. Нахождение температурного интервала обжига экспериментальных силикатных композиций 85
3.1.2. Определение температурных точек размягчения, образования капли и полного растекания экспериментальных эмалей 88
3.1.3. Определение интервалов обжига на различных этапах производства перегородчатых эмалей. Исследование характера расплавления экспериментальных эмалей в 15-и температурных интервалах 99
3.1.4. Выводы из экспериментов 103
3.2. Исследование химической стойкости экспериментальных силикатных эмалей 106
3.3. Исследование макроструктуры срезов экспериментальных эмалей 108
3.4. Исследование химического состава экспериментальных эмалей 112
3.5. Исследование абсолютной и сравнительной вязкости и растекаемости экспериментальных силикатных композиций и традиционных художественных эмалей 114
3.5.1. Исследование абсолютной вязкости силикатных экспериментальных эмалей 114
3.5.2. Исследование относительной вязкости и растекаемости силикатных экспериментальных эмалей 117
3.6. Исследование коэффициента линейного расширения экспериментальных эмалей 122
3.6.1. Определение числового значения температурного коэффициента линейного расширения 123
3.6.2. Сравнение экспериментальных и расчетных значений ТКЛР согласно химическому составу эмалей 126
3.7. Исследование твердости экспериментальных эмалей 127
3.8. Исследование прочности эмалевых покрытий с применением экспериментальных силикатных эмалей 129
3.8.1. Исследование прочности сцепления металлической основы и экспериментальных силикатных эмалей 129
3.8.2. Расчет прочности экспериментальных силикатных эмалей на растяжение и на сжатие 129
3.9. Выбор наиболее подходящих материалов и их примерных композиций для создания произведений декоративно-прикладного искусства в технике перегородчатой эмали 131
3.10. Исследование колориметрических характеристик экспериментальных эмалей 136
4. Влияние технологических параметров на свойства силикатных экспериментальных эмалей 141
4.1. Влияние технологических параметров на физико-химические свойства эмалевого покрытия 141
4.2. Влияние технологических параметров на оптико-декоративные свойства покрытий 146
4.3. Подбор технологических параметров и количественных соотношений исходных материалов в композициях силикатных экспериментальных эмалей 151
5. Примеры реализации результатов исследований 153
Заключение 156
Список использованной литературы 158
- Оптические свойства эмалей
- Определение температурных точек размягчения, образования капли и полного растекания экспериментальных эмалей
- Выбор наиболее подходящих материалов и их примерных композиций для создания произведений декоративно-прикладного искусства в технике перегородчатой эмали
- Примеры реализации результатов исследований
Введение к работе
Актуальность работы
Применение цветных художественных эмалей в качестве стеклообразного вещества, наплавляемого на металлическую поверхность, является одной из древнейших технологий в декоративно-прикладном искусстве.
Техника перегородчатой эмали возникла в средиземноморском бассейне в Греко-римский период и получила наивысшее развитие в Византийской империи. Искусство перегородчатой эмали также широко развивалось в западной Европе (провинция Лимож), где искусство эмали было известно еще с 5-го века до н. э. в виде кельтских выемчатых эмалей.
На дизайн средневековых перегородчатых эмалей большое влияние оказала техника инкрустации золотых ювелирных изделий полудрагоценными камнями, кусочками смальты и цветными пастами.
Позднее эту сложную и кропотливую технику вытеснила перегородчатая эмаль клуазоне (cloisonne), где также на металлическую пластину напаивались перегородки, но пространство между ними заполнялось цветными эмалями.
В настоящее время в распоряжении художников-эмальеров находится широкий спектр цветных художественных эмалей отечественного и импортного производства для создания произведений искусства: в сфере ювелирного дела, в рамках эмалевой живописи и декоративно-прикладного искусства.
Однако выпускаемые промышленностью горячие художественные эмали имеют ряд недостатков: существенные ограничения по возможностям получения декоративных эффектов, ряду физико-химических свойств, а также ограниченная номенклатура выпускаемых промышленностью эмалей. Поэтому применение новых композиций художественных эмалей и разработка технологий по их использованию является актуальной. Применение новых материалов эмалей на основе силикатных композиций смальты и бисера в качестве цветной горячей эмали позволит улучшить дизайн художественных изделий, снизить материальные затраты при производстве изделий в технике горячей эмали и придать новые потребительские свойства материалам, ранее не применяемым для этих целей.
Степень теоретической разработанности темы исследования
В процессе разработки силикатных композиций экспериментальных эмалей был проведен анализ следующей литературы:
по истории художественной эмали: Э. Бреполь, А. А. Гилодо, Т. А. Макарова, М. А. Неглинская, Е. Н. Некрасова, А. А. Титов, У. Хайдн;
по технологии эмалирования, производству, свойствам и составам эмалей: Э. Бреполь, В. В. Варгина, А. Петцольд, Г. Пёшманн, Л. З. Засухина, В. П. Клюев, И. Коцик, А. Г. Лацетти, М. Л. Нестеренко, В. А. Локшин, Г. Л. Мэттьюс, А. А. Пупарев, H. Maryon;
по химии стекла и эмали: А. А. Аппен, М. В. Артамонова, Н. М. Павлуш- кин, Н. А. Топоров, М. М. Шульц.
Результаты анализа отечественных и зарубежных литературных источников по технологии художественного и промышленного эмалирования показали, что вопрос применения новых материалов в качестве горячих эмалей практически не исследован.
Область исследования соответствует научной специальности 17.00.06 «Техническая эстетика и дизайн» (п.15. Способы декорирования и реставрации художественных изделий).
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является разработка новых материалов для художественного эмалирования с использованием силикатных композиций на основе смальты и цветного бисера.
В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие задачи:
исследование физико-химических и декоративных свойств силикатных экспериментальных эмалей по сравнению с выпускаемыми промышленностью цветными художественными эмалями;
разработка технологических параметров создания художественных изделий в технике перегородчатой эмали с использованием силикатных экспериментальных эмалей;
определение соотношений компонентов предлагаемых экспериментальных эмалей для получения заданных декоративных эффектов;
разработка технологических рекомендаций по применению силикатных экспериментальных эмалей в производстве художественных изделий.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются экспериментальные силикатные композиции на основе смальты и бисера, а также образцы экспериментальных силикатных покрытий на меди.
Предметом исследования являются физико-химические свойства, операции, действия, процессы, обеспечивающие применение силикатных экспериментальных эмалей для изготовления художественных изделий в технике перегородчатой эмали.
Научная новизна работы
-
-
Разработаны силикатные композиции на основе художественных стекол (цветных смальт и бисера), пригодные для использования в качестве цветной художественной эмали по меди и изготовления художественных изделий высокого качества.
-
Доказано, что разработанные силикатные композиции имеют высокие технологические и художественные свойства для создания художественных изделий в технике перегородчатой эмали, что позволяет расширить диапазон возможностей художника-эмальера и придать новые потребительские свойства уже известным материалам.
-
Установлены технологические параметры применения экспериментальных эмалей для создания художественных произведений в технике перегородчатой эмали по меди, которые допускают включение отдельных компонентов в виде кусков смальты, цветного стекла в поверхность цветового эмалевого слоя для создания сложных цветовых переходов, а также возможность использования их совместно с композициями классических горячих эмалей, что позволяет существенно расширить цветовую палитру художественных изделий.
4. Определены количественные соотношения компонентов силикатных композиций и выбраны температурные интервалы обжига разработанных композиций на разных стадиях изготовления перегородчатой эмали, в зависимости от размеров изделия.
Практическая значимость работы
-
-
-
Полученные эмалевые покрытия обладают повышенной химической устойчивостью, что позволяет применять химическую очистку медной поверхности от окалины (травление) при многократном обжиге изделия. Защищаемые эмалевые покрытия обладают повышенной плотностью по сравнению с известными эмалями за счет меньшей газонасыщенности, что улучшает технологические свойства эмалей.
-
Разработана методика получения эмалевых покрытий на основе силикатных экспериментальных эмалей, позволяющая расширить художественные приемы создания произведений искусства и объектов декоративно-прикладного искусства в технике перегородчатой эмали.
-
Разработанные композиции могут успешно применяться как в индивидуальном художественном творчестве, так и в серийном производстве. Их практическое применение минимизирует материальные затраты в процессе изготовления художественных изделий.
-
На основе предложенных силикатных композиций можно создавать индивидуальную цветовую палитру. По сравнению с художественными эмалями, выпускаемыми промышленностью, разработанные эмалевые композиции обладают повышенной экологичностью и являются более безопасными в работе.
-
Разработаны рекомендации по технологии использования силикатных композиций. Полученные результаты используются в учебном процессе для специальности ТХОМ. Разработанные технологии приняты к внедрению в производстве художественных и ювелирных изделий на предприятии «ООО «Велес».
Методология и методы исследования
В качестве методологической базы применялся системный подход, предполагающий комплексное рассмотрение предмета исследования. Для получения аналитических данных использовался метод сравнительного анализа. В работе использовались основные положения теории спектрофотомерии, примененные для получения количественных характеристик цвета экспериментальных эмалей. Обработка результатов проводилась методом математического анализа с использованием стандартных программ.
Экспериментальные исследования выполнялись с использованием муфельной печи СНОЛ-1,6.2,0.0,8/9-М1. Температуру измеряли с использованием электронного микропроцессорного измерителя-регулятора температуры ТРМ 1-Н.У.Р производства фирмы ОВЕН и термоэлектрического преобразователя типа ДТПКхх5 ТХА с классом допуска 2. Массу определяли с помощью лабораторных весов серии ВСЛ-2К/0,01 с ценой деления шкалы (дискретностью) 0,01 г и классом точности II (высокий). Исследования макроструктуры срезов эмалевого покрытия производилось с помощью оптического микроскопа «Neophot-32». Определение элементного состава образцов проводится методом электронно-зондового микроанализа. Чувствительность метода составляет ~ 0.1 вес. %. Цветовые характеристики исследуемых экспериментальных эмалей оценивали с помощью методов спектрофотомерии с использованием спектрофотометра фирмы GretagMac- beth Spectroeye. Характеристики микротвердости Исследование твердости экспериментальных эмалей производилось на автоматическом микротвердомере DM-8 фирмы AFFRI. Погрешность измерения ± 5,0 %. Исследования значений температурного коэффициента линейного расширения производилось с помощью автоматического дифференциального кварцевого дилатометра модели ДКВ-5.
Положения, выносимые на защиту
-
-
-
-
Предлагаемые в работе экспериментальные силикатные цветные эмали обладают достаточными технологическими свойствами и могут успешно применяться в технике перегородчатой эмали.
-
Использование силикатных композиций в художественном эмалировании существенно расширяет возможности художника-эмальера.
-
Применение экспериментальных силикатных эмалей позволяет получать декоративные эффекты, невоспроизводимые с помощью традиционных горячих эмалей.
-
Использование экспериментальных силикатных эмалей делает процесс эмалирования более безопасным для человека и окружающей среды.
Достоверность результатов и обоснованность основных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается применением современных методов исследования, тщательной обработкой и обобщением большого количества экспериментальных данных по изучаемой проблеме, публикациями и докладами, практическим участием в конференциях и выставках, апробацией в производственных условиях.
Апробация работы
По основным результатам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 5 статей - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.
Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научно-технических конференциях: Первая международная научно-практическая конференция вузов России «Развитие современного искусства: Наука и образование в области ювелирной промышленности» СПУТД, (СПб., 2007 г.); Вторая международная научно-практическая конференция вузов России «Развитие современного искусства: проблемы и перспективы дизайн- образования» СПУТД, (СПб., 2008г.); XVII международная молодежная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» ТПУ (Томск, 2011г.); региональный смотр-конкурс творческих работ студентов «Технология художественной обработки материалов». Диплом 1 -й степени в номинации «Научное исследование». Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (СПб., 2012).
Личный вклад автора
Все результаты исследований, изложенные в настоящей диссертации, получены самим автором при его непосредственном участии или под его руководством. Автор участвовал в постановке задач, проведении экспериментов, обработке и анализе результатов. Автору непосредственно принадлежит обобщение полученных данных, разработка методологических подходов и формулирование основных выводов.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 82 наименований, 6 приложений. Текст работы изложен на 167, страницах, содержит 36 рисунков, 26 таблиц.
Оптические свойства эмалей
К оптическим свойствам эмалей можно отнести следующие: показатель (коэффициент) преломления, блеск, глушение, цвет.
Показатель преломления. Для эмали показатель преломления играет важную роль при глушении. Кроме того, от величины показателя преломления зависит также блеск эмали.
Показатель преломления среды обычно определяют по отношению к. пустоте, показатель преломления которой равен единице.
Показатель преломления среды зависит от свойств этой среды и от длины волны падающего света. Чем больше длина волны падающего света, тем меньше показатель преломления. В связи с этим, когда говорят о показателе преломления данной среды, то имеют в виду ее показатель преломления для лучей определенной длины волны. Чаще всего пользуются значением HD , измеренным при длине волны D = 5 893 А, соответствующей желтой линии свечения паров натрия.
Блеск. Если на тело падают параллельные лучи света, то они либо отражаются (по закону: угол падения равен углу отражения) в определенном направлений, либо диффузно рассеиваются. Блеск тела вызывается зеркально отраженным светом и характеризуется коэффициентом зеркального отражения. Величина этого коэффициента г определяется отношением интенсивности зеркально отраженного света к интенсивности падающего
Отражательная способность (блеск) эмали тем больше, чем выше ее показатель преломления. Блеск эмали усиливают те компоненты состава, которые повышают ее показатель преломления. Особенно благоприятно действуют ТЮ2, РЬО, ВаО.
Отражение света поверхностью эмали зависит также от угла падения на нее света. Минимальное отражение получается при падении света по нормали (угол между лучом и нормалью к поверхности равен нулю) и растет с увеличением угла падения.
Большое влияние на блеск эмали оказывает состояние ее поверхности. Гладкая поверхность дает зеркальное отражение, а неровная вызывает диффузное рассеяние света. Глушение. Для эмалирования изделий из меди целесообразно использовать непрозрачные (заглушённые) эмали, так как при обжиге в диапазоне температур выше 700 С, образующийся на границе металл - эмаль слой закиси меди (куприта) красно-бурого цвета сильно искажает декоративные свойства прозрачных эмалей. Для этого при варке эмалей в стекловидный расплав добавляют специальные вещества — глушители.
Глушение вызывается рассеянием световых лучей. Интенсивность глушения зависит от разницы в коэффициентах преломления, размера и числа частиц глушителя (центров рассеяния), угла рассеяния и длины волны X падающего света.
Прохождение света через мутные среды. Мутными средами называют такие, в которых взвешены многочисленные очень мелкие частицы с иными, чем у среды, оптическими свойствами [10].
Типичной мутной средой является глушеная эмаль, в которой находятся частицы глушителей, имеющие другой, чем у эмали, показатель преломления.
Лучи света, падая на эмаль в одном направлении, частично отражаются от ее поверхности, частично проходят в эмаль и претерпевают многократное преломление и отражение, что вызывает рассеяние света.
Свет рассеивается благодаря явлениям преломления, отражения и дифракции, причем в мутных средах имеют места все эти три вида рассеяния света.
Светорассеяние, обусловленное преломлением, возрастает с увеличением разности между показателями преломления среды (эмали) и частиц, причем эта разность может быть положительной или отрицательной. Светорассеяние, обусловленное преломлением света, зависит от числа частиц (т.е. от степени дисперсности), так как с увеличением оптической поверхности растет и количество рассеянного света. Кристаллические частицы неправильной формы благодаря их большей поверхности вызывают более сильное рассеяние, чем частицы шарообразной формы.
Для глушения вследствие преломления справедлив закон Френеля (отнесенный к частице глушителя): _/0(я2-/іі) где /ft /ROT - интенсивности соответственно падающего и отраженного света; П], п2 - коэффициенты преломления соответственно стекла и глушителя.
Аналогичные зависимости наблюдаются и при рассеянии света путем отражения. Рассеяние увеличивается еще благодаря полному внутреннему отражению, имеющему место при выходе луча из оптически более плотной среды в менее плотную.
Если диаметр частиц мутной среды уменьшается до длины световых волн, то свет рассеивается вследствие дифракции. Рассеяние света, обусловленное дифракцией, с понижением степени дисперсности сначала возрастает, а затем уменьшается. При этом рассеяние является избирательным, т.е. величина рассеяния сильно зависит от длины волны, что используется при коллоидном окрашивании стекол. При глушении же диаметр глушащих частиц достаточно велик, и рассеяние обуславливается в основном вследствие преломления и отражения света, коэффициент рассеяния остается почти постоянным при любых длинах волн, подобно тому, как происходит рассеяние света в туманах или облаках.
Таким образом, помутнение прозрачной среды (глушение эмали) является сложным процессом.
Степень глушения эмали характеризуется коэффициентом диффузного отражения (отношением количества диффузно отраженного света к общему количеству падающего света).
Виды глушения эмали. Глушение эмали осуществляют двумя путями: введением глушителей в шихту и добавкой их при помоле эмали. В первом случае глушение эмали происходит за счет выделения глушащих частиц из расплава, во втором - оно является результатом малой растворимости глушителей в расплаве эмали при температуре ее обжига. Для глушения стекла в прежнее время применялся ряд соединений, главным образом фосфорнокислый кальций (костяная зола), окись олова, трехокись мышьяка, а также препараты сурьмы, гипс, тальк и другие материалы [12].
В настоящее время для глушения стекол применяются почти исключительно фтористые препараты, из-за их дешевизны и удобства в производстве стекол, а также хороших светорассеивающих свойств.
Глушение вследствие выделения глушителей из расплава. Большинство из известных глушителей (фториды, фосфаты, окислы сурьмы и мышьяка, двуокиси циркония и титана) вводят в шихту эмали. При температуре варки глушители растворяются в расплаве и только при соответствующей термической обработке они выделяются либо в виде окислов (Sb205, ТЮ2 и др.), либо в виде соединений (NaF, CaF2 и др.).
Определение температурных точек размягчения, образования капли и полного растекания экспериментальных эмалей
Задача этого эксперимента - определение трех наиболее характерных температурных точек поведения эмали при повышении температуры, - начала оплавления эмали ТІ (диапазон исследования №1), образования капли Т2 (диапазон исследования №2) и максимального растекания эмали ТЗ (диапазон исследования №3).
Наибольшее значение для изготовления перегородчатых эмалей имеет диапазон исследования №2 (Т2), так как он определяет минимальную температуру, при которой начинает происходить наплавление эмалевой массы на металл, поэтому выявление этого диапазона является основной задачей данного эксперимента.
Составы экспериментальных эмалей тонко размалывались в ступке и просеивались через сито с сеткой № 01 (размер стороны ячейки, 0,1мм). Растертый порошок переносился на стекло, смачивался небольшим количеством воды до образования теста, способного к формовке. Из образовавшегося теста формировались конусы размером 6-7 мм, которые подсушивались сначала при комнатной температуре, затем ставились на прямоугольный лист меди марки Ml, толщиной 0,3 мм, размером примерно 20/30 мм, и просушивались на куске слюды на разогретой керамической подложке до полного высыхания и затем помещались в печь на 3 минуты. Каждая партия образцов обжигалась с увеличением заявленной температуры в определенном диапазоне исследования (№1 - ТІ, №2 - Т2, №3 - ТЗ).
Для предварительного нахождения вышеуказанных температурных интервалов были отобраны два состава, - смальта зелено-голубого цвета С6 и голубой бисер №24. Эти составы имеют сходные значения расплавления с другими составами, предполагаемыми к использованию. Заявленная температура повышалась с интервалом 50 С начиная от 500 С, до 700 С, на 30 С от 700 С до 850 С и 20 С от 850 С до 890 С. Примеры пробников даны на рисунке 16.
Для более точного определения температурных интервалов силикатных композиций экспериментальных эмалей на основе смальты и бисера, а также их силикатных композиций был проведен эксперимент, подобный вышеописанному, но с использованием смальты и бисера различных цветов, и их двух- и трехкомпонент-ных композиций. Для отбора наиболее характерных силикатных композиций был произведен обжиг двух пробников, содержащих, как отдельные компоненты (Ш), так и их силикатные композиции (П2), подобранных по цветовым признакам, (силикатные композиции подбирались с учетом возможности создания на их основе перегородчатых эмалей по предпочтительным цветовым признакам).
Пробники представляли собой две пластинки толщиной 0,5мм из меди марки Ml, покрытые слоем контрэмали. После обжига контрэмали, поверхность лицевой стороны пробников очищалась механическим путем от окалины с помощью абразивной бумаги и помещалась в 5 % раствор лимонной кислоты для окончательной очистки. После этого, пластинки с лицевой стороны расчерчивались на равные поля, размером 10/10мм, для отдельных компонентов (П1), и 15 / 10мм для силикатных композиций (П2).
В таблицах 11 и 12 представлена цветовая раскладка пробников Ш и П2.
В соответствии с вышеуказанным порядком, в расчерченные поля закладывались составы экспериментальных эмалей в мокром виде с помощью шпателя. Составы закладывались вплотную друг к другу, без зазоров. Толщина эмалевого слоя в необожжённом виде составляла 1-1,5 мм. Пробники обжигались при заявленной температуре 840 С в течение 3-х минут в температурных диапазонах 821-848 С (П1) и 814-846 С (П2). Средняя температура обжига составила 830-835 С. Этот температурный режим был выбран, как средний для температуры начала образования капли для смальты и бисера.
Задача данного эксперимента - определить характер расплавления отдельных компонентов и силикатных композиций на основе смальты и бисера, относительно друг друга, при минимальной температуре обжига, достаточной для расплавления экспериментальных эмалей из состояния порошка на медной подложке.
На рисунке 17 представлены пробники Ш и П2 после обжига.
После визуального анализа результатов экспериментов, было выявлено, что, расплавление силикатных композиций (смальта + бисер) и (бисер + бисер) имеет похожий характер, однако силикатные композиции (бисер + бисер) при данной температуре образовали несколько более ровную поверхность, чем силикатные композиции (смальта + бисер). Визуальный анализ образцов с отдельными составами смальты и бисера выявил, что все образцы бисера имеют одинаковый характер расплавления с ровной, слегка выпуклой поверхностью. Образцы смальты имеют заметный разброс по характеру расплавления, таким образом, что в отдельных случаях наблюдается сплошное покрытие с неровной поверхностью, а в ряде случаев (3 образца - С13, СЮ, СП ) покрытие имеет заметные впадины и поры на границах ячеек. После остывания образцов наблюдалось растрескивание эмалевого слоя на основе однокомпонентных силикатных композиций. Составы же на основе силикатных композиций, как (смальта+бисер), так и (бисер + бисер), то 2-х и 3-х компонентные такого эффекта не обнаружили.
На основе данных экспериментов можно сделать следующие предварительные выводы:
- составы в виде силикатных композиций различных типов бисера или бисера и смальты обладают высокими прочностными характеристиками при наплавлений на металл;
- составы в виде силикатных композиций (смальта + бисер) имеют более усредненную температуру расплавления, чем смальта и бисер по-отдельности;
- исследованные составы в виде силикатных композиций (смальта + бисер) имеют сходные характеристики расплавления при заданном температурном интервале.
Исходя из вышеописанного эксперимента, можно заключить, что, для точного нахождения температурных интервалов ТІ, Т2 и ТЗ, достаточно выбрать не более трех-четырех образцов экспериментальных эмалей в виде двухкомпонентных силикатных композиций.
Для этих целей были отобраны четыре различных двухкомпонентных состава (смальта + бисер) различных цветов. Компоненты силикатных композиций по отдельности просеивались вышеуказанным образом, после чего из каждого компонента бралась навеска 0,5 г. Компоненты смешивались в равном количестве в пластмассовой емкости. В две другие емкости помещались компоненты по отдельности. Порошок смачивался небольшим количеством очищенной воды для получения тестообразной массы , как показано на рисунке 18.
Выбор наиболее подходящих материалов и их примерных композиций для создания произведений декоративно-прикладного искусства в технике перегородчатой эмали
В процессе подготовки к исследованиям была проделана предварительная работа по изучению возможностей использования цветных художественных стекол в качестве горячей эмали по меди. Эти исследования проводились на основе эмпирических данных. Основными критериями отбора материалов были следующие:
- доступность и более низкая стоимость по отношению к эмалям, выпускаемым промышленностью;
- цветовые характеристики, позволяющие решать поставленные колористические задачи при создании художественных произведений;
- сохранение яркого и насыщенного цвета после расплавления по поверхности металла;
- температура расплавления, достаточного для получения декоративного покрытия не выше 900 С;
- достаточная кроющая способность, обусловленная вязкостью расплава, позволяющая получать сплошное покрытие металла без трещин и пор;
- коэффициент линейного расширения стекла не должен заметно превышать коэффициент линейного расширения меди, для получения прочного сцепления на границе металл-стекло, то есть, при остывании изделия не должно происходить отслаивание или откалывание эмалевого слоя;
- химическая устойчивость полученного покрытия, позволяющая производить очистку меди от окалины в растворе лимонной кислоты.
Стоимость предлагаемых в работе материалов сопоставима со стоимостью отечественных цветных горячих эмалей производства Дулевского завода. Однако, как доказывает проведенные исследования, составы предлагаемых в работе экспериментальных эмалей имеют гораздо более широкие цветовые и технологические возможности для создания художественных изделий в технике перегородчатой эмали и допускают использование наряду с ними художественных эмалей, выпускаемых промышленностью.
С технологической точки зрения наилучшим образом себя зарекомендовали два материала: цветная художественная смальта отечественного производства и цветной бисер чешского производства. Однако, среди широкого диапазона существующих вариантов этих материалов, визуально различающихся по цвету и степени глушения, приходилось производить выборку по вышеуказанным критериям (пункты 2-6). Кроме того, цветные смальты и бисер имеют различный температурный диапазон плавления, затрудняющий применение этих силикатных композиций в качестве монокомпонентных покрытий на одном изделии.
Исходя из этого, было принято решение использовать эти материалы в качестве двух- и более компонентных силикатных композиций. Это позволяло уравнивать температуры расплавления смальты и бисера настолько, что их использование в одном изделии не представляло сложностей для получения декоративного покрытия. Кроме того, при обжиге двух- и более компонентных силикатных ком 133 позиций, как на основе (смальта + бисер), так и в случае (бисер + бисер), наблюдалось заметное улучшение прочности сцепления эмалевого покрытия с поверхностью металла, в то время как, при использовании в качестве эмали однокомпо-нентных силикатных композиций на основе бисера, зачастую наблюдалось отслаивание эмалевого слоя в виде крупных пластинок, что говорит о низкой прочности сцепления.
Использование же монокомпонентных эмалевых силикатных композиций на основе смальты, наряду с недостаточной растекаемостью при температурах 850 — 900 С, приводило в некоторых случаях также к сколам эмали, в результате недостаточной упругости смальты, или же слишком большой разности коэффициентов расширения смальты и медной основы. Двух- и более компонентные силикатные композиции изначально создавались в основном на основе близких оттенков исходных материалов.
Использование силикатных композиций на основе системы (смальта + бисер) и (бисер + бисер), позволяет также расширить палитру для создания произведений декоративно-прикладного искусства в технике горячей эмали путем получения различных оттенков и цветовых эффектов, невозможных при использовании классической горячей эмали.
Исходя из вышеперечисленных требований, а также из разработанных принципов цветового проектирования, были отобраны образцы смальты и бисера для создания цветовой палитры, достаточной для создания произведений декоративно-прикладного искусства в технике перегородчатой эмали. На основе этих образцов были сформированы силикатные композиции, состоящие как минимум из двух компонентов. В большинстве случаев компоненты смешивались в весовой пропорции 1:1, что было достаточно для получения нужного цвета. В ряде случаев, когда требовалось получить сложный оттенок, или когда этого требовали технологические особенности исходных материалов, такие, как температура плавления и вязкость, использовались 2-х и 3-х компонентные силикатные композиции в неравных весовых соотношениях.
В таблице 25 даны весовые доли компонентов экспериментальных эмалей наряду с цветовыми характеристиками исходных компонентов и полученных в результате смешения силикатных композиций экспериментальных эмалей.
Примеры реализации результатов исследований
На основе разработанных силикатных композиций экспериментальных силикатных эмалей была изготовлена серия украшений и декоративных панно в технике перегородчатой эмали, представленных на рисунках 32-37. Автор изделий -Емельянов А. Ю. Подробное описание технологического процесса изготовления изделий в технике перегородчатой эмали с применением разработанных силикатных композиций дано в приложении 6.
Представленные кулоны выполнены с применением предложенных в работе экспериментальных силикатных эмалей. Их дополнение промышленными эмалями позволяет добиться художественного эффекта невоспроизводимого при применении лишь промышленных эмалей. Использование различных соотношений силикатных композиций на основе смальты и бисера одной величины помола позволило получить сложные цветовые переходы и цветовые эффекты в виде мозаичной структуры эмалевого покрытия. В изготовлении кулона «Солнце» (рисунок 33) на последнем обжиге была применена белая эмаль производства Великобритании. Кулон «Цветок лотоса» (рисунок 34) покрыт на завершающем этапе прозрачной легкоплавкой эмалью для создания дополнительной глубины цвета. Кулон «Бастет» содержит включения цветной смальты, что позволяет получить контрастные цветовые переходы, не разграниченные перегородками.
Панно «Город Востока» (рисунок 35) и панно «Город» (рисунок 36) выполнены с использованием композиций экспериментальных эмалей различной величины помола исходного сырья и кусков смальты, вплавленных в эмалевый слой, что делает возможным создание декоративно-цветовых эффектов, практически недостижимых при использовании промышленных эмалей. Это позволяет полу чать сложные контрастные и дискретные переходы в пределах одной ячейки, ограниченной перегородками. Использование возможностей силикатных экспериментальных эмалей не только придает новые потребительские свойства уже известным материалам, но и значительно обогащает декоративные возможности эмалевой живописи. Оба панно на последних обжигах дорабатывались голубой и белой эмалью для получения дополнительных цветовых эффектов.
Результаты исследований физико-химических, технологических и декоративных свойств разработанных экспериментальных силикатных эмалей позволили сформулировать общие выводы по работе и перспективные направления развития темы:
Разработаны новые составы художественных эмалей, способные улучшить дизайн эмалированных изделий и не уступающие по совокупности своих свойств мировым аналогам.
Выявлены достоинства силикатных экспериментальных эмалей. Установлено, что по сравнению с выпускаемыми промышленностью художественными эмалями, силикатные экспериментальные эмали обладают следующими преимуществами:
- не содержат вредных и опасных для здоровья примесей и являются более экологичными;
- более высокой химической стойкостью, что существенно упрощает тех-нологический процесс изготовления перегородчатых эмалей, в частности, позволяет производить очистку непокрытых эмалью медных поверхностей в растворах органических кислот;
- большей плотностью, что способствует повышению прочности эмалевого покрытия и упрощает механическую обработку эмалированных изделий;
- являются более доступными по сравнению с ювелирными эмалями импортного производства; их применение является экономически целесообразным.
Декоративные свойства экспериментальных силикатных эмалей способны существенно расширить возможности художественного эмалирования при создании художественных изделий в технике перегородчатой эмали.
Технологические свойства предлагаемых экспериментальных эмалей для использования их в технике перегородчатой эмали по меди не уступают свойствам горячих художественных эмалей, выпускаемых промышленностью.
Разработана технология применения силикатных экспериментальных эмалей для создания художественных произведений высокого качества в технике перегородчатой эмали.
Предложен перечень рекомендаций по разработке и внедрению разработанной технологии в процесс производства художественных изделий. Апробация результатов работы подтвердила эффективность практического применения силикатных композиций экспериментальных эмалей.
Похожие диссертации на Разработка силикатных композиций для художественных эмалей
-
-
-
-
-
-
