Emalia zwana dawniej przez polskich złotników „szmalcem”10-1 to technika dekoracji wyrobów metalowych najczęściej złotych, srebrnych lub miedzianych, z użyciem cienkich szklistych powłok. Powłoki te są sproszkowaną mieszaniną minerałów takich jak piasek, kreda, glina oraz topików, czyli tlenków m.in. ołowiu, potasu (saletra potasowa), sodu (boraks), a także pigmentów, stapianych razem w specjalnych piecach w temperaturze od 750 do 900oC.
Technika ta znana jest od dawna, już w starożytnym Egipcie, a nawet wcześniej w Chinach, zdobiono szkliwem przedmioty artystyczne wykonywane z metali szlachetnych. Emalia jest bardzo często łączona ze złotnictwem oraz grawerstwem.
W uproszczeniu emalię możemy określić jako mieszaninę trudnotopliwych związków szkłotwórczych z łatwo topliwymi.
Poza funkcjami dekoracyjnymi emalia także stanowi doskonałe zabezpieczenie antykorozyjne. Jest także odporna na działanie czynników atmosferycznych, nie ulega chemikaliom takim jak kwasy i zasady oraz żrącym gazom.
Rodzaje emalii
Emalie stosowane w złotnictwie można zasadniczo podzielić na dwa rodzaje. Pierwszym z nich są emalie przezroczysta, a drugim emalie nieprzezroczysta – kryjące.
Emalie nieprzezroczyste uzyskiwane są poprzez dodanie do mieszaniny tlenku cynowego lub trójtlenku arsenu (arszenik). Można je otrzymać także po dodaniu związków fluoru i kwasu fosforowego, a także przez dodanie popiołu z kości do uprzednio przygotowanej bezbarwnej mieszaniny podstawowej.
Emalie barwne przezroczyste i nieprzezroczyste otrzymuje się poprzez dodanie środków barwiących oraz ponowne przetopienie uprzednio przygotowanej mieszaniny bezbarwnej, nazywanej osnową.
W tabeli przedstawiono przykładowe składniki osnowy dla dwóch typów emalii.
Tabela. Składniki osnowy do emalii przezroczystej i nieprzezroczystej.
Możliwe jest także otrzymanie przezroczystej emalii o bardzo niskiej temperaturze topnienia, gdzie procentowo przeważa tlenek ołowiu, a w miejsce tlenku potasu używa się tlenku tytanu. Wówczas to skład procentowy mieszaniny przedstawiono w tabeli poniżej.
Tabela. Składniki łatwo topliwej emalii przezroczystej.
Dodanie do osnowy podanych w tabeli poniżej środków barwiących umożliwia uzyskanie barwnych emalii.
Tabela. Wybrane środki barwiące i barwy emalii.
Parametry techniczne emalii
Emalia o dobrych parametrach technicznych czyli spełniającą wymogi dobrej jakości, powinna spełniać niżej wymienione kryteria;
być niskotopliwa, tj. topić się w temperaturze poniżej 800oC, a dla aluminium poniżej 600oC,
charakteryzować się wytrzymałością chemiczną konieczną w procesie trawienia,
mieć dobrą przyczepność do podłoża,
mieć wysoki połysk oraz czystą i jaskrawą barwę.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej emalii osiąga bardzo duże wartości i powinien on być zbliżony do wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej metalu.
Jego zbyt duże lub zbyt małe odchylenie, od współczynnika rozszerzalności cieplnej metalu, jest przyczyną powstawania w czasie stygnięcia emalii zjawiska jej odwarstwienia od powierzchni metalu.
Generalną zasadą jest taki dobór związków szkłotwórczych z łatwo topliwymi, by podczas stygnięcia i krzepnięcia, nie występowało zjawisko ich częściowego wydzielania – krystalizacji. Ma to zazwyczaj miejsce, gdy przeważają składniki trudnotopliwe i lenki krzemu. Jednocześnie nadmiar związków niskotopliwych takich jak tlenki potasu i sodu, zmniejszają odporność emalii, powodując jej spękania i rozpuszczanie się w kwasach, a nawet w gorącej wodzie.
Tlenki ołowiu w nadmiarze obniżają twardość emalii. Jednak umiejętnie dodane w stopie z krzemowymi oraz borowymi solami, tworzą zadowalająco trwałe, połyskliwe o jaskrawych barwach i łatwo topliwe emalie.
Ogólnie należy pamiętać, iż tlenki: ołowiawy, potasu i sodu, zmniejszają temperaturę topnienia emalii ale obniżają jej odporność na czynniki zewnętrzne. Natomiast tlenki: krzemu (kwarc lub szkło kwarcowe), glinu i manganu, zwiększają temperaturę topnienia i wytrzymałość powłoki.
Koniecznym jest też właściwy dobór metalu na którym kładziona będzie emalia. Metal ten musi mieć temperaturę topnienia wyższą od temperatury topnienia emalii, a jego współczynnik rozszerzalności cieplnej, musi być podobny do współczynnika emalii. Najlepiej te warunki spełniają złoto i miedź oraz w minimalnie mniejszym zakresie srebro.
Zasadnicze zabiegi emalierskie
Zabieg emaliowania można podzielić na trzy fazy; przygotowanie przedmiotu do emaliowania, nakładanie emalii i w końcu wypalanie emalii.
Obecnie stosuje się zazwyczaj emalie gotowe, produkowane przez wyspecjalizowane w tym zakłady.
Do lutowania wyrobów pokrywanych emalią używane są luty specjalne, tzw. emalierskie o dużej twardości. Przykładowo dla złota próby 0,750 stosuje się lut o próbie 0,583, a dla złota próby 0,583 stosuje się lut o nieznacznie obniżonej temperaturze topnienia.
Punkty łączeń należy bardzo precyzyjnie dopasować do siebie, a lutowanie musi być tak szczelne, by sprawdzane lupą było pozbawione wad. Po lutowaniu, miejsca spojone czyści się starannie z naddatku lutu. Ma to szczególnie duże znaczenie w przedmiotach przeznaczonych do pokrywania emalią przezroczystą.
Zaleca się by wyroby przewidziane do emaliowani, były lutowane w jak najmniejszej ilości miejsc.
Bardzo duża część wyrobów emaliowanych jest następnie grawerowana. Ogół operacji grawerskich musi być wykonywany z wielką uwagą. Żłobione zagłębienia należy wykonywać tak, by zagłębienia były łagodne i regularne, aby nie powodowały odpryskiwania nawet dość grubej warstwy emalii. Ich głębokość powinna mieć nie więcej niż pół milimetra. Grubość podkładu metalowego powinna wynosić, co najmniej tyle ile grubość warstwy emalii.
Szlifowanie emalii prowadzi się specjalnym pilnikiem ściernym, zawsze na mokro stosując do tego wodę. Wykonuje się je takim samym sposobem jak metale, aż do całkowitego wygładzenia powłoki szkliwa. Następnie wykorzystuje się piaskowanie ziarnem mniejszym niż korund albo karborund. Sprawdzenie wygładzenia powierzchni emalii prowadzone jest lupą. Po zauważeniu porów, wypełnia się je szkliwem i następnie poddaje zabiegowi topienia.
Połysk emalii daje się wzmocnić polerując ją różem polerskim.
Techniki i odmiany emalii
W zależności od sposobu nakładania i przygotowania powierzchni pod emalię, wyróżnia się wiele techniki i odmian emalierskich.
Rezultat dekoracyjny otrzymać można przez użycie niewielkiej ilości emalii w ściśle określonych fragmentach struktury wzoru, uzyskując barwne obszary na tle metalu, jest to wówczas technika żłobkowa.
Kiedy emalia jest zasadniczym elementem ozdobnym, a metal wykorzystywany jest do rozgraniczenia barwnych płaszczyzn i tworzenia konturu wzoru, mamy odczynienia z techniką komórkową.
Natomiast w technice korpusowej metal stanowi tylko konstrukcję nośna formującą wygląd przedmiotu, a emalią pokrywa się całą jego powierzchnie.
10-1Od niemieckiego „schmelz” pochodzącego znowuż od włoskiego „smalto”.
