Emaillieren
Unter Emaillieren versteht man das Aufbringen eines fest haftenden
anorganischen-oxidischen Überzugs (der sogenannten Emaillierung) in einer
oder mehreren Schichten auf Metall oder Glas. Nach DIN 50902 ist Emaillieren das
Aufbringen von glasig-silicatischem Materials (des Emails) auf ein
vorbehandeltes Metall. Auf ein zunächst aufgeschmolzenes Grundemail werden
ein oder mehrere Deckschichten aufgebracht.
Emailfritte: Unter Emailfritte wird das durch – in der Regel
nicht völlig homogenisierende – Schmelzen oder Sintern eines
Rohstoffgemenges entstandene, abgekühlte (abgeschreckte), meist glasig
erstarrte und inhomogene Email verstanden. Die Emailfritte fällt je nach
Technologie in Form von Granalien, Flocken oder Schuppen an. (Größe von
Emailfritten < 10 µm).
Emailschlicker: Der aus der Mühle kommende Schlicker stellt
eine Dispersion mit sahniger Beschaffenheit von Feststoffen (Fritte, Ton, z.
T. Quarz) in Wasser mit gelösten Salzen dar.
Bestandteile des Emails: Je nach Anwendung und Verfahren
setzt sich ein Email in unterschiedlichen Konzentrationen aus den folgenden
Stoffen zusammen: Quarz, Feldspat, Soda, Borax, Haftoxide, Flussspat,
Oxidationsmittel, Kryolith, Trübungsmittel.
Wird ein Werkstück mit
einer Emaillierung beschichtet, wird dadurch seine Oberfläche wirksam vor
Korrosion, Oxidation und Verschleiß geschützt, Gleiteigenschaften sowie
Isolationsfähigkeit verbessert sowie die Hitze-, Säure- und
Laugenbeständigkeit des Bauteils erhöht. Außerdem dient eine Emaillierung
oft optischen Gesichtspunkten (Dekor).
Grundoperationen zur Emaillierung
Emaillieren ist ein relativ aufwendiges Verfahren, das nur von Experten mit der
richtigen Ausrüstung durchgeführt werden kann. Es umfasst folgende
Arbeitsschritte:
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Herstellung der Emailfritte aus den Rohstoffen:
Quarz, Feldspat und Soda werden zusammen mit den anderen Bestandteilen
gemahlen und vermischt. Dem anschließenden Schmelzen der Mischung in
einem Trommel- oder Konti-Ofen bei etwa 1200° C folgt ein rasches
Abschrecken der Schmelze in Wasser oder zwischen gekühlten
Stahlrohren.
-
Vorbehandlung der Oberfläche des Werkstückes: Die
Bedingung einer absoluten Sauberkeit der Oberfläche für eine
einwandfreie Emaillierung wird durch eine Nassbehandlung in Bädern in bis
zu 14 (!) Arbeitsschritten erreicht. Im Wesentlichen handelt es sich um
Entfetten, Beizen (z. B. mit 10%iger Schwefelsäure), Nachfetten, dem
Tauchen in ein Nickelbad (bei einer Einschichtemaillierung), das
Passivieren mit 3 bis 5%iger Natriumnitrid-Lösung und dem abschließenden
Trocknen. Die Abfolge der Arbeitsschritte ist in modernen Anlagen
automatisiert. Die genauen Zusammensetzungen der Bäder, ihre
Aufeinanderfolge und Funktionen sind von den Trägerstoffen abhängig.
Gusseiserne Werkstoffe werden häufig nur trocken geputzt und
sandgestrahlt.
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Herstellung des Emailschlickers: Emailfritte, Ton,
Farbkörper und Trübungsmittel werden zusammen, meist nass, in
Kugelmühlen vermahlen. Durch die anschließende Hinzugabe eines
Stellmittels, welches die Fließeigenschaften des Versatzes verbessert,
entsteht der fertige Emailschlicker.
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Emailauftrag auf den Trägerstoff: Hierzu gibt es zwei
unterschiedliche Verfahren.
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Beim Nassauftragen (mit Emailschlicker) wird der
passend eingestellte Schlicker durch Tauchen, Fluten, Begießen oder bei
Hohlkörpern durch Hereinsaugen mittels Vakuum direkt auf die zu
emaillierende Oberfläche aufgebracht.
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Trockenemaillierung (mit Frittenpuder) war bis vor
wenigen Jahren fast ausschließlich der Emaillierung von Graugussteilen
vorbehalten. Das Emailpulver wird je nach Verfahren heiß oder kalt
aufgestäubt, aufgeblasen, mittels Aufbau eines elektrostatischen
Feldes aufgebracht oder das Werkstück selbst wird in den Puder getaucht.
Mit der Trockenemaillierung entstehen sehr glatte und hochglänzende
Emailschichten.
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Emailbrand: Nach dem Auftragen der Emaillierung wird
das Werkstück in einem Kammer- oder Durchlauftunnelofen bei ca. 780° C bis
900° C (Stahlbleche und Gusswerkstoffe) gebrannt. Die Brenndauer richtet
sich nach der Größe des Werkstückes und beträgt in der Regel zwischen 10 und
30 Minuten. Nach dem ersten Brennen erfolgt die Kontrolle der Beschichtung
und eventuell das Anbringen eines Dekors bevor eventuell (je nach
Emailsorte) noch ein zweiter Brand erfolgt.
Schichtaufbau
Hinsichtlich des Schichtaufbaus einer Emaillierung wird unterschieden
in:
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Konventioneller Emaillierung bei der zuerst das
Grundemail aufgebracht, getrocknet und eingebrannt wird. In einem
zweiten Verfahrensschritt erfolgt der Auftrag und Einbrand der
Deckemaillierung.
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Direktemaillierverfahren: Hier wird gleich nach
einem einzigen, einschichtigen Emailauftrag eingebrannt.
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Kombiniertes Verfahren (two coat-one fire) bei dem der
Deckemail auf ein zuvor noch nicht eingebranntes Grundemail aufgetragen
wird.