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:

  • 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.
  • 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.
  • Emailauftrag auf den Trägerstoff: Hierzu gibt es zwei unterschiedliche Verfahren.
  • 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.
  • 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.
  • 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:

  • Konventioneller Emaillierung bei der zuerst das Grundemail aufgebracht, getrocknet und eingebrannt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt der Auftrag und Einbrand der Deckemaillierung.
  • Direktemaillierverfahren: Hier wird gleich nach einem einzigen, einschichtigen Emailauftrag eingebrannt.
  • Kombiniertes Verfahren (two coat-one fire) bei dem der Deckemail auf ein zuvor noch nicht eingebranntes Grundemail aufgetragen wird.