Grundwissen zum Emaillieren
Ob Geschirr, Töpfe und Pfannen, Hausnummern, Werbeschilder oder alte Badewannen: Jeder dürfte schon diversen Gegenständen begegnet sein, die emailliert waren. Aber was bedeutet “emailliert” eigentlich? Und wie funktioniert das Emaillieren?
Etwas Grundwissen zum Emaillieren vorab
Als Emaillieren wird ein Fertigungsverfahren bezeichnet, bei dem ein Trägermaterial in einer oder mehreren Schichten mit einer Masse aus anorganischen Materialien überzogen wird. Die Masse besteht meist aus Silikaten und Oxiden, als Trägermaterial dient üblicherweise Metall oder Glas.
Die Masse, die sogenannte Emaillierung, wird auf das Trägermaterial aufgebracht und bei großer Hitze geschmolzen. Dadurch entsteht eine Deckschicht, die fest auf dem Trägermaterial haftet. Da der Überzug mitunter an eine glasartige Deckschicht erinnert, wird anstelle von Email manchmal auch vom Glasfluss gesprochen.
Inhalt
Die Eigenschaften von Email
Email kann sowohl transparent als auch opak sein. In der Industrie hat die Emaillierung die Funktion einer Schutzschicht und kommt unter anderem bei Gebrauchsgegenständen und verfahrenstechnischen Apparaten zur Anwendung. Die Emailschicht schützt das Metall vor Korrosion.
Ein solcher Überzug wird als technisches Email bezeichnet. Daneben wird eine Emaillierung häufig aus optischen Gesichtspunkten aufgebracht. Wenn die Emaillierung Dekorationszwecken dient, wird vom Tombak- oder Kunstemail gesprochen. Daneben gibt es noch das Schmuckemail, das bei der Emaillierung von Kupfer und Edelmetallen verwendet wird.
Eine Beschichtung mit Email schützt das Werkstück aber nicht nur vor Korrosion und Oxidation. Stattdessen verbessert die Emaillierung auch die Isolationsfähigkeit und die Gleiteigenschaften.
Außerdem erhöht sie die Beständigkeit des Werkstücks gegenüber Hitze, Säuren und Laugen und wirkt einem vorzeitigen Verschleiß der Oberfläche entgegen. Allerdings ist die Emaillierung spröder als das Metall unter der Emailschicht. Deshalb kann es passieren, dass die Emaillierung abplatzt oder bricht.
Die Zusammensetzung von Email
Bei Email handelt es sich um ein Schmelzgemisch. Ein Grundemail enthält Borax, Feldspat, Fluorid, Quarz, Soda, Natriumnitrat sowie Cobalt-, Mangan- und Nickeloxid in unterschiedlichen Anteilen.
Bei einem Deckemail kommen noch Kryolith, Trübungsmittel und teils Farboxide dazu. Wichtig ist, dass das Email sowohl auf das Trägermaterial als auch auf den geplanten Verwendungszweck abgestimmt wird.
So muss der Schmelzpunkt des Emails beispielsweise deutlich niedriger sein als der Schmelzpunkt des Trägermaterials. Weitere Faktoren, die eine Rolle spielen, sind unter anderem das Haftvermögen, die Wärmeausdehnung, die Verarbeitbarkeit und nicht zuletzt der Preis.
Die Arbeitsschritte beim Emaillieren
Das Emaillieren ist insgesamt ein recht aufwändiges Fertigungsverfahren, das sich in mehrere Arbeitsschritte gliedert:
· Im ersten Arbeitsschritt wird die sogenannte Emailfritte hergestellt. Dafür werden die einzelnen Bestandteile des Emails miteinander vermischt und zu einem feinen Pulver gemahlen. Anschließend wird das Pulver meist in einem Trommelofen und bei einer Temperatur von etwa 1200 Grad Celsius geschmolzen. Die Schmelze wird dann für ein schnelles Abschrecken in Wasser gegossen. Dadurch erstarrt das Material und die glasartige, körnige, flocken- oder schuppenförmige Emailfritte entsteht.
· Im nächsten Arbeitsschritt wird die Emailfritte mit Wasser, Ton und Quarzmehl vermischt und erneut gemahlen. Je nach Art des Emails werden außerdem Trübungsmittel und Farboxide hinzugefügt. Nach dem Mahlen in einer Kugelmühle ist der sogenannte Emailschlicker vorhanden. Emailschlicker hat ungefähr die Konsistenz von Sahne. Er kann aber nicht direkt weiterverarbeitet werden, sondern muss erst ein paar Tage lang ruhen, damit sich die einzelnen Bestandteile optimal miteinander verbinden.
· Ein weiterer, sehr wichtiger Arbeitsschritt besteht darin, die Oberfläche des Werkstücks vorzubereiten. Da die Oberfläche für eine einwandfreie Emaillierung absolut sauber sein muss, durchläuft das Werkstück mehrere Etappen. Hierzu können, je nach Trägermaterial, das Ausglühen, das Entfetten, das Beizen in Säure, ein Tauchbad in Nickel, das Neutralisieren mit Laugen, das Abwaschen und das Trocknen gehören. Gusseiserne Werkstücke können auch sandgestrahlt und nur trocken gereinigt werden.
· Auf die vorbereitete Oberfläche wird dann die Emaillierung aufgebracht. Meist erfolgt das durch einen Nassauftrag. Dazu wird das Werkstück durch Tauchen, Spritzen, Begießen oder Fluten mit Emailschlicker überzogen. Ein anderes Verfahren ist die Trockenemaillierung. Hierbei wird mit einem Emailpulver gearbeitet, das kalt oder heiß auf das Werkstück aufgestäubt, aufgeblasen oder mittels elektrostatischem Feld aufgetragen wird. Möglich ist auch, das Werkstück im Emailpulver zu wälzen. Eine Trockenemaillierung führt zu glatten und glänzenden Emailschichten und wird hauptsächlich bei Grauguss angewendet.
· Nach dem Auftrag der Grundemailschicht wird die Emaillierung eingebrannt. Dies erfolgt bei Temperaturen zwischen 800 und 900 Grad Celsius. Je nach Trägermaterial und Größe des Werkstücks dauert das Einbrennen zwischen zehn Minuten und einer halben Stunde. Bei dem Brennvorgang schmilzt die Emailschicht und ein glasartiger Überzug entsteht.
· Nach dem ersten Brand kann das Werkstück mit einer oder mehreren weiteren Emailschichten überzogen werden. Diese Schichten sind die sogenannten Deckemailschichten. Eine Schicht Deckemail wird aufgebracht und bei 800 bis 850 Grad Celsius eingebrannt. Dies wird mit den weiteren Schichten wiederholt.
Als Alternativen zum konventionellen Emaillieren in mehreren Schichten gibt es das Direktemaillierverfahren und das kombinierte Verfahren. Beim Direktemaillierverfahren wird nur eine Emailschicht aufgetragen und direkt eingebrannt.
Beim kombinierten Verfahren wird das Werkstück mit einer Schicht Grundemail und einer Schicht Deckemail überzogen. Die Schichten werden aber nicht einzeln, sondern in einem Arbeitsgang eingebrannt.
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