Smalti: proprietà, composizione

Gli smalti sono costituiti da sostanze inorganiche e sono applicati, generalmente a scopo protettivo o decorativo, su ceramiche, metalli o leghe.

Storia degli smalti

La tecnica di smaltare alcuni materiali è antichissima e pare risalire alla civiltà micenea da cui ben presto di diffuse nei paesi del Mediterraneo e nel Medio Oriente. I primi oggetti smaltati conosciuti erano 6 anelli d’oro trovati in una tomba micenea a Kouklia nell’isola di Cipro che potrebbero risalire al 1230 a.C.

Gli smalti erano inizialmente usati per scopi decorativi di oggetti, spesso realizzati in oro . Solo successivamente i Celti e i Romani utilizzarono gli smalti sul bronzo per ottenere oggetti di uso quotidiano come pentole o coltelli.

La tecnica della smaltatura nota nell’antico Egitto, in Cina e in tutto l’impero romano si basava nell’utilizzo di fili sottili per delimitare l’area da riempire con il vetro in polvere e quindi utilizzare colori diversi per creare il manufatto. Durante la cottura, la sostanza colorante, spesso costituita da ossidi metallici fondeva e si solidificava con il vetro conferendogli la colorazione.

Nel corso dei secoli sono stati usati per decorare oggetti religiosi come calici e reliquiari e a cavallo tra il XIX e il XX secolo furono ulteriormente valorizzati dal noto orafo sovietico Fabergé.

Proprietà degli smalti

In generale gli smalti che hanno una durezza tra 5.5 e 7.5 nella scala di Mohs godono di proprietà che li rendono particolarmente pregiati come resistenza:

•  al caldo
• al freddo
• agli shock termici
• agli agenti atmosferici
• alla corrosione
•  all’abrasione.

Per le loro proprietà gli smalti sono attualmente utilizzati per ricoprire gli oggetti più svariati come pareti interne dei forni, per ricoprire vasche in ghisa, silos, reattori chimici, serbatoi e padelle.

Gli smalti sono ottenuti fondendo una miscela di materiali inorganici generalmente a una temperatura tra 750 e 850 °C.

Composizione

La composizione chimica degli smalti varia a seconda del loro utilizzo e del supporto a cui vengono applicati a può contenere fino a 20 componenti.  Essi possono essere classificati in tre categorie funzionali: i vetrificanti SiO₂ e B₂O₃, i biossidi ZrO₂ , CeO₂ e TiO₂ , che migliorano tutti la resistenza agli alcali e sono anche opacizzanti e le sostanze fondenti che abbassano la temperatura di fusione e aumentano il coefficiente di espansione

Essi contengono un ossido di un metallo alcalino-terroso come CaO o BaO. Sono inoltre presenti ossidi di metalli alcalini come K₂O, Na₂O o Li₂O e polvere di palladio.

Il colore dello smalto viene conferito da ossidi di cobalto, praseodimio e neodimio mentre se si vuole ottenere un bianco brillante si usa biossido di titanio.

Usi

Nel corso del tempo all’uso decorativo si è affiancato un uso funzionale dovuto alle eccellenti proprietà  tra cui resistenza chimica e termica e possibilità di utilizzo del prodotto smaltato in un ampio intervallo di pH

Gli smalti vetrosi sono, infatti, rivestimenti durevoli lisci con molte proprietà eccellenti tra cui resistenza all’abrasione, all’usura e agli agenti chimici e mostrano elevata durezza, colori brillanti e incombustibilità. Presentano, tuttavia, lo svantaggio di incrinarsi o frantumarsi a seguito di sollecitazione.

Sono presenti, come rivestimento in lavatrici, lavastoviglie, stufe, caminetti, cucine a gas ed elettriche, barbecue, quadranti di orologi, sanitari e pentole che, per la possibilità di essere diversamente colorati, possono costituire elementi di design.

Nell’ultimo decennio l’utilizzo dello smalto vetroso per applicazioni industriali è cresciuto a dismisura e questo settore di applicazione è diventato il secondo mercato di consumo di smalto dopo quello degli elettrodomestici.

Le applicazioni industriali dello smalto vetroso includono serbatoi di acqua calda, silos/serbatoi, scambiatori di calore e recipienti chimici.  Per questi prodotti, l’acciaio vetroso smaltato viene scelto dal punto di vista ingegneristico per la combinazione delle seguenti eccellenti proprietà tecniche

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