Gli smalti - Elementi di base

lo smalto ceramico è un sottile rivestimento vetroso 
fuso sulla superficie ceramica durante la cottura all'interno dei forni 
a temperature che vanno normalmente dai 700°C ai 1400°C 

il componente di base di ogni sostanza vetrosa è la silice
il suo punto di fusione è di 1705°C
quindi una temperatura troppo elevata per un normale impasto ceramico, anche per gli impasti più refrattari
per abbassare il punto di fusione è necessario, quindi, utilizzare un fondente
in funzione della temperatura con cui si intende produrre lo smalto i fondenti possono essere a base piombica, boracica (es. le fritte di cui parlerò un'altra volta), alcalina (sodio e potassio) o alcalino terrosa (es, carbonato di calcio)
gli ultimi due sono tra i più comuni fondenti per smalti alle temperature da grès.
A questo punto il problema risiede nella trasformazione fisica della silice quando, in combinazione col fondente, raggiunge la temperatura di fusione
infatti diventa fluida, poco viscosa
in pratica, come il vetro, diventa liquida e non sarebbe in grado di rimanere aderente al corpo ceramico su cui è stata applicata;
per la composizione della smalto è necessario, allora, un terzo componente
un componente refrattario che sia in grado di stabilizzare il silicio allo stato fuso consentendo al composto di rimanere attaccato alle pareti di un pezzo di ceramica aumentando la resistenza e la viscosità e consentendo di fissare lo smalto agli oggetti da rivestire
questo elemento è l'allumina

Riassumendo
uno smalto ceramico è composto da tre elementi di base:

• il vetrificante
  
• il fondente
  
• lo stabilizzante
  

un po' più in dettaglio:
il vetrificante principale, come dicevo, è il silicio (ossido di silicio SiO2)
si tratta di un elemento facilmente reperibile,
sia puro: quarzo
sia meno puro: sabbie
sia in combinazione con altri elementi: nelle argille, nei feldspati, nella wallastonite ecc.
è utile citare, inoltre, tra i vetrificanti, il pentaossido di fosforo (P2O5) per la peculiare funzione nella formazione di alcuni smalti come lo jun caratterizzati dalla tipica opalescenza;

i fondenti sono molti, di diversa natura
per semplificare mi riferisco a quelli in uso alle temperature da gres
fondenti alcalini: sono essenzialmente dei composti contenenti sodio, potassio, calcio, magnesio litio e bario come i borati: borace (Na2B4O8 · 10H2O) e acido borico (H3BO3) usati però prevalentemente alle basse temperature ed i carbonati come la soda (Na2CO3), la potassa (K2CO3), il calcare (CaCO3), e la dolomia ((Ca,Mg)CO3) tra questi, quelli largamente più utilizzati allo stato puro sono proprio il caronato di calcio e la dolomia o dolomite
anche i feldspati agiscono come fondenti per smalti che cuociono a medie e alte temperature proprio in virtù della componente alcalina, si parla infatti, di feldspati di sodio o di potassio
stesso discorso vale per la cenere di legna ricca di carbonati di calcio, di sodio e di potassio

gli stabilizzanti o refrattari: di fatto il principale è l'allumina, uno dei nomi con cui viene indicato l’ossido di alluminio (Al2O3) che, in percentuale più o meno elevata è presente in tutte le argille
inoltre, è presente anche nei feldspati, anch'essi degli allumino-silicati;
l'allumina allo stato puro fonde a 2072°C.

In linea di principio uno smalto può essere prodotto miscelando tre elementi puri:
allumina, silice e un fondente
in realtà i ceramisti storicamente non lo hanno mai fatto poiché è più pratico e molto più economico introdurre i tre elementi – vetrificante, fondente e stabilizzante – attraverso l'uso di sostanze naturali di facile reperibilità
lo stesso discorso, ancora oggi, vale tanto per i piccoli laboratori artigianali quanto per l'industria.

Tanto per dare qualche esempio
quando ho parlato degli effetti della cenere negli antichi forni a legna orientali
ho parlato dell'effetto che gli alcali e il carbonato di calcio contenuti nella cenere di legna avevano sugli alluminosilicati di cui è composta l'argilla con cui erano realizzati i pezzi di ceramica
in sostanza i tre elementi: il vetrificante (la silice) e lo stabilizzante (l'allumina) contenuti nell'argilla del pezzo e il fondente (alcali e carbonato di calcio) introdotti dalla cenere;
un altro esempio lo si può fare parlando di alcune argille che fondono a temperature relativamente basse
le terraglie, ad esempio, non arrivano alle temperature da gres
poiché, oltre agli alluminosilicati, contengono fondenti (carbonato di calcio)
in sostanza si possono considerare come smalti per impasti che cuociono ad alte temperature;
il problema che pongono questi smalti naturali riguardano il corretto bilanciamento dei tre elementi di base
è chiaro, però, che una volta compreso il principio, i ceramisti hanno lavorato
prima in maniera empirica, poi scientifica, per combinare correttamente i materiali naturali a loro disposizione per comporre smalti adatti alle prestazioni richieste:
temperature e modalità di cottura, aspetti estetici, trasparenza, durabilità, colore, tessitura ecc.

Un'ultima considerazione riguarda gli effetti dei fondenti
uno in particolare, il carbonato di calcio
il quale, come ho detto parlando del processo di cottura, si decompone intorno agli 800°C
CaCO3 + calore --> CaO + CO2
la CO2 (anidride carbonica) è gassosa e si disperde in atmosfera

resta l'ossido di calcio che presenta un punto di fusione di 2580°C;
per spiegare la sua funzione di fondente bisogna fare riferimento alle miscele eutettiche di cui ho detto qualcosa in un post del 22 agosto 2014.