2. Trabajo Práctico nº 1
Esmaltes cerámicos.
a) Concepto: que es un esmalte:
“Un barniz es un tipo de vidrio constituido de tal forma que, al ser aplicado sobre una
forma de arcilla y sometido a suficiente temperatura, se funde sin fundir la arcilla y, al
enfriarse, lo hace con un grado de expansión térmica semejante al de ésta” (Alfarería y
Cerámica. David Hamilton.)
“Un vidrio es un compuesto sólido, de constitución inorgánica, pero irregular e
inestable, obtenido por el calentamiento hasta fusión y posterior solidificación por
enfriamiento, a una velocidad adecuada (...) Los vidrios carecen de un punto de fusión
constante y definido, fundiendo dentro de un intervalo más o menos amplio de
temperatura. Su estructura se puede considerar amorfa, semejante a la de un líquido
cuya viscosidad aumenta al disminuir la temperatura.” (Tecnología de los materiales
Cerámicos. Juan Morales Güeto)
“Esmalte es todo compuesto o mezcla de ellos, que funde total o parcialmente a
temperaturas superiores a 650o
C y que merced a esta vitrificación se une íntimamente
con un soporte que puede ser una pasta cerámica, un vidrio o un metal.
La definición es muy general y engloba gran cantidad de compuestos que en principio
podrían parecer distintos. Sin embargo, todos ellos cumplen dos requisitos: a) se
obtienen a temperaturas relativamente elevadas, y b) se aplican sobre un soporte.”
(Manual practico de la Cerámica. Jordi Bruguera.)
b) Función que cumplen:
“Los esmaltes y barnices recubren uniformemente las pastas cerámicas para hacerlas
pulidas e impermeables. Su vitrificación tiene lugar sobre la pasta, a la que resultan
íntimamente soldados por acción del calor.
Se parte de una composición en polvo formada por una mezcla de minerales
convenientemente triturados, tamizados y desleídos en agua, que es el vehículo de
aplicación sobre el “bizcocho” cerámico. Una vez aplicado, se calienta a una temperatura
adecuada para conseguir una fusión neta, pero a una viscosidad suficientemente alta para
evitar el escurrido del esmalte liquido, que vitrificará en el posterior enfriamiento, aportando
al bizcocho cerámico cocido algunas de las siguientes funciones:
• Conferir a la pieza cerámica un aspecto estético y agradable.
• Impermeabilizar el soporte cerámico aportándole facilidad de limpieza.
• Proporcionar una capa protectora, que aumenta la resistencia química y mecánica y
dificulta el desgaste.
3. c) Propiedades: Condiciones de un esmalte:
“Propiedades:
Las propiedades de un esmalte dependen sustancialmente de su composición química,
están influidas por la granulometría, el método de aplicación y la curva de cocción.
Entre las propiedades más importantes pueden resaltarse:
• Tener un punto de fusión, un intervalo de fusión y una temperatura ajustados a la curva
de cocción.
• Poseer una contracción térmica ajustada a la del soporte.
• Tener una viscosidad en la cocción esperada, a fin de conseguir los efectos para lo que
se calculó el esmalte.
• Ser capaz de formar una interface con el soporte.
Todas ellas, en la mayoría de los casos no pueden apreciarse a simple vista, mientras que
otras como el color, textura, transparencia y demás efectos especiales influyen en forma
decisiva sobre nuestra vista.”
(Manual práctico de la Cerámica. Jordi Bruguera.)
“Propiedades del barniz:
• Punto de fusión: Está ligado a la composición cualitativa y cuantitativa del barniz. Los
principales factores que influyen son:
1) Relación entre las bases y la sílice.
2) Naturaleza de las bases.
3) Contenido de alúmina respecto a la sílice y las bases.
4) Relación entre sílice y anhídrido bórico.
En general, para aumentar el punto de fusión es preciso:
1) Aumentar la sílice
2) Sustituir un oxido con otro menos fusible, sin variar la acidez.
3) Introducir o aumentar la alúmina.
4) Disminuir el número de las bases, manteniendo la misma relación: bases/sílice.
5) Sustituir parte del anhídrido bórico con sílice.
Para disminuir el punto de fusión, se actuaria en sentido contrario.
• Dureza:
4. La dureza o resistencia al rayado de los barnices cerámicos es una de las propiedades
más preciadas, de forma particular en los pavimentos cerámicos. Varía entre 4,5 y 7,5
en la escala de Mohs, en función de la composición temperatura de fusión.
De diversas experiencias se ha deducido:
1) A igualdad de sílice los vidrios a base de Na son más duros que los de K.
2) A igualdad de sílice, en los vidrios sódico-cálcicos, al aumentar CaO aumenta la
dureza.
• Dilatación:
La dilatación del vidrio depende de los materiales constituyentes. Con una relativa
aproximación se puede determinar la dilatación de un vidrio, sumando la de los
componentes individuales, multiplicada por el respectivo porcentaje, tal como en la
ecuación:
A= a1 y1 + a2 y2 + … + an yn
Donde:
a= coeficiente dilatación de los óxidos constituyentes.
y= % óxidos/100”
(Tecnología de los materiales Cerámicos. Juan Morales Güeto)
“Las propiedades características de una cubierta son: dilatación, fusibilidad, resistencia y
transparencia.
• Dilatación: Es la propiedad que poseen todos los cuerpos de aumentar de volumen por
la acción del calor y de contraerse por la acción del frío. Esta propiedad no tiene
importancia si la cubierta se considera separadamente, pero es de importancia capital
al ser aplicada la cubierta sobre la pasta, pues es de absoluta necesidad que tanto la
pasta como la cubierta que la ha de recubrir, posean la misma dilatación por el calor y
contracción por el enfriamiento, de lo contrario se formarían resquebrajaduras y
accidentes.
• Resistencia: Las cubiertas han de presentar resistencia absoluta contra la acción del
agua, ácidos y agentes químicos. Esta resistencia solo la presentan a partir de una
acidez determinada. Los silicatos alcalinos son algo alterables, pero nunca se aplican
completamente solos; los boratos son de menor resistencia que los silicatos y, por
tanto, es preferible aplicarlos mezclados con éstos.
• Fusibilidad: La fusibilidad de los silicatos varía siempre con la relación ácido es a base.
De ello se deduce que los mono boratos corresponderá a la combinación que
comprenda ácido y base en pesos equimoleculares.
Con pesos equimoleculares los silicatos de bismuto y de plomo son los más fusibles
siguiendo los silicatos de barita, sosa, potasa, cinc, cal, aluminio y magnesia por orden
5. de de fusibilidad. El aluminio al combinarse con la sílice se logra una gradación de
fusibilidad semejante a la de los silicatos, aunque éstos son bastante menos fusibles
que los boratos.
• Transparencia:
Cuando una cubierta toma la forma cristalina se produce una desvitrificación
caracterizada por la opacidad de la masa, desapareciendo el brillo superficial
característico, La transparencia de la cubierta se debe a que la masa de la misma
permanece amorfa.”
(Tratado Moderno de Cerámica. Kuta R.F.)
d) Clasificación según:
“Clasificación de los esmaltes: Cada una de las propiedades de un esmalte puede dar
lugar a una clasificación distinta. Sin embargo, muchas de ellas son usadas
frecuentemente. Las más importantes son:
Según su modo de preparación: Crudos: Se utilizan minerales naturales o compuestos
que se derivan directamente de ellos, se mezclan y se aplican sobre el soporte.
Fritados: Aunque se usen materiales naturales, previamente a su uso, se someten a
temperaturas elevadas a fin de eliminar algunas impurezas e insolubilizar algunos de
sus componentes.
Según su transparencia: Transparentes: Permiten ver el soporte a través de ellos.
Opacos: No permiten el paso de la luz a través de ellos.
Según su brillo: Brillantes: La superficie posee gran brillo y en muchos casos se
comporta como un espejo.
Mates: La superficie no refleja los rayos de luz.
Según la temperatura optima:
Baja temperatura: Se cuecen a menos de 940o
C
Temperatura normal: Se cuecen entre 950 y 1080o
C
Temperaturas medias: Se cuecen entre 1100 y 1200o
C
Temperaturas altas: Se cuecen a más de 1220o
C
Según su composición:
Plúmbicos: El principal fundente es un compuesto de plomo.
Borácicos: El principal fundente es un compuesto de boro.
Alcalinos: Su principal fundente es un compuesto que contiene uno o más óxidos de
metales alcalinos.
6. Otras clasificaciones pueden ser según el tipo de soporte sobre el que pueden
aplicarse, según su color o efectos especiales obtenidos.”
(Manual práctico de Cerámica. Jordi Bruguera.)
• Atmósfera de cocción:
“Oxidación:
Se da cuando un combustible carbónico recibe toda la cantidad de aire y oxígeno que
necesita para quemarse bien. Todas las fuentes de energía utilizadas en la cocción de
cerámicas, excepto la electricidad, contienen carbono. Cuando el carbono y el oxígeno
se unen en combustión, se obtiene dióxido de carbono (CO2). En esta atmósfera de
oxidación, la temperatura aumenta con facilidad y todos los óxidos del barro y el
esmalte reciben el número de átomos de oxigeno que requieren para conseguir sus
colores normales.
Reducción:
Cuando que sofoca o ahúma el fuego o que de alguna manera le resta al a cámara del
horno algo de oxigeno, tiene lugar la reducción –se reduce el oxigeno-, es decir, los
átomos de carbono no reciben todos los átomos de oxigeno necesarios para una
combustión normal. Cuando se elimina algo de oxígeno, se obtiene monóxido de
carbono (CO); si se elimina en demasía, entonces se obtiene carbono puro (C). En esta
atmósfera de reducción es más fácil conseguir un aumento de la temperatura. La
sofocación hace que el barro se torne negro azabache.
En una atmosfera de reducción, los elementos químicos, además del carbono, tampoco
pueden tener su complemento completo de oxígeno; el barro cambia de color y algunos
óxidos de esmalte varían totalmente, sobre todo el cobre y el hierro.
Neutra:
La atmósfera neutra es aquella que no es ni de oxidación ni de reducción, pero que, en
realidad, es nocivo. Las piezas que se obtienen con este tipo de atmósfera parecen
gastadas, sin acabar. Las obras elaboradas en una cocción neutra no presentan el
mismo tacto ni el mismo sonido que las cocidas en una atmósfera total de oxidación o
reducción. Una atmósfera neutra (no tiene suficiente oxigeno pero no llega a ser
reductora) puede darse en un horno de gas, pero la mas habitual es que se produzca
en horno eléctrico, ya que esta totalmente cerrado, sin ninguna circulación de aire. “
(Artesanía y artes del barro. Peterson Susan)
• Métodos de obtención:
“Esmaltes fritados y crudos.
7. En los primeros no puede haber sustancias solubles, que migrarían al interior del
bizcocho acompañando al agua y posteriormente se arrastrarían a la superficie durante
el secado del esmalte.
Si existieran, sería obligatorio el fritado previo, es decir, la fusión de los componentes
solubles con toda o parte de la composición, que formaría compuestos insolubles,
generalmente silicatos o alúmino-silicatos, que en el estado fundido hay quie enfriar en
agua, donde solidifica y se quiebra; decantar (eliminando con el agua algún resto aún
soluble), triturar, tamizar, reunir con la parte no fritada, si la hubiera, y utilizar la mezcla
homogénea en suspensión acuosa.
Esta operación también debe ser obligada ante la presencia de sustancias tóxicas
como el plomo u otros metales pesados, que durante el fritado se combinan formando
silicatos y alúmino-silicatos más estables desde el punto de vista químico, por lo que la
toxicidad disminuye considerablemente, llegando a anularse en algunos cosas.”
(Tecnología de los materiales Cerámicos. Juan Morales Güeto)
• Temperatura de madurez:
“El componente básico para la elaboración de barniz es el ácido silícico, que en sí
mismo bastaría para formar un barniz. No obstante, su utilidad es limitada a causa de
su elevado punto de fusión (1713o
C). Y para ajustar esto se debe añadir un medio de
fusión, es decir, un medio de punto de fusión más bajo y más fácil para obtener un
barniz adecuado a la temperatura deseada.
Tal medio de fusión lo encontramos en el gran grupo de óxidos metálicos alcalinos.
Puede ser el óxido de plomo u óxido de calcio. Pero aun añadiendo uno de estos
elementos y obteniendo una bajada del punto de fusión del barniz, el resultado no sería
satisfactorio. El barniz fácilmente se volvería demasiado liquido y escaparía del objeto
sobre el cual se aplica, al mismo tiempo que le faltaría carácter material.
Para reparar esto se le añade aluminio, generalmente en forma de caolín o feldespato.
El aluminio actúa como estabilizador y asegura un mayor margen de fusión. Ahora,
después de la cocción, el barniz conservará su grosor y la posición en que fue
aplicado. En la elaboración de un barniz entran tres grupos:
Grupo alcalino- Grupo del aluminio- Grupo ácido”
(Tratado de la Cerámica. Lynggaard Finn)
• Composición química:
- “Grupo ácido: Contienen además de acido salicílico o cuarzo, algunos otros
componentes. El oxido de boro es uno de ellos pero por sus cualidades muy
especiales juega un papel que podríamos llamar doble; en la fórmula se incluye en
el grupo de los ácidos y en parte puede sustituir al cuarzo, pero la fácil fusibilidad
de la materia hace que su efecto también pueda ser el de un fundente. El ácido
bórico es hidrosoluble y cuando se emplea en un barniz debe ser fritado. Se
incluye en este grupo el óxido de titanio, el óxido de zirconio y el oxido de estaño.
Estos tres últimos se añaden al barniz más por su amplitud para formar barnices
cubrientes de color blanco que por ser realmente elementos que formen barniz.
8. - Grupo del aluminio (intermedio): La principal función del óxido de aluminio es la de
actuar como estabilizador para la viscosidad del barniz. Cuando éste es
incorporado se obtiene un barniz menos fluido y más estable. Además, tiene gran
importancia, ya que el óxido de aluminio impide que los otros componentes del
barniz recristalicen durante el enfriamiento. El aluminio colabora en la dureza y la
fuerza del barniz; su punto de fusión es de 2020o
C, e incorporado en cantidades
mayores o menores regulará el punto de fusión del barniz.
- Grupos alcalinos (básico): La siguiente relación contiene los elementos que se
incluyen en los grupos alcalinos. Todos son óxidos alcalinos, a excepción del óxido
de plomo.
Oxido de litio- óxido de sodio- óxido de potasio- óxido de calcio- óxido de
magnesio- óxido de bario- óxido de cinc- óxido de estroncio- óxido de plomo.”
(Tratado de la Cerámica. Lynggaard Finn)
• Defectos:
“Una esmalte defectuoso es aquel que carece de alguna o algunas de las propiedades
deseadas o las posee en forma exagerada.
Debido a que el esmalte es la última fase en el proceso cerámico, cualquier
imperfección que aparezca en él, no procede necesariamente de una inadecuada
composición química de éste.”
(Manual práctico de cerámica. Jordi Bruguera.)
Cuarteo: “Craquelé”, Cracking, cuarteado.
Se forman grietas sobre la superficie del esmalte por que su dilatación s mayor
que la de la pasta.
Cuarteado Longitudinal: Sólo se presentan grietas en una dirección, o sea, no
se cruzan. Por lo general es producido por el soporte.
Cuarteado: Es el cuarteado tal y como por lo general se entiende. Las grietas
forman una especie de red.
Cuarteado retardado: El cuarteado aparece varios días, semanas o meses
después del horneado. La causa es l dilatación del soporte por la humedad.
Cuarteado Precoz: Es parecido al cuarteado, pero las gritas no son tan
profundas. Aparece cuando el esmalte se introduce en el horno ya cuarteado y
su elevada viscosidad no le permite alisar la superficie.
Las posibles causas del cuarteado son, en principio, una incorrecta adaptación
entre el esmalte y soporte, que el esmalte dilate más que el soporte, que la
temperatura de templado sea elevada, que el esmalte no posea elasticidad, o
que la curva de cocción usada no sea la correcta para el esmalte.
9. Escurrido: Por lo general se escurren los esmaltes que han superado su
temperatura de madurez (sobrecosidos). También pueden darse por exceso de
carga.
En los esmaltes con tendencia a escurrirse hay que modificar la formula
agregándole alúmina, con lo que se elevará su margen de fusión y se evitará el
problema.
“Este defecto se debe a excesiva fluidez del barniz. Se debe bajar la
temperatura de cochura, o aumentar la viscosidad del barniz agregándole
alúmina o sílice” (Cerámica para el artista alfarero. Norton.)
Esmaltes con poco o demasiado espesor: Las causas son simplemente mucha
o poca carga. La poca carga puede darse por un esmalte aguado, o por
inexperiencia al aplicar un esmalte. El exceso de carga pude deberse a una
gran porosidad en el bizcocho, lo que genera que absorba mas esmalte.
Las piezas con poco esmalte tienen arreglo si se vuelven a esmaltar y cocer.
No obstante el retoque sobre piezas requiere un trabajo cuidadoso, pues el
esmalte no se aguanta, debido a que la pieza no tiene porosidad, por lo que
debe calentarse entre 150o
-200o
C y hay que vaporizar esmalte por encima
(sopletear). El calor que desprende la pieza hará evaporar el agua del esmalte,
pero éste se mantiene adherido.
Si el espesor del esmalte es considerable, además de que se pueden haber
provocado escurrimientos o cuarteaduras, tiene poca o ninguna solución.
Manchas: (motas) Normalmente son verdes o cafés, a veces azules. Pueden
deberse a muchas cuestiones, pero todas por el mismo motivo: la
contaminación.
Pueden deberse a productos contaminantes en el interior del horno que
volatilizan y afectan al esmalte, por impurezas mismas en el esmalte, deficiente
lavado de los aparatos y utensilios que aun tienen restos de esmaltes u óxidos
anteriores.
Las verdes provienen del cobre, las cafés del hierro.
Separación y arrugado:
Aquí, el esmalte después de cocido, deja sin cubrir zonas de la superficie del
bizcocho, y pueden producirse gotas de esmalte.
La introducción en el horno de piezas recién esmaltadas y su inmediata
cocción puede dar lugar a este defecto, así como el esmaltado sobre piezas
sucias.
10. La aplicación del esmalte en capas gruesas puede provocar que se separe y
arrugue.
Para evitar esto se debe limpiar el bizcocho antes de esmaltarlo, evitando
cerrar el poro, y una vez esmaltado se dejara secar la pieza antes de
introducirla al horno.
Saltado: En este defecto el esmalte salta o se separa de la pasta bizcochada y
se debe a que ésta se encoge más que aquél. Se puede evitar modificando la
pasta, aumentando la proporción del feldespato y rebajando la del cuarzo,
horneando la pasta a mayor temperatura y rebajando la proporción de
carbonato de calcio.
Burbujas: Pueden ser debidas al exceso de agua, tanto en el bizcocho como
en el esmalte. También el barnizado por vaporización puede producir burbujas,
sobre todo si se aplica sobre una capa de esmalte seco, por lo que hay que
aplicar las capas del esmalte siempre en húmedo. Los esmaltes hierven antes
de fundirse, por lo tanto, si se apaga el horno durante el proceso aparecerá
una gran cantidad de burbujas, como cráteres abiertos, en la superficie de la
pieza al salir del horno. También pueden deberse a óxidos solubles que no
fueron fritados antes de aplicarlos sobre la pieza y hacen burbujear al esmalte
una vez que este llega a fundirse y estas partículas de óxido desprenden
gases.
Puntos o picado: Al evaporarse el agua, al inicio de la cocción atraviesa la capa
de esmalte y deja poros semejantes a pinchadura de aguja. Una cocción
demasiado rápida también los puede provocar al igual que los gases que
puedan existir en la pasta que al desprenderse apartan el esmalte.
Los puntos, si se deben a una infracocción, pueden subsanarse volviendo a
hornear y cocer la pieza a la temperatura de madurez del esmalte.
Poco o demasiado cocidos: Si el esmalte no ha llegado a su temperatura,
estará infracocido y su aspecto será mate, áspero, duro e incluso con burbujas;
tampoco el color será el propio. Por eso es importante conocer la temperatura
de cocción del esmalte que se usa y también el horno utilizado pues entre un
horno grande y uno pequeño habrá diferencias en la cocción.
Los esmaltes poco cocidos simplemente pueden volver a cocerse hasta llegar
a la temperatura de madurez. Si, en cambio, el esmalte esta sobrecosido, es
fácil que se haya escurrido, por lo que se cuenta con escasas posibilidades de
arreglo.
Fisuración: Rajado, venteado.
11. Fractura brusca de la capa del esmalte y el soporte de forma que la apariencia
de la pieza permanece inalterada. Solo se aprecian grietas como las del
cuarteado, pero por lo general solo una.
Puede deberse a una cocción demasiado rápida, enfriamiento rápido, peso
excesivo de la pieza, o por poca porosidad.
Se pueden evitar empleando una pasta de mayor porosidad, o con mayor
contenido de fundentes, vigilar los enfriamientos a las temperaturas criticas.
Utilizar una curva de cocción adecuada.
Ondulaciones: La superficie del esmalte parece ondulada. Puede provocar esta
situación una superficie irregular en el soporte, la aplicación incorrecta del
esmalte o una temperatura demasiado alta.
Piel de naranja: Son vidriados en los que se desprenden gases a la máxima
temperatura, como en el caso de la presencia de carbonatos o bicarbonatos
que desprenden CO2. El vidrio alcanza una viscosidad tal que dificulta la
nivelación de la superficie, una vez eclosionadas las burbujas. Para utilizarlo
como efecto, deben utilizarse estos carbonatos sin fritar, y los colores a utilizar
deben ser vivos. El efecto es similar al del “picado”.
Cáscara de huevo: Se utiliza como efecto en esculturas. Tiene un aspecto
mate y áspero, se debe a que se provoca una desvitrificación con la aparición
de numerosos y pequeños gérmenes cristalinos.
Se propicia por la presencia de ZnO y Na2O y alta proporción de sílice que no
ha de ser más del doble en número de moles que la alúmina.
La adición de TiO entre el 6 y el 10% da lugar a la formación de superficies
granulosas.
Piel de serpiente: “Escamas”. También se utiliza como efecto. Son vidriados
que al fundir, conjugando una viscosidad alta y una tensión superficial también
alta, que dificulta la “mojabilidad” del bizcocho, forma gotas prominentes a
modo de islas (como el agua en superficie grasa). Si se excede la temperatura,
la tensión superficial disminuye se pueden fusionar las gotas y uniformar la
superficie, aunque persistirán manchas de color.
Sin o se desea que el bizcocho quede sin capa protectora entre gota y gota, se
puede aplicar primero un esmalte de baja viscosidad y baja tensión superficial,
y en una segunda cocción aplicar el esmalte que ha de provocar el efecto, a
menor temperatura.
12. • Anfótero: “Dos sentidos”. Un óxido que no posee características fuertemente ácidas o
básicas. Corresponden a la columna central de la fórmula Seger, R2O3. La alúmina y el
óxido férrico son anfóteros.
• Punto eutéctico: La mezcla particular de dos o más sustancias que tiene un punto de
fusión más bajo. Algunas mezclas tienen más de un punto de fusión eutéctico. Aunque
un producto de la mezcla tenga un punto de fusión más bajo que el otro, el
eutéctico tiene aún un punto de fusión menor.
• Formula Seger: El sistema RO
El método RO (grupo alcalino-grupo del aluminio-grupo acido) es un método para
escribir la formula del barniz, y está elaborado basándose en la investigación del
profesor alemán Hermann Seger. A través de sus estudios y de varios libros sobre el
tema. Creó una de las bases más importantes para la química de los silicatos de
nuestros días. Otro nombre que recibe la formulas es “formula empírica”.
Las ventajas del empleo del método RO son que al transcribir los componentes del
barniz de esta manera ya se muestra la relación entre los tres grupos mutuamente.
Antes de haber hecho el barniz ya se pueden predecir algunas propiedades del mismo,
como la temperatura de fusión aproximada y otras cualidades.
Las cifras q se introducen en la formula Seger se expresan siempre en proporciones
moleculares, no en gramos. Posteriormente los valores moleculares son convertidos a
gramos, y este método de conversión se denomina calculo estequimétrico.
• Pieza cerámica con defectos en el esmalte:
Algunos defectos encontrados son: puntos y picados, burbujas. Fueron provocados por
exceso de carga y poca temperatura, sobre todo los esmaltes no han llegado a su
temperatura de madurez.
