[1]

Keramické povlaky (smaltové povlaky) zaručují protikorozní ochranu v prostředí:
– Organických, anorganických kyselin,
– Vody, horké páry kondenzátů, minerálních vod.
– Alkalických roztoků.
– Kondenzátů H₂SO₄ (nízkoteplotní koroze).
– Plynných halogenů.

Keramické povlaky se vyznačují celou řadou pozitivních vlastnosti. Vyznačují se chemickou a barevnou stálostí a odolností jak proti nízkým (-50 ^oC) tak vysokým teplotám (90 ^oC). Jsou částečně odolné i proti změnám teplot. Pozitivní vlastností je hygienická nezávadnost. Mezi výhodné vlastnosti patří odolnost proti abrazi, vysoká pevnost v tlaku (500 - 800 N.mm^-2) a vysoká tvrdost. Vzhledem k výhodným vlastnostem se smaltování poměrně používá zejména v chemickém a potravinářském průmyslu.

Na druhé straně je nutné brát v úvahu některé negativní vlastnosti smaltových povlaku. Je to např. křehkost povlaků, neopracovatelnost (díly se smaltovým povrchem nelze svařovat). Při poškození úderem nelze povrch opravit.

Smalty jsou v podstatě skla modifikovaných vlastností, což zaručuje vysokou přilnavost k povrchu kovů. Základní stavební jednotkou smaltů jsou tetraedry SiO₄^4-. Vyskytují se v krystalickém i amorfním stavu.

Vyrábí se ze skloviny, která je složena:

• ze sklotvorných oxidů kyselých (křemen, kyselina boritá), neutrálních (živec, kaolin, borax), nebo zásaditých (uhličitan sodný, draselný, vápenatý),
• z pomocných surovin jako jsou přídržné oxidy (nikelnatý, kobaltnaťý), kalidla (oxid ciničitý, titaničitý),
• barvítka (oxid chromitý, kobaltnatý, manganičitý, železitý),
• oxidační látky (dusitan draselný, oxid manganičitý).

Smalt chrání bariérovým způsobem a proto nesmí být povlak pórovitý, což zaručuje jeho tloušťka. Povlak musí mít též dostatečnou korozní odolnost, určenou složením frity, aby se neztenčoval. Smalty jsou narušovány výhradně chemickými procesy (rozpouštěním eventualně vyluhováním). Kyselinovzdornost zvyšují SiO₂, Al₂O₃, TiO₂. Obvykle vyšší korozní odolnost vykazují smalty s krystalickou fází.

Vrstvy smaltu se na povrch nanáší ve formě suspenze (břečky) poléváním, máčením nebo stříkáním (u litinových předmětů i poprášením) a po vysušení se vypalují při 800 až 950 °C. Podle provedení se smaltové povrchy rozdělují na:

Základní smalt - vrstva nanášená přímo na kov a k vytvoření přídržné mezivrstvy mezi kovem a funkčním povlakem. V důsledku přídržné reakce dochází k pevnému spojení sklovitého povlaku a kovu.

Krycí smalt - natavuje se na vypálený základní povlak a vykazuje požadované vlastnosti chemické, fyzikální, mechanické, které závisí od složení tohoto povlaku. Krycí smalty mohou být zakalené nebo transparentní. Hlavním typem zakalených smaltů jsou smalty titaničité a titaničitozirkoničité. Menší význam již mají typy antimonové a cíničité. Zakalený smalt lze barvit na pastelové odstíny, transparentní smalty jsou většinou univerzálně barvitelné.

Jednovrstvé smalty - spojují aplikační vlastnosti základních smaltů a funkční vlastnosti smaltů krycích. Jsou ekonomicky (energeticky) výhodné a používají se zejména na konstrukčně složitější výrobky, kde tlustší nános smaltů dvouvrstvých je nevýhodný z hlediska vzniku pnutí, které působí porušení celistvosti povlaku.

Předností minerálních smaltu je to, že jsou souvislé, mají vysokou odolnost proti otěru a izolační schopnost při současném ozdobném efektu. Výhodou je i dlouhá životnost za vyšších teplot (běžně 700 °C, speciální až 1100 °C), je však nutno počítat s možností poškození při rychlých a četných teplotních změnách prostředí v důsledku nižší tepelné vodivosti a nižší tepelné roztažnosti smaltů.

Mechanické vlastnosti smaltů závisí na podílu krystalické fáze a velikosti pórovitosti (obvykle pevnost v tlaku bývá 700 - 1300 MPa, pevnost v tahu 70 - 90 MPa, tvrdost mezi 5. a 7. stupněm Mohsovy stupnice. Další nevýhodou smaltů je jejich křehkost a tím možnost poškození povlaku nárazem nebo při upevňování šrouby.

Vrstvy smaltu se na povrch nanáší ve formě suspenze (břečky) poléváním, máčením nebo stříkáním (u litinových předmětů i poprášením) a po vysušení se vypalují při 800 až 950 °C. Nanáší se základní a krycí vrstva nebo jednovrstvé smalty. Moderními způsoby je nanášení v elektrickém poli (bez sušení) a elektroforézní.

Nepříznivý vliv na vlastnosti smaltového povlaku má vyšší obsah a nerovnoměrné rozložení fosforu ve struktuře (vznik steaditu). Negativní vliv na jakost povlaku (výskyt šupin) má i vodík, jehož zdrojem může být samotný kov (metalurgie, moření), pecní atmosféra i volná a vázaná voda ve smaltu. Hliníkové slitiny s vyšším obsahem hořčíku a mědi se smaltují obtížně. Ve všech případech povrch součástek před smaltováním musí být zcela čistý.

Čistění se provádí mechanickými nebo chemickými způsoby. Odlitky se obvykle žíhají pro odstranění různých nečistot z pórů, zmenšení obsahu plynů i ke snížení vnitřního pnutí. Obdobnou pozornost vyžaduje i předúprava svařenců. Podle způsobu zpracování rozdělujeme smalty pro aplikaci:
• za mokra ve formě vodních suspenzí,
• za sucha ve formě pudrů (na litinu),
• ve formě suchých hydrofobizovaných prášků (pro nanášení v elektrostatickém poli vysokého napětí).

Navážené a homogenizované suroviny se taví za teplot 1150 až 1400 °C podle druhu skloviny. Roztavená sklovina se vypouští do vody, kde vznikají zrníčka skloviny, která se suší a melou za sucha nebo za mokra s různými přísadami. Přísadami jsou např. soda, borax, dusitan sodný, jež mají za úkol upravit tečení smaltové břečky. Dále látky působící na vypalovací interval povlaku (křemen, živec). Vlastnosti smaltu závisí na složení smaltu (frity) a technologii smaltování.

Podle použitého povlakového kovu rozdělujeme smalty na ocel, litinu, hliník a smalty speciální. Oceli s vyšším obsahem uhlíku (nad 0,1 %) se smaltují obtížně, neboť uhlík reaguje s oxidy ve smaltu za vývinu plynů během vypalování, jež způsobují vady povlaku (bubliny, krátery). Obdobně u šedé litiny je požadována rovnoměrná, jemnozrnná, perlitická struktura o vhodném chemickém složení litiny. Volný cementit, stejně jako hrubozrnný grafit, způsobují nesnáze při smaltování.

Vybrané uhlíkové oceli, především 11 300 a 11 320, šedá litina s perlitickou nebo feritickoperlitickou strukturou, jsou materiály vhodné pro smaltování. Smaltovat lze vybrané vysokolegované oceli tř. 17, hliník čistoty min. 99,5 % i některé speciálně upravené slitiny Al (Al-Si-Mg). U všech materiálů musí být dodrženy požadavky na tepelné zpracování a stav povrchu.

Výsledná jakost smaltovaného povrchu závisí především na přísném dodržení předepsané technologie smaltování a na dodržení konstrukčních a montážních zásad. Nejdůležitějším kriteriem je nepórovitost povlaku. Smaltování není vhodné pro povrchy, u nichž je během provozu nebezpečí poškození úderem. Oprava poškozené vrstvy je prakticky nemožná.

Tenké plechy pro smaltování mají být z neuklidněné oceli, válcované nebo alespoň doválcované za studena. Odlitky musí mít rovnoměrný povrch bez povrchových vad, pórů, trhlin a vměstků. U větších výrobků je třeba dodržet zásady konstrukčního řešení a montážních postupů. Tloušťka materiálu musí být pokud možno stejná (přípustný rozdíl je 2 - 3 mm). Přechod na tlustší materiál musí být proveden plynule.

Zdvojeniny materiálů přeplátováním zhoršují přestup tepla při vypalování a způsobují stejné závady ve smaltu jako materiály rozdílných tlouštěk. Jsou proto nepřípustné podložené plechy pod patkami nebo výztužné prstence. Jestliže je nutné z pevnostních důvodů zesílení stěny, je třeba provést celkové zesílení. Nepříznivý vliv na vypalování smaltu mají ty části výrobku, které vytvářejí tepelný stín. Je proto zapotřebí jejich negativní vliv zmírnit, nebo je připojit vhodným způsobem až po smaltování.

Za běžných provozních teplot vytváří smalt ve spojení s kovem soustavu, ve které je smalt v tlakovém předpětí. Tento stav je přípustný pro rovinné plochy a pro plochy vyduté. U ploch vypouklých však tlaková složka působí nepříznivě. Se zmenšujícím se poloměrem křivosti je větší nebezpečí odprýsknutí smaltu.

Sváry musí být dokonale provařeny, bez trhlinek, pórů, zatavené strusky apod. Vlastnosti svarového kovu se musí maximálně blížit vlastnostem materiálu výrobku. Sváry se zásadně umísťují do plochy, nepřípustné jsou koutové sváry. Plochy mají být hladké bez výstupků.

Nesmí se navářet přímo na plech, jestliže jeho druhá strana je smaltována. Při konstrukci menších výrobků je třeba vedle obecných zásad, platných pro velké výrobky, dodržet další zásady. Konstrukce by měla být z jednoho kusu. Není-li to možné, je třeba zajistit dostatečnou kvalitu sváru, zajistit celkovou tuhost a symetrii dílce. Při montáži do větších celků je třeba zajistit celkovou pevnost nosnou konstrukcí a zabránit poškození smaltu během kompletace výrobku. Dvě smaltované části se nesmí spojit přímo, vždy je nutná měkká mezivložka (PVC, impregnovaná lepenka apod.). V místech spojů se díly nesmaltují, v krajním případě jen základním smaltem.