ePerTutti


Appunti, Tesina di, appunto chimica

RAME - CENNI STORICI, LA SCOPERTA DELLE LEGHE, TECNICHE DI LAVORAZIONE DEL RAME, LA FUSIONE DEL RAME, LA CESELLATURA DEL RAME



Scrivere la parola
Seleziona una categoria

RAME


La parola italiana Rame deriva dal latino tardo “Aeramen” che a sua volta deriva dal latino classico “Aes”. In molte lingue europee invece la parola che indica il rame deriva dal latino “Cuprum” che in origine non aveva nulla a che fare col rame, ma era un aggettivo riferito a Cipro. In epoca Greco-Romana le miniere di Cipro diventarono famose per la quantità di rame che vi si estraeva e l’isola diventò il maggior produttore di rame dell’epoca, cos’ “Cuprum” passò a significare Rame.


CENNI STORICI

Il rame è il metallo più importante dei periodi più remoti della storia, poiché grande era la quantità disponibile, assai estesa la distribuzione del materiale grezzo e il minerale poteva essere ottenuto praticamente alla superficie del suolo, per quanto nel II millennio in poi si coltivassero anche vere e proprie miniere.

Il rame puro allo stato “libero” o nativo si trova in molte località dell’Europa e dell’Oriente antico ed è quello che fu adoperato dalle popolazioni di cultura neolitica.

Se è certo che verso la fine del IV millennio a.C. la lavorazione del rame aveva raggiunto un elevato livello tecnico nell’Iran, gli scavi archeologici hanno dimostrato che la lavorazione di questo metallo era già noto anche presso i Sumeri, fin dalle prime fasi dell’età neolitica.



E’ improbabile però che il centro originario dell’arte metallurgica fosse nella bassa Mesopotamia, perché il rame avrebbe dovuto esservi trasportato da distanze considerevoli, laddove esso era facilmente reperibile sugli altipiani iranici. E’ dunque probabile che agli artigiani iranici e non a quelli sumeri spetti la priorità nella più antica lavorazione del rame.

Dall’Asia minore i metalli e la conoscenza della metallotecnica si diffusero in Europa anche attraverso l’Ellesponto, penetrando nell’interno del continente luogo la via danubiana.

Alla fine del II millennio nell’Europa centro-meridionale erano penetrate da un lato culture esperte nella lavorazione dei metalli, provenienti dalle regioni danubiana, culture che conoscevano l’uso del rame, già da tempo stabilitesi in Sna.

Si può dire che, dal 2000 a.C. circa, l’arte della lavorazione del rame era ampiamente diffusa in Europa, dove, poco poco, ha inizio era del bronzo, con lo sviluppo delle sue numerose e importanti vie commerciali. Il rame allo stato puro non è stato usato per la lavorazione a stampo ma viene lavorato a foglio come l’argento.


Nel XII, XIII e XIV secolo costituì la lastra di fondo per gli smalti mosani e limosini e fu usato dagli orefici medievali al posto dell’oro e dell’argento, perché assai più economico.

Gran parte del vasellame sacro medievale giunto a noi, dall’XI secolo in poi, è il rame dorato, non perché questo materiale allora fosse più diffuso, ma perché gli oggetti di metallo più prezioso furono in seguito fusi per riutilizzare il metallo stesso.

Nel Cinquecento e nel Seicento erano seguiti scrigni in rame, casse d’orologio e strumenti scientifici, decorati ad incisione e dorati.

Il rame era largamente usato anche per gli utensili di cucina, che però elevano di rado al di sopra dell’artigianato. Alcune brocche e bacili cinquecenteschi italiani recavano belle incisioni, mentre nel XVII e XVIII secolo il vasellame è rozzamente cosparso di sommarie decorazioni floreali.

Un nuovo impiego del rame fu scoperto in Inghilterra, prima della metà del Seicento, con l’invenzione dello Sheffield Plate. Questo processo consiste nel fondere un lingotto di rame tra due spessi strati d’argento e poi estrarlo ottenendo così una sottile stratificazione, con questo composto si riusciva a fabbricare oggetti che avevano l’aspetto dell’argento massiccio. Il processo venne industrializzato su larga scala e il cosiddetto Sheffield Plate trovò subito un mercato di esportazioni.


LA SCOPERTA DELLE LEGHE

Fin dai primi tempi i metallurghi fecero esperimenti cercando di combinare il rame con altri metalli. La scoperta più importante fu la lega derivata dalla combinazione di rame e stagno: il bronzo.

E’ interessante il fatto che, al contrario di noi, gli antichi non fecero mai distinzione fra il rame puro e le leghe derivate dalla sua combinazione con altri metalli.

Ne è prova il fatto che quasi tutte le lingue antiche a noi note (ad esempio il greco, il latino, l’ebraico ecc.) usano la stessa parola per indicare sia il rame che il bronzo.

Il bronzo aprì una nuova epoca e venne utilizzato per la produzione di vasellame, utensili e soprattutto armi, poi in età classica anche nell’arte, ad esempio per realizzare le statue. Durante tutta l’antichità si continuò però ad usare anche il rame puro, ad esempio per coniare monete.

Sfortunatamente non si sono conservati fino ai nostri giorni molti oggetti antichi di rame, ma dal poco che sappiamo possiamo intuire quale doveva essere la loro bellezza e il loro splendore.



Bronzo di Riace, metà del secolo V a.C.


TECNICHE DI LAVORAZIONE DEL RAME

La lavorazione del rame affonda le sue radici nella preistoria: il più antico oggetto di rame a noi noto è un piccolo pendaglio ottenuto col minerale non lavorato, scoperto nella grotta di Shanidar in Kurdistan e risalente a ben 12.000 anni fa. Esso attesta un primo uso del rame, ma invece a circa 10.000 anni fa risalgono i primi utensili prodotti col rame lavorato: dei punteruoli scoperti in Anatolia e Mesopotamia. In Italia abbiamo le prime tracce del suo utilizzo solo alcuni millenni più tardi, a partire da 6.000 anni fa.

L' evoluzione delle tecniche di lavorazione del rame durò diversi millenni. La più antica, nota in Mesopotamia ed in Anatolia già 10.000 anni fa, consisteva nel martellamento a freddo del rame puro proveniente da filoni o pepite. Circa mille anni dopo fu inventata la tecnica del martellamento a caldo, che consisteva nel riscaldare il metallo allo scopo di ammorbidirlo prima di lavorarlo. Poi 8.000 anni fa gli abili artigiani del Vicino e del Medio Oriente riuscirono finalmente a raggiungere con i loro forni la temperatura necessaria alla fusione del rame, cioè 1.083°C; questo permise loro di ottenere sia fili e lamine da ribattere, che direttamente oggetti di ogni forma.

Il rame aprì una nuova era dell' umanità: finì l'età della pietra (paleolitico e neolitico) ed iniziò l'età dei metalli. L'età del rame è chiamata da alcuni studiosi anche Calcolitico, dalle parole greche che significano rame (khalkòs) e pietra (lìthos). Fu una vera e propria rivoluzione tecnologica e sociale. Basti pensare che fino ad allora per produrre utensili erano noti essenzialmente solo due materiali inorganici: la pietra, resistente ma dura da lavorare, e l'argilla, che al contrario era facile da lavorare ma non era adatta a tutti gli usi, perché gli oggetti con essa prodotti (ad esempio vasi di terracotta) erano troppo fragili. Il rame invece riuniva in sé i pregi di entrambi i materiali già noti, eliminandone i difetti: una volta fuso si poteva infatti plasmare in mille forme come l'argilla, ma quando si raffreddava diventava più resistente della pietra. La scoperta del rame provocò inoltre molte trasformazioni sociali: per procurarselo infatti si dovevano affrontare pericolosi viaggi in luoghi lontani, cosa che favorì i contatti fra le civiltà.

Gli oggetti di rame costituivano un bene di lusso. Nell'antichità infatti i metalli erano in genere usati solo quando era indispensabile, altrimenti si preferivano materiali più economici, poiché i giacimenti noti erano pochi ed il processo di estrazione costoso. Ad esempio il vasellame ed il pentolame domestico della gente comune erano di terracotta, mentre solo in pochi potevano permettersi di possederne di rame o di altri metalli.

I vasi, le pentole e tutti gli altri oggetti di rame diventarono perciò uno status simbol delle aristocrazie antiche.
La disponibilità di rame e di altri metalli favorì il fiorire di grandi civiltà: per esempio la civiltà etrusca in Italia centrale e quella nuragica in Sardegna devono il loro rapido sviluppo e la loro ricchezza allo sfruttamento delle miniere di rame e di altri metalli. Con la produzione ed il commercio del rame questi popoli entrarono in contatto con altre civiltà più ricche come quella greca o quella fenicia, i cui mercanti venivano a scambiare il metallo con i loro raffinati prodotti. Grazie a questi contatti le popolazioni italiche si arricchirono sia materialmente che culturalmente.




LA FUSIONE DEL RAME

La scoperta del procedimento atto a ricavare il rame per fusione dai minerali alo stato nativo fu un avvenimento di grande importanza nella storia del mondo; un avvenimento che segnò gli inizi della vera e propria metallurgia e pose le fondamenta su cui si svilupparono le nostre grandi industrie.

E’ interessante chiedersi come sia avvenuta, nell’antichità, la scoperta della fusione del rame, per quanto la domanda non possa ricevere una risposta precisa        Disegno di una antica fornace




S’è detto spesso che può essere nata dal fatto che casualmente sia capitato nel fuoco un minerale di rame allo stato nativo; se in teoria ciò è possibile, in pratica gli esperimenti hanno dimostrato improbabile che la scoperta sia avvenuta in tal modo, poiché in una fiamma del genere le condizioni per esempio atmosferiche, non sono mai favorevoli alla riduzione di un minerale.

La scoperta della fusione potrebbe essere invece avvenuta grazie ad un’altra e più antica arte, quella del vasaio.

Se il vasaio usava per decorare i suoi prodotti qualcuno dei minerali contenenti rame, le condizioni atmosferiche all’interno della fornace potevano ben essere favorevoli e dar luogo, pertanto, a un accidentale riduzione del minerale, fornendo così il rame.

La somiglianza di alcune fornaci metallurgiche con le antiche fornaci per oggetti fittili sembra confermare questa ipotesi.

Comunque sia avvenuta questa scoperta, il successo dovette in ogni caso dipendere da un susseguirsi di esperimenti e tentativi.

Le più antiche e primitive fornaci per la fusione dei metalli furono piccolo fosse, o cavità del terreno (come si può vedere nella foro affianco), in cui si fondeva il minerale usando carbone come combustibile, mentre una ventilazione artificiale era fornita da un mantice.

Antica fornace del periodo romano     Da questo semplice inizio partì un’evoluzione

continua, e la fornace si sviluppò al di sopra del livello del suolo.

Nell’età classica erano in uso fornaci a galleria, cui fecero seguito le fornaci del tipo snolo-catalano e così via, fino alle più ampie fornaci di età medievale, che venivano accuratamente costruite in pietra e fatte in modo da comportare una minore dispersione del combustibile e di minerale.






Antichissima fornace del periodo pre-romano, dove il combustibile si disperdeva maggiormente.


LA CESELLATURA DEL RAME

I bellissimi recipienti in rame, vanto dei maestri isilesi, sono ormai quasi soppiantati da oggetti moderni, per cui l’antica lavorazione di “craddagius”, “turras”, e “cuppas” (grosse caldaie, mestoli e bracieri), si è evoluta in senso artistico con la cesellatura: l’arte di imprimere sul rovescio di una lamina metallica, ure o motivi decorativi che risultino sulla facciata opposta.

La lavorazione si divide in fasi: nella prima fase si esegue l’immagine da realizzare incidendo la lamina in rame con il cesello (strumento simile ad uno scalpello) che lascia sul metallo una leggera incisione.             Quadro in rame realizzato con la tecnica della cesellatura

Nella seconda fase si esegue lo sbalzo (sul rovescio della lamina) dando alle ure rilievo e la giusta sovrapposizione fra di esse.

Si passa poi alla fase che permette di curare, attraverso la cesellatura, i particolari che caratterizzano l’immagine realizzata.

Nell’ultima fase si procede alla pulitura del metallo, mediante l’utilizzo di prodotti chimici che gli conferiscono lucentezza.


























LA DORATURA


L’oro è sempre stato simbolo di agiatezza, di sfarzo e di prestigio sociale e, per questo, anche nei periodi economicamente più bui, resta l’emblema di distinzione del potere e della ricchezza di pochi.

L’arte di dorare gli oggetti, era effettuata fin dai tempi più antichi, nelle civiltà mediterranee ed in particolare in Egitto. Ai tempi dell’antica Roma troviamo documenti di Vitruvio e Plinio che raccontano la consuetudine di ricoprire l’oggetto con lamine d’oro abbastanza spesse, applicate mediante percussione.

Nel Medioevo, invece, la produzione di oggetti dorati è solo di appartenenza delle classi nobili. Durante la ripresa economica e culturale del Rinascimento anche la ricca borghesia può permettersi di commissionare oggetti dorati. Si va a costruire una classe di artigiani che si dedicano esclusivamente alla doratura.









Elmo di rame dorato

La doratura dei metalli si effettuava in modi diversi: a placca, applicando la foglia d’oro sull’oggetto riscaldato e comprimendola con forza col tampone; a fuoco, ottima e lunga durata, ma di costo elevato e, a causa dell’evaporazione del mercurio e dell’amalgama sottoposto a calore, molto dannosa alla salute di chi la praticava; e a guazzo, per oggetti di rame e due leghe da immergere in apposita soluzione.
















Fasi della doratura



PROPRIETA’ DEL RAME



Le proprietà fisiche del rame puro sono varie, con il termine puro si intende una percentuale del metallo che oscilla tra il 99,85% ed il 99,99%. Rame ad elevata purezza è usato per getti mentre in forma di lavorato è disponibile come piastre, lamiere, nastri e fogli, barre e profilati laminati od estrusi.

Resistenza alla corrosione: in atmosfera normale e in acqua la resistenza è elevata, per la pellicola superficiale di ossido che svolge azione protettiva. Il metallo è attaccato dai prodotto alcalini, eccetto che dall’ammoniaca, mentre l’acido nitrico e cloridrico lo dissolvono rapidamente. Aggiunte di leganti (boro, litio, cadmio) riducono la velocità di ossidazione a temperatura ambiente ed alle alte con lo sviluppo di una pellicola protettiva, tuttavia esse riducono la sia conducibilità che la facilità di lavorazione aumentando la resistenza meccanica.

Conducibilità: oltre il 50% di tutto il rame è impiegato per scopi elettrici. Tale proprietà viene ridotta dalle lavorazioni a freddo come pure dall’aggiunta di leganti, in generale all’aumentare della resistenza meccanica diminuisce la conducibilità. Un fattore molto dannoso per la conducibilità è rappresentato dalle impurezze che introducono dei problemi in condizioni operative, per cui bisogna operare un controllo delle impurezze quando viene utilizzato per applicazioni elettriche.

Riciclabilità il rame riciclato conserva le stesse caratteristiche chimico-fisiche e tecnologiche del primato, per questo, ad esempio in Italia, il 40% dei semilavorati di rame e leghe è ottenuto riciclando rottami.

Esistono delle limitazioni sia nell’uso che nei processi a cui può essere sottoposto, a causa delle relazioni chimiche che si hanno con ossigeno ed idrogeno. Il rame può dar vita ad un sistema di leghe con l’ossigeno, esso può reagire con l’idrogeno ad elevate temperature. Quest’ultimo diffonde all’interno del metallo solido combinandosi con l’ossigeno per dar luogo a vapore d’acqua che esercita una pressione sufficiente a produrre delle cricche (infragilimento da idrogeno).

Tali reazioni gassose si possono verificare nella saldatura o nella saldo-brasatura mediante idrogeno od idrocarburi, oppure nella tempra in presenza di questi gas. Tale pericolo può essere eliminato aggiungendo un ossidante durante le operazioni di raffinazione e colata, facendo attenzione che un piccolo eccesso di deossidante riduce la conducibilità. E’ da notare che seppure il rame ha un bassissimo contenuto di ossigeno può acquisirlo nel corso dei processi di lavorazione.

Il rame costituisce per un vasto e definito gruppo di leghe che possiedono proprietà molto simili a quelle del metallo: alta resistenza alla corrosione e buone caratteristiche di lavorabilità.

Le leghe si possono classificare come segue:

  • Alluminio, fino al 12%, leghe in fase sia singola che doppia, possiedono un’elevata resistenza meccanica ed alla corrosione;
  • Berillio, fino al 2%, conferisce le proprietà di tempra  per precipitazioni che danno vita alle leghe di rame di maggior resistenza meccanica;
  • Nichel, forma una serie continua di leghe con elevata resistenza alla corrosione migliorata resistenza meccanica;
  • Stagno, forma una serie di leghe binarie che vengono impiegate in forma di getti e forgiati;
  • Zinco, fino al 40%, rappresenta l’elemento singolo in lega più importante formando un vasto campo di ottoni  per getti e forgiati;
  • Zirconio, fino al 3%, le leghe vengono impiegate in applicazioni ad alta temperatura che richiedono buona conducibilità.








Rame -Cu-


SIMBOLO CHIMICO


Cu

CLASSE MINERALOGICA


Elemento nativo

GRUPPO


Monometrico

SISTEMA


Cubico (gruppo spaziale: Fm3m)

ABITO


I cristalli singoli sono molto rari ma quando si presentano hanno abito cubico od ottaedrico; spesso però il rame si presenta in masse filiformi, arborescenti, ramificate od incrostazioni

DUREZZA





PESO SPECIFICO



INDICE DI RIFRAZIONI


n=1,10 (monorifrangente)

COLORE


Rosso ramato (con sfumature verdastre nei campioni alterati)

LUCENTEZZA


Metallica

TRASPARENZA


Opaco

SFALDATURA


Assente

STRISCIO


Polvere bruno-nera

FRATTURA


Frastagliata

PLEOCROISMO


Assente

GENESI


Non ha mai origine primaria (in quanto in fase magmatica si formano sempre i solfuri), si forma quindi per alterazione in ambiente moderatamente riducente (si rinviene nelle zone superficiali dei filoni)


Giacimenti

Troviamo giacimenti di rame in parte del mondo, in Usa, ne abbiamo esempi in Michigan e Arizona, in Australia, in Russia, in Germani e anche in Inghilterra.










Utilizzi

Gli oggetti di rame costituivano, nell’antichità, un bene di lusso. Infatti i metalli erano in genere usati solo quando era indispensabile, altrimenti si preferivano materiali più economici, poiché i giacimenti noti erano pochi ed il processo di estrazione costoso. Ad esempio il vasellame ed il pentolame domestico della gente comune erano di terracotta, mentre solo in pochi potevano permettersi di possederne di rame o di altri metalli. I vasi, le pentole e tutti gli altri oggetti di rame diventarono perciò uno status simbol delle aristocrazie antiche.

Oggi giorno, il rame viene anche usato in artigianato,come la ura accanto può mostrare, destinato poi alla decorazione casalinga






Privacy

© ePerTutti.com : tutti i diritti riservati
:::::
Condizioni Generali - Invia - Contatta