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Les Sumériens et les Chaldéens

Le cuivre est apparu comme le premier métal non précieux employé par les Sumériens et les Chaldéens de Mésopotamie, après qu’ils aient établi leurs villes prospères de Sumer et Accad, Ur, al’Ubaid et d’autres, quelque part entre 5000 et 6000 ans. Ces premiers peuples ont développé une habileté considérable dans la fabrication du cuivre et, à partir de ces centres, les rudiments de l’artisanat se sont répandus jusqu’aux peuples riverains de l’Égypte où ils ont continué à prospérer pendant des milliers d’années, bien après que leur propre civilisation ait dégénéré.

Bien que les formes d’art sumériennes aient été plutôt grossières, beaucoup des objets qu’ils ont produits étaient merveilleusement réalistes. Des pots et des plateaux à mélanger en bronze ont été trouvés à al’Ubaid, près d’Ur (vers 2600 av. J.-C.), ainsi que des pots en argent de la même date, en plus de cruches, de soucoupes et de récipients à boire en bronze à bec d’argent qui étaient probablement utilisés à des fins cérémonielles. Des ciseaux et d’autres outils en cuivre provenant d’Ur sont encore plus anciens, de même que des rasoirs, des harpons, des épingles de cape et d’autres petits articles en cuivre. Beaucoup plus anciens que tous ces objets sont quelques flèches et carquois en cuivre, ainsi que des pointes de lance préhistoriques sumériennes en cuivre, qui ont tous réussi à survivre à l’épreuve du temps.

Même à une date aussi précoce, ces gens ont adopté la pratique d’enterrer sous les fondations des bâtiments un document concernant le bâtisseur. De petites figurines en bronze ou en cuivre y étaient également enterrées à la même époque. L’un de ces documents, sous la forme d’une cheville de cuivre ou de bronze de 30 cm de long, concerne un roi de la première dynastie d’Ur. Un autre, plus remarquable, montre un dieu tenant une cheville d’environ 6 pouces de long ; il provient du temple de Ningursu (vers 2500 av. J.-C.).

Une autre preuve de l’indestructibilité du cuivre est liée à un traîneau sumérien en bois, destiné à rouler sur les sables ; il est pittoresquement connu sous le nom de  » traîneau de la reine « . Ce traîneau était tiré par deux bœufs portant de grands colliers de cuivre, tandis que les rênes étaient munies de clous en cuivre. Un soldat sumérien qui marchait vraisemblablement aux côtés de cet équipement portait un casque de cuivre.

Pendant que nous parlons du cuivre sumérien, il convient de mentionner le buste d’Ur-Namma (voir photo avec l’aimable autorisation du Metropolitan Museum of Art). Le moulage du buste en  » cuivre arsénié ; était un accomplissement technologique considérable à l’époque et sa valeur artistique est encore inégalée aujourd’hui.

Les Égyptiens

Dès les premières dynasties, l’Égypte a développé un très haut degré de civilisation, et l’exploitation des métaux – cuivre, bronze et métaux précieux comme l’or et l’argent – était un élément essentiel de leur culture. Les Égyptiens ont d’abord apporté des améliorations considérables à la technique mésopotamienne, puis, apparemment satisfaits d’avoir atteint le sommet de l’excellence humaine, ils ont poursuivi les mêmes pratiques, siècle après siècle, de sorte que seule la référence au roi concerné permet de distinguer des articles dont l’âge peut différer de mille ans ou plus. Ils se procuraient la plupart de leur cuivre dans les collines de la mer Rouge.

Les tombes des Égyptiens ont livré de nombreux exemples d’artisanat en cuivre, notamment des tuyaux de plomberie en cuivre, qui sont encore en bon état aujourd’hui. Leur excellent état aujourd’hui peut, dans une large mesure, être attribué au climat sec, et notre connaissance doit une dette considérable à leur pratique d’enterrer dans les tombes des morts importants, un équipement complet pour ses besoins dans l’autre monde. C’est ainsi qu’ils avaient des maquettes représentant des fournils, des tanneries, des brasseries, des bateaux, le tout agrémenté de figures humaines en bois sculpté et d’ustensiles illustrant la vie réelle de l’Égypte ancienne. Avec eux étaient enterrés les véritables objets en bronze, en cuivre et en métal précieux liés au défunt. Malgré un énorme pillage par les pilleurs de tombes à travers toutes les époques, il en est resté beaucoup pour la postérité.

Le dinandier égyptien devait être un homme d’importance puisqu’il devait fabriquer des scies, des ciseaux, des couteaux, des houes, des herminettes, des plats et des plateaux, tous en cuivre ou en bronze, pour les artisans des nombreux métiers. Il existe encore des passoires et des louches en bronze très utiles, ainsi que des pinces, dont certaines avaient des extrémités en forme de main humaine. A Thèbes, on a retrouvé des lames de faucille en bronze magnifiquement conservées, aux bords dentelés très professionnels. Les Égyptiens possédaient même des sacs modèles en bronze qui étaient portés par les serviteurs lors de funérailles importantes.

Homer désignait le métal sous le nom de  » Chalkos  » ; l’âge du cuivre est donc désigné comme l’âge chalcolithique. Les écrits romains font référence au cuivre sous le nom de  » aes Cyprium « , car une grande partie du métal provenait alors de Chypre.

L’âge du bronze

Il est prouvé que les premiers ouvriers savaient que l’ajout de quantités d’étain au cuivre permettait d’obtenir une substance beaucoup plus dure.

Cet alliage, le bronze, a été le premier fabriqué et a trouvé une faveur particulière pour les outils de coupe. De nombreuses découvertes ont prouvé l’utilisation du cuivre et du bronze à de nombreuses fins avant 3000 avant JC ; le bronze a révolutionné le mode de vie de l’homme.

Certains des plus anciens bronzes connus proviennent des fouilles de Sumer, et sont d’une ancienneté considérable. Au début, la fusion conjointe de minerais de cuivre et d’étain devait être soit accidentelle, soit le résultat d’une expérimentation précoce visant à déterminer quels types de roches pouvaient être fondus. La fusion du plomb était connue dès 3500 av. J.-C. et le plomb, l’étain et l’arsenic apparaissent tous comme éléments d’alliage dans le cuivre fondu dès les premières dates.

Une appréciation de la qualité du bronze en fonction de la teneur en étain n’est apparue que lentement. La cohérence de la composition des bronzes remonte à environ 2500 av. J.-C. à Sumer, les bronzes contenant couramment 11-14% d’étain – preuve raisonnable à la fois de la prévoyance technologique et de l’appréciation des propriétés métallurgiques et fondatrices. Des indications de production de bronze remontant à 2800 avant J.-C. proviennent d’endroits aussi éloignés que l’Inde, la Mésopotamie et l’Égypte, et font d’une origine unique de la fonte du bronze significativement plus ancienne une forte possibilité.

Le commerce par terre et par mer, et la succession des cultures et des empires, avaient dispersé lentement mais sûrement la connaissance des métaux à base de cuivre dans l’Ancien Monde. En 1500 avant Jésus-Christ, elle s’était répandue à travers l’Europe et l’Afrique du Nord jusqu’aux îles britanniques, et dans d’autres directions jusqu’en Inde et en Chine. Le cuivre, le bronze, le cuivre-arsenic, le cuivre au plomb, le bronze au plomb et les bronzes à l’étain arsenical étaient tous connus à cette date dans la plupart des régions de l’Ancien Monde.

« Ötzi », l’homme momifié de 5000 ans trouvé en altitude dans les Alpes, à la frontière italo-autrichienne, a été retrouvé avec de nombreux outils, dont une excellente hache en cuivre arsenical. La hache en cuivre, durcie par le martelage, était beaucoup plus résistante que les autres outils en pierre ou en silex. Elle ne se brisait pas à l’impact et pouvait être ramollie par chauffage et durcie à nouveau pour conserver son tranchant. Il semble qu’il était probablement lui-même un dinandier, puisque ses cheveux présentaient de fortes concentrations de cuivre et d’arsenic, qui ne pouvaient probablement provenir d’aucune autre source.

Des alliages contenant du zinc font également leur apparition à cette époque, en provenance de Chypre et de Palestine, bien que l’on pense que l’alliage était d’origine naturelle, en raison du minerai local contenant quelques minéraux de zinc fusibles. Des alliages similaires aux métaux à canon modernes étaient fondus avant 1000 avant J.-C., bien que les proportions de cuivre, d’étain, de zinc et de plomb ne soient pas bien établies. Après l’apparition de véritables laitons en Égypte au premier siècle avant J.-C., peut-être en provenance de Palestine, les Romains, industrieux et méthodiques, ont rapidement consolidé la connaissance et l’usage du cuivre, des bronzes, des laitons et des métaux à canon.

La fondation des cloches est née en Chine avant 1000 avant J.-C. et, avec le temps, la conception chinoise des cloches a atteint un haut degré de sophistication technique. La technologie s’est finalement répandue à travers l’Asie et l’Europe jusqu’en Grande-Bretagne, où les premières preuves de fabrication de cloches ont été datées d’environ 1000 après J.-C. grâce aux fouilles d’une fosse de revêtement de cloche à Winchester.

Plusieurs ouvrages importants ont été écrits au cours du Moyen Âge concernant l’extraction, la fonte, le moulage et le forgeage du cuivre. Ils établissent que le moulage et le travail du cuivre et de ses alliages trouvent leur origine dans des traditions et des pratiques artisanales qui se sont développées sur plusieurs milliers d’années. On ne sait pas dans quelle mesure ces traditions ont été transmises par écrit à l’origine, car ce n’est qu’à partir de l’époque médiévale que la tradition écrite en matière de technologie est ininterrompue. C’est à travers les traditions culturelles monastiques chrétiennes et islamiques que des comptes rendus détaillés de ces premières technologies ont survécu. Les écrits du moine Theophilus au 11e siècle, de Georgius Agricola et de Johannes Mathesius au 16e siècle, décrivent tous en détail les technologies de production de métaux de leur époque. Souvent, celles-ci n’avaient guère changé depuis des siècles.

La production des mines de l’âge du bronze était considérable – une évaluation basée sur d’anciens plans de mines et des études des travaux préhistoriques à Mitterberg, dans les Alpes autrichiennes, indiquait qu’environ 20 000 tonnes de cuivre noir y avaient été produites pendant la période de l’âge du bronze. Le cuivre noir était le produit habituel de la fonte antique et contenait environ 90 % de cuivre. Il était commercialisé sous forme de gâteaux plats de quelques kilogrammes pour être affiné ultérieurement en cuivre plus pur par « polissage ».

Des utilisations importantes en ingénierie avaient été trouvées pour le cuivre dès 2750 avant JC, lorsqu’il était utilisé à Abusir en Égypte pour la canalisation de l’eau. Le cuivre et le bronze étaient employés pour la fabrication de miroirs par la plupart des civilisations méditerranéennes de l’âge du bronze. L’effacement de Carthage par les Romains a occulté les développements en Afrique du Nord à cette époque. Des preuves des compétences considérables des Carthaginois en matière d’ingénierie sont apparues, notamment la plus ancienne utilisation connue de roues dentées, coulées en bronze.

Le bronze était utilisé dans de nombreux artefacts de la vie quotidienne romaine – couverts, aiguilles, bijoux, récipients, ornements, monnaie, couteaux, rasoirs, outils, instruments de musique et armes de guerre. Ce modèle d’utilisation a eu tendance à se répéter partout où la fonte du bronze et du cuivre a été introduite, bien que nécessairement à des échelles de temps différentes. Le Nouveau Monde et l’Afrique ont pris un retard de 3000 à 3500 ans dans ces développements en raison de la distance et de l’isolement de ces régions par rapport aux routes commerciales qui reliaient vaguement le monde antique.

Moyen-âge et au-delà

Imprimer
L’invention de l’imprimerie au 15e siècle a augmenté la demande de cuivre en raison de la facilité avec laquelle les feuilles de cuivre pouvaient être gravées ou gravées à l’eau-forte pour servir de plaques d’impression.

Une plaque de cuivre créée par l’une ou l’autre de ces méthodes produira une impression plus fine et plus délicate que les blocs de bois utilisés auparavant. Les images de ce type provenant de plaques de cuivre sont séparées du texte. Elles doivent être reliées dans le livre fini, ce qui leur vaut le nom de « plaques ». À partir de la fin du XVIe siècle, un volume avec des planches devient la forme standard de livre illustré.

À cette époque, les plaques de cuivre sont adoptées comme le meilleur moyen de graver des cartes. Les premières cartes connues imprimées à partir de plaques de cuivre sont deux éditions italiennes, datées de 1472, du géographe Claudius Ptolemy. À partir de 1801, HM Ordnance Survey et l’Amirauté ont utilisé des plaques de cuivre pour l’impression de cartes et de graphiques.

De plus en plus, les méthodes modernes utilisent la gravure chimique sur plaque de cuivre dans le processus de prépresse, ce qui permet des conceptions moins restrictives et plus créatives.

Plus d’informations sur l’impression sur plaque de cuivre

Gainage
Le cuivre avait d’autres utilisations importantes en mer, puisque le gainage en cuivre des coques des navires en bois a été introduit au milieu du 18e siècle. Il s’agissait de protéger le bois contre les attaques du taret dans les mers chaudes. Il s’est avéré qu’il permettait également de maintenir les coques exemptes de bernacles et d’autres organismes marins, évitant ainsi la traînée importante qui ralentissait les navires. Cela permettait aux navires de Nelson de passer de nombreux mois en mission de blocus et d’être encore rapides lorsque les batailles commençaient. Aujourd’hui, le gainage en cuivre-nickel peut être appliqué aux coques en bois, en polymère ou en acier pour permettre aux navires de fonctionner à des vitesses plus élevées.

Plus d’informations sur le gainage en cuivre dans la marine

Production britannique
Au début du 18e siècle, Swansea devenait un important centre de cuivre et, en 1860, fondait environ 90 % de la production mondiale. Au début, Swansea obtenait la plupart de son minerai de nombreuses mines en Cornouailles et à Anglesey. En 1900, Morwelham, sur la rivière Tamar, était le plus grand port de cuivre du monde et Parys Mountain, près d’Amlych à Anglesey, la plus grande mine de cuivre du monde. À mesure que l’industrie se développait et que d’autres sources étaient trouvées à l’étranger, presque tous les minerais étaient importés. La fusion des minerais s’est par la suite rapprochée des sources d’approvisionnement.

L’exploitation du cuivre et de l’étain avait commencé en Cornouailles au début de l’âge du bronze (environ 2150 av. J.-C.) et la production de cuivre a atteint un pic en 1856 avec 164 000 tonnes produites. L’exploitation de l’étain s’est poursuivie jusqu’en 1998. Aujourd’hui, ni l’étain ni le cuivre ne sont produits en Cornouailles.

Au cours du XIXe siècle, Birmingham est devenu le principal centre de fabrication de métaux non ferreux en Grande-Bretagne, une position qu’il occupe toujours. De nombreux développements majeurs dans l’industrie du cuivre ont émané de la région de Birmingham.

• En 1832, George Muntz a breveté un procédé de fabrication de laiton composé de 60% de cuivre et de 40% de zinc. Voir la spécification de Muntz (Courtesy of Patents Collection of Sheffield Libraries).
• Une méthode d’application de l’électrolyse au raffinage du cuivre brut a été inventée par un argentier de Birmingham, James Elkington, en 1864 et a conduit à la création de la première usine de ce type à Swansea en 1869.
• Vers la fin du 19ème siècle, Alexander Dick a introduit le nouveau procédé fondamental d’extrusion à chaud pour fabriquer des barres de laiton à partir de billettes.

Cuivre et communications

De loin, la plus grande extension de l’utilisation du cuivre a résulté de la découverte de l’induction électromagnétique par Michael Faraday en 1831 et du développement ultérieur de l’industrie électrotechnique, y compris l’invention du télégraphe électrique au début du XIXe siècle, qui consistait à envoyer des signaux électriques le long d’un fil de cuivre. Il était possible pour la première fois de transmettre des messages presque instantanés à travers les continents et sous les océans, avec des impacts sociaux et économiques étendus.

Le télégraphe a révolutionné les communications qui reposaient auparavant sur des signaux de fumée, le poney express, les balises, le sémaphore à drapeau, l’héliographe (miroirs) et la poste aux pigeons.

Le premier service télégraphique commercial au monde a été établi par l’Electric Telegraph Company en Angleterre en 1846 ; cette société étant le précurseur de la BT moderne. Cette invention a été comparée, dans son impact sur la société, à l’internet d’aujourd’hui. Le système de télégraphe électrique a survécu jusqu’en 2006 (Western Union, États-Unis) et 2013 (Inde, télécom d’État).

L’étape significative suivante est venue avec la transmission de la voix (téléphone) le long de câbles en cuivre, brevetée en 1876 par Alexander Graham Bell, né à Édimbourg.

Un événement historique important a eu lieu en 1929 lorsque s’est produite la première diffusion transocéanique de musique par téléphone de l’Europe vers les États-Unis.

Dans les années 1980 est arrivée la révolution du fax, suivie par Internet, la communication par satellite et l’utilisation accrue de la fibre optique. Alors que l’utilisation du cuivre a été affectée par l’utilisation accrue de la fibre optique, il est loin d’être obsolète puisqu’il est utilisé sous une forme ou une autre dans toutes ces technologies modernes.
Aujourd’hui, la société moderne exige que les données passent entre les personnes et les organisations en quelques millisecondes. Des câbles de cuivre sous-marins de grand diamètre transfèrent les signaux entre les continents, tandis que de minuscules fils de cuivre transmettent l’énergie et les données aux utilisateurs individuels. Même les communications sans fil nécessitent un câblage en cuivre dans les mâts et les stations relais.

Depuis les premiers jours jusqu’aux temps modernes, les câbles et fils de cuivre sont les héros méconnus de l’ère de la communication, qui est une industrie en évolution rapide.

Qui sait ce que les prochaines années nous réservent ?

Plus d’informations sur le télégraphe, le téléphone et les communications mobiles Courtesy ‘Connected Earth’ de BT.

L’histoire du laiton

Le laiton est fabriqué depuis presque autant de siècles que le cuivre, mais ce n’est qu’au cours du dernier millénaire qu’il a été apprécié en tant qu’alliage d’ingénierie utilisé pour fabriquer des biens produits en série et en tant qu’alliage capable d’être formé par le travail ou le moulage, fini par le gaufrage, la gravure et le perçage et assemblé par le soudage et le brasage en objets exquis du calibre artistique le plus fin.

A l’origine, le bronze était plus facile à fabriquer en utilisant le cuivre et l’étain natifs et était idéal pour la fabrication d’ustensiles. Alors que l’étain était facilement disponible pour la fabrication du bronze, le laiton était peu utilisé, sauf lorsque sa couleur dorée était requise. Les Grecs connaissaient le laiton sous le nom d' » oreichalcos « , un cuivre brillant et blanc.

Plusieurs auteurs romains font référence au laiton en l’appelant  » Aurichalum « . Il était utilisé pour la production de sesterces et de nombreux Romains l’appréciaient également, notamment pour la production de casques de couleur dorée. Ils utilisaient des qualités contenant de 11 à 28 % de zinc pour obtenir des couleurs décoratives pour tous les types de bijoux ornementaux. Pour les travaux les plus ornés, le métal devait être très ductile et la composition privilégiée était de 18%, soit presque celle du métal à dorer 80/20 encore très demandé.

Avant le XVIIIe siècle, le zinc métal ne pouvait pas être fabriqué car il fond à 420oC et bout à environ 950oC, une température inférieure à celle nécessaire pour réduire l’oxyde de zinc avec du charbon de bois. En l’absence de zinc natif, il fallait fabriquer du laiton en mélangeant du minerai de smithsonite (calamine) broyé avec du cuivre et en chauffant le mélange dans un creuset. La chaleur était suffisante pour réduire le minerai à l’état métallique mais pas pour faire fondre le cuivre. La vapeur du zinc imprégnait le cuivre pour former du laiton, qui pouvait ensuite être fondu pour donner un alliage uniforme.

À l’époque médiévale, il n’existait encore aucune source de zinc pur. Lorsque Swansea, dans le sud du Pays de Galles, était effectivement le centre de l’industrie mondiale du cuivre, le laiton était fabriqué à partir de la calamine trouvée dans les collines de Mendip dans le Somerset. Le laiton était populaire pour les monuments d’église, de fines plaques étant encastrées dans les sols en pierre et inscrites pour commémorer les morts. Ces plaques contenaient généralement 23 à 29 % de zinc, ainsi que de petites quantités de plomb et d’étain. À l’occasion, certaines étaient recyclées en étant retournées et recoupées.

L’un des principaux utilisateurs industriels du laiton était le commerce de la laine, dont dépendait la prospérité avant la révolution industrielle. À l’époque de Shakespeare, une entreprise avait le monopole de la fabrication du fil de laiton en Angleterre. De ce fait, des quantités importantes étaient introduites en contrebande depuis l’Europe continentale. Plus tard, le commerce des épingles est devenu très important. Environ 15 à 20 % du zinc était habituel, avec une faible teneur en plomb et en étain pour permettre un travail à froid sans problème. En raison de sa facilité de fabrication, d’usinage et de sa résistance à la corrosion, le laiton est également devenu l’alliage standard à partir duquel étaient fabriqués tous les instruments précis tels que les horloges, les montres et les aides à la navigation.