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I Sumeri e i Caldei

Il rame entrò in uso come il primo metallo non prezioso impiegato dai Sumeri e dai Caldei della Mesopotamia, dopo che essi avevano fondato le loro fiorenti città di Sumer e Accad, Ur, al’Ubaid e altre tra 5000 e 6000 anni fa. Questi primi popoli svilupparono una notevole abilità nel fabbricare il rame e, da questi centri, i rudimenti dell’artigianato si diffusero ai popoli fluviali dell’Egitto, dove continuarono a fiorire per migliaia di anni molto dopo che la loro civiltà era degenerata. Pentole e vassoi di bronzo sono stati trovati ad al’Ubaid, vicino a Ur (circa 2600 a.C.), anche quelli d’argento della stessa data, oltre a brocche di bronzo con beccuccio d’argento, piattini e recipienti per bere che erano probabilmente usati per scopi cerimoniali. Ancora prima ci sono alcuni scalpelli di rame e altri strumenti da Ur, così come rasoi di rame, arpioni, spille da mantello e altri piccoli articoli. Molto più antichi di tutti questi sono alcune frecce e faretre di rame, insieme a punte di lancia preistoriche sumeriche in rame, che sono sopravvissute con successo alla prova del tempo.

Anche in una data così precoce, questo popolo adottò la pratica di seppellire sotto le fondamenta degli edifici un documento riguardante il costruttore. Piccole statuette di bronzo o di rame vi venivano sepolte allo stesso tempo. Una di queste registrazioni, sotto forma di un piolo di rame o di bronzo lungo 12 pollici, si riferisce ad un re della prima dinastia di Ur. Un’altra prova dell’indistruttibilità del rame è legata ad una slitta sumerica di legno, destinata a correre sulle sabbie; è pittorescamente nota come “la slitta della regina”. Questa slitta era trainata da due buoi che indossavano grandi collari di rame, mentre le redini avevano borchie di rame. Un soldato sumero che presumibilmente marciava accanto a questo equipaggiamento indossava un elmo di rame.

Per quanto riguarda il rame sumero, vale la pena menzionare il busto di Ur-Namma (vedi foto per gentile concessione del Metropolitan Museum of Art). La fusione del busto in ‘rame arsenico’ fu un notevole risultato tecnologico per l’epoca e il suo merito artistico è ancora oggi ineguagliato.

Gli Egizi

Dalle prime dinastie in poi, l’Egitto sviluppò un altissimo grado di civiltà, e lo sfruttamento dei metalli – rame, bronzo e metalli preziosi come oro e argento – fu una parte essenziale della loro cultura. Gli egiziani hanno dapprima apportato notevoli miglioramenti rispetto alla tecnica mesopotamica, e poi, apparentemente soddisfatti di aver raggiunto il vertice dell’eccellenza umana, hanno continuato le stesse pratiche, secolo dopo secolo, così che solo facendo riferimento al re interessato si può distinguere tra articoli che possono differire per età di mille anni o più. Essi ottenevano la maggior parte del loro rame dalle colline del Mar Rosso.

Le tombe degli egiziani hanno dato molti esempi di artigianato in rame, compreso il tubo idraulico di rame, che è ancora oggi in buono stato. Il loro eccellente stato oggi può, in gran parte, essere attribuito al clima secco, e la nostra conoscenza deve un debito considerevole alla loro pratica di seppellire nelle tombe dei morti importanti, attrezzature complete per i propri bisogni nell’altro mondo. Così avevano dei modellini, che mostravano forni, concerie, birrerie, barche, tutti completi di figure umane in legno intagliato e attrezzi che mostrano la vita reale dell’antico Egitto. Con questi erano sepolti i veri oggetti di bronzo, rame e metallo prezioso legati al defunto. Nonostante l’enorme quantità di saccheggi da parte dei ladri di tombe nel corso di tutte le epoche, molto è rimasto per i posteri.

Il ramaio egiziano doveva essere un uomo importante poiché doveva costruire seghe, scalpelli, coltelli, zappe, adze, piatti e vassoi, tutti di rame o di bronzo, per gli artigiani dei molti mestieri. Esistono ancora colini e mestoli di bronzo egiziani molto utili, così come pinze, alcune delle quali avevano le estremità modellate a forma di mani umane. Tebe ha prodotto lame di falce di bronzo splendidamente conservate con bordi seghettati molto simili a quelli degli affari. Gli egiziani possedevano anche borse di modello in bronzo che venivano portate dai servi ai funerali importanti.

Homer si riferiva al metallo come ‘Chalkos’; l’età del rame è quindi indicata come età Calcolitica. Gli scritti romani si riferiscono al rame come ‘aes Cyprium’, poiché gran parte del metallo proveniva allora da Cipro.

L’età del bronzo

Ci sono prove che i primi lavoratori sapevano che l’aggiunta di quantità di stagno al rame avrebbe prodotto una sostanza molto più dura.

Questa lega, il bronzo, fu la prima realizzata e trovò particolare favore per gli strumenti da taglio. Numerosi ritrovamenti hanno dimostrato l’uso del rame e del bronzo per molti scopi prima del 3000 a.C.; il bronzo ha rivoluzionato il modo di vivere dell’uomo.

Alcuni dei primi bronzi conosciuti provengono dagli scavi di Sumer, e sono di notevole antichità. All’inizio, la co-fusione dei minerali di rame e di stagno sarebbe stata accidentale o il risultato dei primi esperimenti per scoprire quali tipi di roccia potevano essere fusi. La fusione del piombo era nota dal 3500 a.C. e il piombo, lo stagno e l’arsenico appaiono tutti come elementi di lega nel rame fuso dalle prime date.

Un apprezzamento della qualità del bronzo in funzione del contenuto di stagno emerse solo lentamente. La consistenza della composizione dei bronzi risale a circa 2500 a.C. a Sumer, con bronzi che contengono comunemente l’11-14% di stagno – una prova ragionevole sia della previdenza tecnologica che dell’apprezzamento delle proprietà metallurgiche e di fondazione. Indicazioni di produzione di bronzo fino al 2800 a.C. provengono da luoghi distanti tra loro come l’India, la Mesopotamia e l’Egitto, e rendono una singola origine per la fusione del bronzo significativamente più indietro nel tempo una forte possibilità.

Il commercio per terra e per mare, e il susseguirsi di culture e imperi, aveva disperso la conoscenza dei metalli a base di rame lentamente ma inesorabilmente in tutto il Vecchio Mondo. Nel 1500 a.C. si era diffusa attraverso l’Europa e il Nord Africa fino alle isole britanniche, e in altre direzioni fino all’India e alla Cina. Rame, bronzo, rame-arsenico, rame al piombo, bronzo al piombo e bronzi allo stagno arsenicale erano tutti conosciuti a questa data nella maggior parte del Vecchio Mondo.

“Ötzi”, l’uomo mummificato di 5000 anni fa, trovato sulle Alpi al confine italo-austriaco, fu trovato con molti utensili tra cui un’eccellente ascia di rame arsenicale. L’ascia di rame era indurita dal martellamento ed era molto più dura delle alternative di pietra o di selce. Non si frantumava all’impatto e poteva essere ammorbidita dal riscaldamento e indurita di nuovo per mantenere il suo bordo tagliente. Sembra che fosse probabilmente lui stesso un ramaio, dato che i suoi capelli avevano alte concentrazioni di rame e arsenico, che probabilmente non potevano provenire da nessun’altra fonte.

Anche le leghe contenenti zinco stavano emergendo in questo periodo, da Cipro e dalla Palestina, anche se si ritiene che la lega fosse di origine naturale, a causa del minerale locale contenente alcuni minerali di zinco fondibili. Leghe simili ai moderni metalli da sparo venivano fuse prima del 1000 a.C. anche se le proporzioni di rame, stagno, zinco e piombo non erano ben stabilite. Dopo l’emergere di veri ottoni in Egitto nel primo secolo a.C., forse dalla Palestina, gli industriosi e metodici romani consolidarono rapidamente la conoscenza e l’uso di rame, bronzi, ottoni e metalli da sparo.

La fondazione delle campane ebbe origine in Cina prima del 1000 a.C. e col tempo il design delle campane cinesi raggiunse un alto grado di sofisticazione tecnica. La tecnologia si diffuse infine attraverso l’Asia e l’Europa fino alla Gran Bretagna, dove le prime prove della produzione di campane sono state datate intorno al 1000 d.C. attraverso lo scavo di un pozzo di rivestimento di campane a Winchester.

Diversi importanti libri furono scritti durante il Medioevo riguardo l’estrazione, la fusione, la fusione e la forgiatura del rame. Questi stabilirono che la fusione e la lavorazione del rame e delle sue leghe aveva le sue origini in tradizioni e pratiche artigianali che si erano sviluppate nel corso di diverse migliaia di anni. Quanto di tutto ciò sia stato originariamente tramandato per iscritto non è noto, poiché è solo dal Medioevo che la tradizione scritta nella tecnologia è ininterrotta. È attraverso le tradizioni culturali monastiche cristiane e islamiche che sono sopravvissuti resoconti dettagliati di queste prime tecnologie. Gli scritti del monaco Teofilo nell’XI secolo, e di Georgius Agricola e Johannes Mathesius nel XVI secolo, tutti descrivono in dettaglio le tecnologie di produzione del metallo del loro tempo. Spesso queste erano cambiate poco per secoli.

La produzione delle miniere dell’età del bronzo era considerevole – una valutazione basata su vecchie mappe minerarie e studi di lavorazioni preistoriche a Mitterberg nelle Alpi austriache indicava che circa 20.000 tonnellate di rame nero erano state prodotte lì nel periodo dell’età del bronzo. Il rame nero era il prodotto abituale della fusione antica e conteneva circa il 90% di rame. Veniva commerciato come pani piatti del peso di alcuni chilogrammi per la successiva raffinazione in rame più puro tramite “poling”.

Usi ingegneristici significativi sono stati trovati per il rame già nel 2750 a.C., quando veniva usato ad Abusir in Egitto per le tubature dell’acqua. Il rame e il bronzo erano impiegati per la fabbricazione di specchi dalla maggior parte delle civiltà mediterranee del periodo dell’età del bronzo. L’obliterazione di Cartagine da parte dei Romani ha oscurato gli sviluppi nell’Africa settentrionale in quel periodo. Sono emerse prove delle considerevoli abilità ingegneristiche dei cartaginesi, compreso il primo uso conosciuto di ruote dentate, fuse in bronzo.

Il bronzo era usato in molti dei manufatti della vita quotidiana romana – posate, aghi, gioielli, contenitori, ornamenti, monete, coltelli, rasoi, utensili, strumenti musicali e armi da guerra. Questo modello d’uso tendeva a ripetersi ovunque fosse stata introdotta la fusione del bronzo e del rame, anche se necessariamente su scale temporali diverse. Il Nuovo Mondo e l’Africa hanno ritardato questi sviluppi di 3000-3500 anni a causa della distanza e dell’isolamento di queste aree dalle rotte commerciali che legavano vagamente il mondo antico.

Medioevo e oltre

Stampa
L’invenzione della stampa nel XV secolo aumentò la domanda di rame a causa della facilità con cui le lastre di rame potevano essere incise o incise per essere usate come lastre da stampa.

Una lastra di rame creata con uno di questi metodi produce una stampa più fine e delicata dei blocchi di legno usati in precedenza. Le immagini di questo tipo da lastre di rame sono separate dal testo. Devono essere rilegate nel libro finito, acquisendo il nome di ‘tavole’. Dalla fine del XVI secolo un volume con tavole diventa la forma standard di libro illustrato.

In questo periodo le tavole di rame furono adottate come il miglior mezzo per incidere le mappe. Le prime mappe conosciute stampate da lastre di rame sono due edizioni italiane, datate 1472, del geografo Claudio Tolomeo. Dal 1801, sia l’HM Ordnance Survey che l’Ammiragliato usarono lastre di rame per la stampa di mappe e carte nautiche.

Metodi sempre più moderni usano l’incisione chimica su lastre di rame nel processo di pre-stampa, fornendo disegni meno restrittivi e più creativi.

Altre informazioni sulla stampa su lastre di rame

Guaina
Il rame ebbe altri importanti usi in mare, come la guaina di rame degli scafi delle navi di legno fu introdotta a metà del 18° secolo. Questo aveva lo scopo di proteggere il legno dall’attacco del verme Teredo quando si trovava in mari caldi. Si scoprì che manteneva anche gli scafi liberi da cirripedi e altre crescite marine, prevenendo la conseguente forte resistenza che rallentava le navi. Questo permise alle navi di Nelson di passare molti mesi in servizio di blocco e di essere ancora veloci quando le battaglie iniziavano. Ora, il rivestimento in rame-nichel può essere applicato agli scafi in legno, polimero o acciaio per permettere alle navi di operare a velocità più elevate.

Più informazioni sul rivestimento in rame nella marina

Produzione britannica
All’inizio del XVIII secolo, Swansea stava diventando un importante centro del rame e nel 1860 fondeva circa il 90% della produzione mondiale. All’inizio, Swansea ottenne la maggior parte del suo minerale da molte miniere in Cornovaglia e Anglesey. Nel 1900, Morwelham sul fiume Tamar era il più grande porto di rame del mondo e Parys Mountain vicino ad Amlych in Anglesey era la più grande miniera di rame del mondo. Mentre l’industria si sviluppava e si trovavano altre fonti all’estero, quasi tutti i minerali venivano importati. La fusione dei minerali si spostò successivamente più vicino alle fonti di approvvigionamento.

L’estrazione del rame e dello stagno era iniziata in Cornovaglia all’inizio dell’età del bronzo (circa 2150 a.C.) e la produzione di rame raggiunse il suo massimo nel 1856 con 164.000 tonnellate prodotte. L’estrazione dello stagno continuò fino al 1998. Oggi in Cornovaglia non si producono né stagno né rame.

Durante il XIX secolo, Birmingham divenne il principale centro per la produzione di metalli non ferrosi in Gran Bretagna, una posizione che è ancora tenuta. Molti importanti sviluppi nell’industria del rame provenivano dall’area di Birmingham.

• Nel 1832 George Muntz brevettò un processo per la fabbricazione di ottone composto dal 60% di rame e dal 40% di zinco. Visualizza la specifica di Muntz (per gentile concessione della collezione di brevetti delle biblioteche di Sheffield).
• Un metodo per l’applicazione dell’elettrolisi alla raffinazione del rame grezzo fu inventato da un argentiere di Birmingham, James Elkington, nel 1864 e portò alla creazione del primo impianto del genere a Swansea nel 1869.
• Verso la fine del XIX secolo, Alexander Dick introdusse il nuovo processo fondamentale dell’estrusione a caldo per fare l’ottone dalla billetta.

Rame e comunicazioni

Di gran lunga la più grande estensione nell’uso del rame è derivata dalla scoperta di Michael Faraday dell’induzione elettromagnetica nel 1831 e dal successivo sviluppo dell’industria elettrotecnica, compresa l’invenzione del telegrafo elettrico all’inizio del XIX secolo, che comportava l’invio di segnali elettrici lungo fili di rame. Fu possibile per la prima volta trasmettere messaggi quasi istantanei attraverso i continenti e sotto gli oceani con ampi impatti sociali ed economici.

Il telegrafo rivoluzionò le comunicazioni che prima si basavano su segnali di fumo, pony express, fari, semaforo a bandiera, eliografo (specchi) e piccione postale.

Il primo servizio telegrafico commerciale al mondo fu stabilito dalla Electric Telegraph Company in Inghilterra nel 1846; questa compagnia fu il precursore della moderna BT. Questa invenzione è stata paragonata, nel suo impatto sulla società, al moderno internet. Il sistema del telegrafo elettrico è sopravvissuto fino al 2006 (Western Union, USA) e al 2013 (India, telecom di proprietà dello Stato).

La prossima tappa significativa è stata la trasmissione della voce (telefono) su cavi di rame, brevettata nel 1876 da Alexander Graham Bell, nato a Edimburgo.

Un importante evento storico ebbe luogo nel 1929 quando avvenne la prima trasmissione transoceanica di musica per telefono dall’Europa agli Stati Uniti.

Negli anni ’80 è arrivata la rivoluzione del fax, seguita da internet, dalla comunicazione satellitare e da un maggiore uso della fibra ottica. Anche se l’uso del rame è stato influenzato dall’aumento dell’uso della fibra ottica, è lontano dal diventare obsoleto, poiché è usato in qualche forma in tutte queste tecnologie moderne.
Oggi, la società moderna richiede che i dati passino tra persone e organizzazioni in millisecondi. Cavi di rame sottomarini di grande diametro trasferiscono segnali tra i continenti, mentre minuscoli fili di rame trasmettono energia e dati ai singoli utenti. Anche le comunicazioni wireless richiedono cavi di rame nei tralicci e nelle stazioni relè.

Dagli albori ai tempi moderni, i cavi e i fili di rame sono gli eroi non celebrati dell’era della comunicazione, che è un’industria in rapida evoluzione.

Chissà cosa porteranno i prossimi anni?

Più informazioni su telegrafo, telefono e comunicazioni mobili Cortesia ‘Connected Earth’ di BT.

La storia dell’ottone

L’ottone è stato prodotto per quasi altrettanti secoli come il rame, ma solo nell’ultimo millennio è stato apprezzato come una lega ingegneristica usata per fare beni prodotti in massa e come una lega capace di essere formata tramite lavorazione o fusione, rifinita tramite goffratura, incisione e perforazione e unita tramite saldatura e brasatura in oggetti squisiti del miglior calibro artistico.

Inizialmente, il bronzo era più facile da produrre usando rame e stagno nativi ed era ideale per la fabbricazione di utensili. Mentre lo stagno era facilmente disponibile per la fabbricazione del bronzo, l’ottone era poco usato tranne quando era richiesto il suo colore dorato. I greci conoscevano l’ottone come ‘oreichalcos’, un rame bianco e brillante.

Diversi scrittori romani fanno riferimento all’ottone chiamandolo ‘Aurichalum’. Era usato per la produzione di sesterzi e piaceva anche a molti romani, specialmente per la produzione di elmi color oro. Usavano gradi contenenti dall’11 al 28% di zinco per ottenere colori decorativi per tutti i tipi di gioielli ornamentali. Per i lavori più ornati, il metallo doveva essere molto duttile e la composizione preferita era del 18%, quasi quella del metallo dorato 80/20 ancora richiesto.

Prima del XVIII secolo, lo zinco metallico non poteva essere prodotto poiché fonde a 420oC e bolle a circa 950oC, sotto la temperatura necessaria per ridurre l’ossido di zinco con il carbone. In assenza di zinco nativo, era necessario fare l’ottone mescolando il minerale smithsonite macinato (calamina) con il rame e riscaldando la miscela in un crogiolo. Il calore era sufficiente a ridurre il minerale allo stato metallico ma non a fondere il rame. Il vapore dello zinco permeava il rame per formare l’ottone, che poteva poi essere fuso per dare una lega uniforme.

Nel Medioevo non esisteva ancora una fonte di zinco puro. Quando Swansea, nel sud del Galles, era effettivamente il centro dell’industria mondiale del rame, l’ottone era fatto dalla calamina trovata nelle colline Mendip nel Somerset. L’ottone era popolare per i monumenti della chiesa, lastre sottili che venivano inserite nei pavimenti di pietra e inscritte per commemorare i morti. Queste di solito contenevano il 23-29% di zinco, spesso con piccole quantità di piombo e stagno. A volte, alcuni venivano riciclati per essere rivoltati e ritagliati.

Uno dei principali utilizzatori industriali dell’ottone era il commercio della lana, da cui dipendeva la prosperità prima della rivoluzione industriale. Al tempo di Shakespeare, una società aveva il monopolio della produzione di filo di ottone in Inghilterra. Questo faceva sì che quantità significative venissero contrabbandate dall’Europa continentale. Più tardi il commercio di spilli divenne molto importante, circa il 15-20% di zinco era usuale con poco piombo e stagno per permettere una lavorazione a freddo senza problemi a misura. A causa della sua facilità di fabbricazione, di lavorazione e di resistenza alla corrosione, l’ottone divenne anche la lega standard da cui furono fatti tutti gli strumenti accurati come orologi, orologi e strumenti di navigazione.