Heading

Sumerowie i Chaldejczycy

Miedź po raz pierwszy weszła do użytku jako najwcześniejszy metal nieszlachetny stosowany przez Sumerów i Chaldejczyków z Mezopotamii, po założeniu przez nich kwitnących miast Sumer i Akad, Ur, al’Ubaid i innych gdzieś pomiędzy 5000 a 6000 lat temu. Ci wcześni ludzie rozwinęli znaczne umiejętności w wytwarzaniu miedzi i z tych ośrodków, podstawy rzemiosła rozprzestrzeniły się na zamieszkujących rzekę ludzi Egiptu, gdzie nadal kwitły przez tysiące lat, długo po tym, jak ich własna cywilizacja uległa degeneracji.

Ale sumeryjskie formy sztuki były raczej surowe, wiele z przedmiotów, które produkowali, było cudownie podobnych do życia. Garnki z brązu i tace do mieszania zostały znalezione w al’Ubaid, niedaleko Ur (około 2600 p.n.e.), również srebrne z tej samej daty, oprócz dzbanków z brązu ze srebrnymi wylewkami, spodków i naczyń do picia, które prawdopodobnie były używane do celów ceremonialnych. Jeszcze wcześniejsze są miedziane dłuta i inne narzędzia z Ur, podobnie jak miedziane brzytwy, harpuny, szpilki do płaszczy i inne drobne przedmioty. Znacznie starsze od nich są miedziane strzały i kołczany, wraz z prehistorycznymi miedzianymi grotami włóczni z Sumeru, z których wszystkie z powodzeniem przetrwały próbę czasu.

Nawet w tak wczesnym okresie ludzie ci przyjęli praktykę zakopywania pod fundamentami budynków zapisków dotyczących budowniczego. W tym samym czasie zakopywano tam również małe figurki z brązu lub miedzi. Jeden z takich zapisów, w formie miedzianego lub spiżowego kołka o długości 12 cali, odnosi się do króla z Pierwszej Dynastii w Ur. Bardziej niezwykły pokazuje boga trzymającego kołek o długości około 6 cali; pochodzi on ze świątyni w Ningursu (około 2500 p.n.e.).

Inny dowód niezniszczalności miedzi związany jest z sumeryjskimi drewnianymi sankami, które przeznaczone były do jazdy po piaskach; są one malowniczo znane jako „Sanie Królowej”. Sanie te były ciągnięte przez dwa woły noszące duże miedziane kołnierze, podczas gdy lejce miały miedziane ćwieki. Sumeryjski żołnierz, który przypuszczalnie maszerował obok tego ekwipunku, nosił miedziany hełm.

Przy okazji tematu sumeryjskiej miedzi warto wspomnieć o popiersiu Ur-Nammy (patrz zdjęcie dzięki uprzejmości Metropolitan Museum of Art). Odlanie popiersia w 'miedzi arsenowej' było znaczącym osiągnięciem technologicznym w tamtych czasach, a jego wartość artystyczna do dziś nie ma sobie równych.

Egipcjanie

Od najwcześniejszych dynastii Egipt rozwijał bardzo wysoki stopień cywilizacji, a eksploatacja metali – miedzi, brązu i metali szlachetnych, takich jak złoto i srebro – była istotną częścią ich kultury. Egipcjanie najpierw dokonali znacznych ulepszeń w stosunku do techniki mezopotamskiej, a następnie, najwyraźniej zadowoleni, że osiągnęli szczyt ludzkiej doskonałości, kontynuowali te same praktyki, wiek po wieku, tak że tylko przez odniesienie do danego króla można rozróżnić przedmioty, które mogą różnić się wiekiem o tysiąc lat lub więcej. Większość swojej miedzi pozyskiwali ze Wzgórz Morza Czerwonego.

Grobowce Egipcjan przyniosły wiele przykładów miedzianego rzemiosła, w tym miedziane rury kanalizacyjne, które do dziś są w dobrym stanie. Ich doskonały stan dzisiaj może, w dużym stopniu, być przypisany do suchego klimatu, a nasza wiedza zawdzięcza znaczny dług do ich praktyki grzebania w grobowcach ważnych zmarłych, kompletne wyposażenie dla swoich potrzeb w następnym świecie. Tak więc mieli oni modelowe zestawy, pokazujące piekarnie, garbarnie, browary, łodzie, wszystkie kompletne z rzeźbionymi drewnianymi postaciami ludzkimi i narzędziami, które pokazują rzeczywiste życie starożytnego Egiptu. Wraz z nimi pochowane były prawdziwe przedmioty z brązu, miedzi i metali szlachetnych, związane z osobą zmarłego. Pomimo ogromnej ilości grabieży dokonywanych przez rabusiów grobowców przez wszystkie wieki, wiele z nich pozostało dla potomnych.

Egipski miedziorytnik musiał być człowiekiem ważnym, ponieważ musiał wykonywać piły, dłuta, noże, motyki, miednice, naczynia i tace, wszystkie z miedzi lub brązu, dla rzemieślników wielu zawodów. Istnieją jeszcze bardzo przydatne wczesnoegipskie brązowe cedzaki i chochle; podobnie kleszcze, z których niektóre miały końce wyrzeźbione w kształt ludzkich rąk. Thebes przyniosło pięknie zachowane brązowe ostrza sierpa z bardzo biznes-jak ząbkowane krawędzie. Egipcjanie posiadali nawet torby z brązu, które były noszone przez służących na ważnych pogrzebach.

Homer określał ten metal jako „Chalkos”; epoka miedzi jest zatem określana jako epoka chalkolitów. Pisma rzymskie odnoszą się do miedzi jako 'aes Cyprium', ponieważ tak wiele metalu pochodziło z Cypru.

Epoka brązu

Istnieją dowody, że pierwsi robotnicy wiedzieli, iż dodanie do miedzi pewnej ilości cyny da w rezultacie znacznie twardszą substancję.

Ten stop, brąz, był pierwszym stopem, jaki wykonano i znalazł szczególne zastosowanie w narzędziach tnących. Liczne znaleziska dowiodły użycia zarówno miedzi, jak i brązu do wielu celów przed 3000 r. p.n.e.; brąz zrewolucjonizował sposób, w jaki żył człowiek.

Niektóre z najwcześniejszych znanych brązów pochodzą z wykopalisk w Sumerze i mają znaczną starożytność. Na początku współwytapianie rud miedzi i cyny było albo przypadkowe, albo stanowiło wynik wczesnych eksperymentów mających na celu ustalenie, jakie rodzaje skał nadają się do wytopu. Wytapianie ołowiu było znane od 3500 r. p.n.e., a ołów, cyna i arsen pojawiają się jako składniki stopu w wytapianej miedzi od wczesnych dat.

Cenę jakości brązu w zależności od zawartości cyny zaczęto doceniać powoli. Spójność składu brązów datuje się na około 2500 r. p.n.e. w Sumerze, przy czym brązy powszechnie zawierają 11-14% cyny – rozsądny dowód zarówno technologicznej myśli przewodniej, jak i uznania metalurgicznych i założycielskich właściwości. Wskazania na produkcję brązu aż do 2800 r. p.n.e. pochodzą z miejsc tak odległych od siebie jak Indie, Mezopotamia i Egipt, co sprawia, że pojedyncze pochodzenie wytopu brązu znacznie bardziej odległe w czasie jest bardzo prawdopodobne.

Handel lądowy i morski oraz sukcesja kultur i imperiów rozproszyły wiedzę o metalach na bazie miedzi powoli, ale pewnie w całym Starym Świecie. Do roku 1500 p.n.e. rozprzestrzeniła się ona przez Europę i Afrykę Północną na Wyspy Brytyjskie, a w innych kierunkach aż do Indii i Chin. Miedź, brąz, miedź-arsen, miedź ołowiowa, brąz ołowiany i brązy z cyny arsenowej były znane do tego czasu w większości rejonów Starego Świata.

’Ötzi', 5000-letni zmumifikowany człowiek znaleziony wysoko w Alpach na granicy włosko-austriackiej został znaleziony z wieloma narzędziami, w tym z doskonałą siekierą z miedzi arsenowej. Miedziana siekiera została utwardzona przez uderzenia młotem i była znacznie twardsza niż kamienne lub krzemienne odpowiedniki. Nie roztrzaskiwała się przy uderzeniu i mogła być zmiękczana przez ogrzewanie, a następnie ponownie hartowana, aby zachować swoją krawędź tnącą. Wydaje się, że prawdopodobnie sam był miedziorytnikiem, gdyż jego włosy miały wysokie stężenie miedzi i arsenu, które prawdopodobnie nie mogły pochodzić z żadnego innego źródła.

W tym czasie pojawiły się również stopy zawierające cynk, pochodzące z Cypru i Palestyny, choć uważa się, że stop ten miał pochodzenie naturalne, ponieważ miejscowa ruda zawierała pewne minerały cynku nadające się do wytopu. Stopy podobne do współczesnych brązów odlewano już przed rokiem 1000 p.n.e., choć proporcje miedzi, cyny, cynku i ołowiu nie były dobrze ustalone. Po pojawieniu się prawdziwych mosiądzów w Egipcie w I w. p.n.e., prawdopodobnie z Palestyny, pracowici i metodyczni Rzymianie szybko skonsolidowali wiedzę i zastosowanie miedzi, brązów, mosiądzów i rusznikarstwa.

Odlewanie dzwonów rozpoczęło się w Chinach przed 1000 r. p.n.e., a z czasem chińska konstrukcja dzwonów osiągnęła wysoki stopień zaawansowania technicznego. Technologia ta rozprzestrzeniła się ostatecznie przez Azję i Europę do Wielkiej Brytanii, gdzie wczesne dowody wytwarzania dzwonów datowane są na około 1000 r. n.e. poprzez wykopaliska w Winchesterze.

W okresie średniowiecza napisano kilka ważnych książek dotyczących wydobycia, wytopu, odlewania i kucia miedzi. Ustalono w nich, że odlewnictwo i obróbka miedzi oraz jej stopów wywodzi się z tradycji i praktyk rzemieślniczych, które rozwijały się przez kilka tysięcy lat. Ile z tego zostało pierwotnie przekazane na piśmie, nie wiadomo, ponieważ dopiero od czasów średniowiecza tradycja piśmiennictwa w dziedzinie techniki jest nieprzerwana. Szczegółowe informacje o tych wczesnych technologiach zachowały się dzięki chrześcijańskiej tradycji monastycznej i islamskiej tradycji kulturowej. Pisma mnicha Teofila z XI wieku oraz Georgiusa Agricoli i Johannesa Mathesiusa z XVI wieku szczegółowo opisują ówczesne technologie produkcji metalu. Często niewiele się one zmieniały przez stulecia.

Wydobycie z kopalń epoki brązu było znaczne – ocena oparta na starych mapach kopalni i badaniach prehistorycznych wyrobisk w Mitterberg w Alpach Austriackich wykazała, że w okresie epoki brązu wyprodukowano tam około 20 000 ton czarnej miedzi. Czarna miedź była zwykłym produktem starożytnego wytopu i zawierała około 90% miedzi. Handlowano nią w postaci płaskich placków o wadze kilku kilogramów, które później rafinowano do czystszej miedzi przez „polerowanie”.

Ważne zastosowania inżynieryjne miedzi znaleziono już w 2750 r. p.n.e., kiedy to w Abusir w Egipcie używano jej do budowy rurociągów wodnych. Miedź i brąz były wykorzystywane do wyrobu luster przez większość cywilizacji śródziemnomorskich epoki brązu. Zatarcie Kartaginy przez Rzymian przesłoniło rozwój w Afryce Północnej w tym czasie. Dowody znacznych umiejętności inżynieryjnych Kartagińczyków pojawiła się, w tym najwcześniejsze znane wykorzystanie kół zębatych, odlanych z brązu.

Brąz był używany w wielu artefaktów codziennego życia rzymskiego – sztućce, igły, biżuteria, pojemniki, ozdoby, monety, noże, brzytwy, narzędzia, instrumenty muzyczne i broni wojennej. Ten schemat użycia powtarzał się wszędzie tam, gdzie wprowadzono wytop brązu i miedzi, choć z konieczności w różnych skalach czasowych. Nowy Świat i Afryka były opóźnione w rozwoju o 3000-3500 lat z powodu odległości i izolacji tych obszarów od szlaków handlowych, które luźno wiązały świat starożytny.

Middle Ages and Beyond

Druk
Wynalazek druku w XV wieku zwiększył popyt na miedź z powodu łatwości, z jaką miedziane arkusze mogły być grawerowane lub wytrawiane do użytku jako płyty drukarskie.

Płyta miedziana stworzona za pomocą jednej z tych metod wytworzy drobniejszy i delikatniejszy druk niż poprzednio używane drewniane klocki. Tego rodzaju obrazy z płyt miedzianych są oddzielone od tekstu. Muszą być oprawione w gotową książkę, przez co zyskały nazwę „płyt”. Od końca XVI wieku tom z płytami staje się standardową formą książki ilustrowanej.

W tym czasie płyty miedziane zostały przyjęte jako najlepszy środek do grawerowania map. Pierwsze znane mapy drukowane z płyt miedzianych to dwie włoskie edycje, datowane na 1472 rok, autorstwa geografa Claudiusa Ptolemy’ego. Od 1801 r. zarówno HM Ordnance Survey, jak i Admiralicja używały płyt miedzianych do drukowania map i wykresów.

W coraz większym stopniu nowoczesne metody wykorzystują chemiczne wytrawianie miedziorytów w procesie przygotowania do druku, co pozwala na mniej restrykcyjne, bardziej kreatywne projekty.

Więcej informacji na temat drukowania na płytach miedzianych

Pokrycia miedziane
Miedź miała inne ważne zastosowania na morzu, ponieważ w połowie XVIII w. wprowadzono miedziane poszycia kadłubów drewnianych statków. Miało to na celu ochronę drewna przed atakiem mączniaka okrętowego Teredo podczas przebywania na ciepłych morzach. Okazało się, że dzięki temu kadłuby były również wolne od pąkli i innych morskich porostów, co zapobiegało poważnym oporom, które spowalniały statki. Dzięki temu okręty Nelsona mogły spędzić wiele miesięcy na służbie blokadowej i nadal być szybkie, gdy rozpoczynały się bitwy. Obecnie okładziny miedziano-niklowe mogą być nakładane na kadłuby drewniane, polimerowe lub stalowe, aby umożliwić statkom działanie z większymi prędkościami.

Więcej informacji na temat miedzianych okładzin w marynarce

UK Produkcja
W początkach XVIII wieku Swansea stawała się głównym ośrodkiem produkcji miedzi i do 1860 roku wytapiała około 90% światowej produkcji. Początkowo Swansea pozyskiwała większość swojej rudy z wielu kopalni w Kornwalii i Anglesey. Do roku 1900 Morwelham nad rzeką Tamar było największym na świecie portem miedzi, a Parys Mountain w pobliżu Amlych w Anglesey największą na świecie kopalnią miedzi. Wraz z rozwojem przemysłu i znalezieniem innych źródeł za granicą, prawie wszystkie rudy były importowane. Wytapianie rud przeniosło się następnie bliżej źródeł zaopatrzenia.

Wydobycie miedzi i cyny rozpoczęło się w Kornwalii we wczesnej epoce brązu (około 2150 r. p.n.e.), a produkcja miedzi osiągnęła szczyt w 1856 r., kiedy to wyprodukowano 164 000 ton. Wydobycie cyny trwało do 1998 roku. Obecnie ani cyna, ani miedź nie są produkowane w Kornwalii.

W XIX wieku Birmingham stało się głównym ośrodkiem produkcji metali nieżelaznych w Wielkiej Brytanii, która to pozycja jest nadal utrzymywana. Wiele ważnych osiągnięć w przemyśle miedziowym wywodzi się z Birmingham.

• W 1832 roku George Muntz opatentował proces produkcji mosiądzu składającego się z 60% miedzi i 40% cynku. Zobacz specyfikację Muntza (dzięki uprzejmości Patents Collection of Sheffield Libraries).
• Metoda zastosowania elektrolizy do rafinacji surowej miedzi została wynaleziona przez srebrzarza z Birmingham, Jamesa Elkingtona, w 1864 roku i doprowadziła do powstania pierwszego takiego zakładu w Swansea w 1869 roku.
• Pod koniec XIX wieku Alexander Dick wprowadził nowy fundamentalny proces wyciskania na gorąco do produkcji prętów mosiężnych z kęsów.

Miedź i komunikacja

Do tej pory największe rozszerzenie zastosowania miedzi wynikało z odkrycia przez Michaela Faradaya indukcji elektromagnetycznej w 1831 r. i późniejszego rozwoju przemysłu elektrotechnicznego, w tym wynalezienia telegrafu elektrycznego na początku XIX w., co wiązało się z przesyłaniem sygnałów elektrycznych wzdłuż miedzianego drutu. Po raz pierwszy możliwe było niemal natychmiastowe przesyłanie wiadomości przez kontynenty i pod oceanami, co miało szeroki wpływ na społeczeństwo i gospodarkę.

Telegraf zrewolucjonizował komunikację, która wcześniej opierała się na sygnałach dymnych, pony express, latarnie morskie, semafory flagowe, heliografy (lustra) i pocztę gołębią.

Pierwsza na świecie komercyjna usługa telegraficzna została ustanowiona przez Electric Telegraph Company w Anglii w 1846 roku; firma ta była prekursorem nowoczesnego BT. Wynalazek ten został porównany w swoim wpływie na społeczeństwo do współczesnego Internetu. System telegrafu elektrycznego przetrwał do roku 2006 (Western Union, USA) i 2013 (Indie, państwowy telekom).

Następnym znaczącym etapem była transmisja głosu (telefon) po kablach miedzianych, opatentowana w 1876 r. przez urodzonego w Edynburgu Alexandra Grahama Bella.

Ważne wydarzenie historyczne miało miejsce w 1929 roku, kiedy to odbyła się pierwsza transoceaniczna transmisja muzyki przez telefon z Europy do USA.

W latach 80-tych XX wieku nastąpiła rewolucja faksowa, a następnie Internet, komunikacja satelitarna i zwiększone wykorzystanie światłowodów. Podczas gdy wykorzystanie miedzi zostało naruszone przez zwiększone wykorzystanie światłowodów, miedź jest daleka od stania się przestarzałą, ponieważ jest używana w jakiejś formie we wszystkich tych nowoczesnych technologiach.
Dzisiaj nowoczesne społeczeństwo wymaga, aby dane przechodziły między ludźmi i organizacjami w milisekundach. Podmorskie kable miedziane o dużej średnicy przenoszą sygnały między kontynentami, podczas gdy maleńkie miedziane przewody przesyłają energię i dane do indywidualnych użytkowników. Nawet komunikacja bezprzewodowa wymaga okablowania miedzianego w masztach i stacjach przekaźnikowych.

Od początków do czasów współczesnych, miedziane kable i druty są nieśpiesznymi bohaterami ery komunikacji, która jest szybko rozwijającym się przemysłem.

Kto wie, co przyniesie kilka następnych lat?

Więcej informacji na temat telegrafu, telefonu i komunikacji mobilnej dzięki uprzejmości „Connected Earth” firmy BT.

Historia mosiądzu

Mosiądz był wytwarzany przez prawie tyle samo stuleci co miedź, ale dopiero w ostatnim tysiącleciu został doceniony jako stop inżynieryjny używany do produkcji masowej oraz jako stop zdolny do formowania poprzez obróbkę lub odlewanie, wykańczany poprzez tłoczenie, grawerowanie i przebijanie oraz łączony poprzez lutowanie i rozlutowywanie w wykwintne przedmioty o najwyższym kalibrze artystycznym.

Początkowo, brąz był łatwiejszy do wykonania przy użyciu rodzimej miedzi i cyny i był idealny do produkcji naczyń. Podczas gdy cyna była łatwo dostępna do produkcji brązu, mosiądz był rzadko używany, z wyjątkiem sytuacji, gdy wymagany był jego złoty kolor. Grecy znali mosiądz jako „oreichalcos”, świetlistą i białą miedź.

Wielu pisarzy rzymskich odnosi się do mosiądzu, nazywając go „Aurichalum”. Używano go do produkcji sestercji, a wielu Rzymian również go lubiło, zwłaszcza do produkcji hełmów o złotym zabarwieniu. Stosowali oni gatunki zawierające od 11 do 28% cynku, aby uzyskać dekoracyjne kolory dla wszystkich rodzajów ozdobnej biżuterii. Dla najbardziej ozdobnych prac, metal musiał być bardzo plastyczny, a preferowana kompozycja wynosiła 18%, prawie tyle co 80/20 złoconego metalu, na który wciąż jest popyt.

Przed XVIII wiekiem nie można było produkować cynku, ponieważ topił się on w temperaturze 420oC, a gotował w około 950oC, czyli poniżej temperatury potrzebnej do redukcji tlenku cynku za pomocą węgla drzewnego. Wobec braku rodzimego cynku, konieczne było wytwarzanie mosiądzu poprzez mieszanie zmielonej rudy kowalskiej (kalaminy) z miedzią i podgrzewanie mieszaniny w tyglu. Ciepło było wystarczające, by zredukować rudę do stanu metalicznego, ale nie stopić miedzi. Para z cynku przenikała przez miedź, tworząc mosiądz, który mógł być następnie przetapiany w celu uzyskania jednolitego stopu.

W średniowieczu nie było jeszcze źródła czystego cynku. Kiedy Swansea, w Południowej Walii, była centrum światowego przemysłu miedziowego, mosiądz produkowano z kalaminy znajdowanej na wzgórzach Mendip w Somerset. Mosiądz był popularny do produkcji pomników kościelnych, cienkich płyt wpuszczanych w kamienne posadzki, na których umieszczano napisy upamiętniające zmarłych. Zawierały one zwykle 23-29% cynku, często także niewielkie ilości ołowiu i cyny. Czasami niektóre z nich były poddawane recyklingowi poprzez przewracanie i ponowne cięcie.

Jednym z głównych przemysłowych użytkowników mosiądzu był handel wełną, od którego zależał dobrobyt przed rewolucją przemysłową. W czasach Szekspira jedna firma miała monopol na produkcję drutu mosiężnego w Anglii. Powodowało to, że znaczne jego ilości przemycano z Europy kontynentalnej. W późniejszym okresie handel szpilkami stał się bardzo ważny, około 15-20% cynku było zwykle z niską zawartością ołowiu i cyny, aby umożliwić bezproblemową obróbkę na zimno na wymiar. Ze względu na łatwość produkcji, obróbki i odporność na korozję, mosiądz stał się również standardowym stopem, z którego wykonywano wszystkie dokładne instrumenty, takie jak zegary, zegarki i pomoce nawigacyjne.