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I metalli nella storia. O la storia nei metalli?

13 aprile 2018

Nell’evoluzione dell’umanità occupano un posto di rilievo i materiali impiegati, tanto che le varie età dell’uomo sono state classificate proprio in base ad essi. Lo sfruttamento dei metalli comincia però già nel corso dell’età della pietra, intorno al 6000 a.C., per poi affermarsi definitivamente nel corso dell’età del bronzo. I primi metalli utilizzati sono stati oro, argento e rame, che possono essere ritrovati allo stato nativo (cioè già in forma metallica) sul terreno, nei fiumi o incassati nella roccia all’interno di giacimenti. L’aspetto di queste “pietre”, luccicanti e di colore diverso rispetto alle altre, deve aver attirato l’attenzione dei nostri antenati e averne stimolato la raccolta. Il primo utilizzo dei metalli allo stato nativo è legato ad un uso principalmente estetico o religioso, a causa della scarsa abbondanza di questi materiali e quindi alla loro preziosità.

Intorno al 3000 a.C. in Medio Oriente la tecnologia è sufficientemente avanzata da consentire la costruzione di forni che raggiungono temperature intorno agli 800 – 1000°C. Questi forni vengono sfruttati per estrarre i metalli dai loro minerali, operazione che consiste in una reazione chimica di ossido-riduzione con cui il minerale metallico viene ridotto dal carbonio. Questa reazione è favorita dall’aumento di temperatura, per questo veniva utilizzato un forno in cui il combustibile (legna) aveva la doppia funzione di innalzare la temperatura e creare l’ambiente riducente di reazione. Le temperature massime raggiunte dai forni di estrazione nell’antichità arrivano a circa 1200 – 1300 °C. Queste temperature consentono l’estrazione, con il carbonio come riducente, di pochi metalli rispetto a quelli presenti sulla tavola periodica, che sono: piombo, rame, stagno, ferro. Per questi metalli la stabilità dell’ossido, e quindi del minerale, aumenta passando dal piombo, al rame, allo stagno e al ferro. Questo significa che l’estrazione del piombo richiederà meno energia e temperature minori rispetto all’estrazione del ferro. Questo aspetto è strettamente legato all’epoca di inizio dell’utilizzo dei metalli. Se prendiamo infatti le date dei reperti metallici più antichi vediamo che, a parte i metalli nativi, i primi reperti di piombo datano circa 3000 a.C. mentre per il ferro dobbiamo aspettare circa 1500 anni dopo.
I metalli, una volta estratti dal minerale, si trovano in uno stato metastabile dal punto di vista termodinamico. Se non adeguatamente protetti, tenderanno quindi a ritornare nel loro stato di ossidi, così come vediamo succedere al cancello in acciaio che non abbiamo verniciato o come succederebbe alla Tour Eiffel se non venisse completamente ridipinta ogni 5 anni impiegando 50 tonnellate di pittura. Quindi, quando si parla di Beni Culturali, una parte importante dello studio scientifico è dedicata all’individuazione dello stato di degrado del manufatto metallico e delle strategie adeguate alla sua conservazione. La conservazione non è però l’unico obiettivo di chi si occupa di archeometallurgia, ma una parte importante dello studio sarà dedicata all’individuazione delle tecniche di estrazione e lavorazione utilizzate per produrre l’oggetto, Questo ultimo aspetto è molto importante perchè consente di migliorare le nostre conoscenze non solo sull’oggetto ritrovato, ma anche su civiltà che hanno lasciato dietro di sé poche tracce. Le tecniche che vengono impiegate per lo studio dei materiali metallici sono principalmente tecniche microscopiche, diffrattometriche e calorimetriche che vengono impiegate per determinare la composizione della lega, le fasi cristalline che la costituiscono, la loro forma e dimensione (cioè la microstruttura della lega) e la loro stabilità termica. Fra le tecniche microscopiche, il Microscopio Elettronico in Scansione è di grande utilità in quanto fornisce la composizione della lega e consente di studiarne la microstruttura, nella quale rimangono le tracce di tutte le lavorazioni meccaniche e dei trattamenti termici che vengono effettuati sul manufatto. Ad esempio dall’esame della microstruttura di un reperto archeologico in acciaio è possibile stabilire se sia stata fatta una cementazione o una tempra, trattamenti termochimici usati per indurire la superficie dei manufatti. Inoltre, dallo studio composizionale delle scorie di estrazione rimaste intrappolate nella microstruttura dell’acciaio è possibile fare degli studi di provenienza del materiale ed eventualmente risalire al sito di estrazione del metallo. Lo studio delle scorie intrappolate nella microstruttura dà indicazioni anche sulla tecnica utilizzata per la battitura, tecnica che cambia a seconda delle aree geografiche e che quindi può aiutare ad associare un reperto a una ben precisa zona di provenienza e stabilire quindi l’esistenza di scambi commerciali o le rotte di migrazione delle popolazioni.
L’utilizzo di tecniche scientifiche nell’ambito dei Beni Culturali applicate a materiali metallici è quindi di grande importanza per migliorare la conoscenza del grado di civilizzazione di antiche civiltà e un loro più ampio utilizzo consentirebbe una ulteriore valorizzazione del patrimonio artistico-culturale del nostro paese.

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