Bronze

De la Viquipedia, l'enciclopedia lliure

Per a altres significats, vegeu <<Bronze (desambiguacio)>>.

Bronze
Especie no aprovada per l'IMA
Classificacio
Categoria	Mineral
Propietats
Duresa (Mohs)	3
Densitat	8.600

El bronze es qualsevol dels diferents aliatges compostos, sobretot per coure i estany.^[1] Ni els bronzes moderns ni els antics contenen nomes aquests dos metalls. El bronze es mes resistent i dur que qualsevol altre aliatge comu, excepte l'acer, al qual supera en resistencia a la corrosio i facilitat de lubricacio. Per aquest motiu, va suposar un important avenc tecnologic que dona nom a l'edat del bronze.

El bronze es coneix des de l'antiguitat. Els grecs i els romans van afegir zinc, plom i argent als aliatges de bronze per utilitzar-los en eines, armes, monedes i objectes d'art.

El zinc, el plom i altres metalls es troben ocasionalment en el bronze que actualment es fabrica. Les propietats del bronze varien segons els seus components. Aixi, quan conte almenys un 10% d'estany, l'aliatge es dur i te un punt de fusio baix. Els noms de les varietats del bronze provenen dels components addicionals, com per exemple, el bronze d'alumini, el bronze de manganes, i el bronze de fosfor. El bronze modern s'utilitza en la foneria artistica i en la fabricacio d'instruments musicals.

Cal destacar-ne, entre les aplicacions actuals, el seu us en parts mecaniques resistents al frec i a la corrosio, en instruments musicals de bona qualitat com ara campanes, gongs, platerets, saxofons, i en la fabricacio de cordes de pianos, arpes i guitarres.

El terme <> deriva probablement del persa berenj ('llauto'). Altres versions el relacionen amb el llati aes brundisium (mineral de Brindisi), per l'antic port de Brindisium. Es creu que l'aliatge era enviat per mar a aquest port, i des d'alli es distribuia a tot l'Imperi Roma.^[2]

La introduccio del bronze va resultar significativa en qualsevol de les civilitzacions que el van trobar, de manera que es pot afirmar que es l'aliatge mes innovador en la historia tecnologica de la humanitat. Eines, armes, i diversos materials de construccio, com mosaics i plaques decoratives, van aconseguir major duresa i durabilitat que els seus predecessors fets de pedra o coure calcopiritic.

La tecnica per a la seva obtencio consistia a barrejar el mineral de coure (en general, calcopirita o malaquita) amb el d'estany (cassiterita), en un forn alimentat amb carbo vegetal. El carboni del carbo vegetal reduia els minerals a coure i estany, que es fonien i aliaven amb del 5 al 10% en pes d'estany. El coneixement metal*lurgic de la fabricacio de bronze va donar origen, en les diferents civilitzacions, a l'anomenada edat del bronze.

Inicialment, les impureses naturals de l'arsenic permetien obtenir un aliatge natural superior, denominat bronze arsenical. Aquest aliatge, amb no menys del 2% d'arsenic, s'utilitzava durant l'edat del bronze per a la fabricacio d'armes i eines. Cal tenir en compte que l'altre component, l'estany, no era frequent en moltes regions i havia de ser importat de paratges llunyans.

La presencia d'arsenic fa que aquest aliatge sigui altament toxic, ja que produeix (entre altres efectes patologics) atrofia muscular i perdua de reflexos.

Els aliatges basats en l'estany mes antics que es coneixen daten del quart mil*lenni aC i es van trobar a Susa (actual Iran) i en altres jaciments arqueologics de Luristan i Mesopotamia.

Encara que el coure i l'estany poden aliar-se amb facilitat, rarament se'n troben mines mixtes, si be n'hi ha algunes poques excepcions en antics jaciments a l'Iran i Tailandia. La fosa regular del bronze va involucrar, des de sempre, el comerc de l'estany. De fet, alguns arqueolegs sospiten que un dels disparadors de l'edat del ferro, amb el subsequent i progressiu reemplacament del bronze en les aplicacions mes importants, es va deure a alguna interrupcio seriosa en el comerc dels seus minerals al voltant del 1200 aC, en coincidencia amb les grans migracions del Mediterrani. La principal font d'estany a Europa fou la Gran Bretanya, que conte diposits d'importancia a Cornualla. Se sap que els fenicis van arribar fins a les seves costes amb mercaderies del Mediterrani per intercanviar-les per estany.

A l'antic Egipte, la majoria dels materials metal*lics que s'hi elaboraven consistien en aliatges de coure amb arsenic (coure arsenical), estany, or i argent. En tombes de l'Imperi Nou, o al temple de Karnak, es troben baixos relleus que mostren una foneria datada en el segle xv aC.

En el cas de la Grecia classica, coneguda per la seva tradicio escultorica en marbre, se sap que es van desenvolupar igualment tecniques de fosa de bronze avancades,^[3] com ho demostren els bronzes de Riace, originats en el segle v aC.

A l'India, la plenitud artistica de la dinastia Chola va produir escultures notables entre els segles x i xi de la nostra era, que representaven les diferents formes del deu Xiva i altres deitats.

Les civilitzacions de l'America precolombina coneixien totes l'us dels aliatges de bronze, encara que molts utensilis i eines continuaven fabricant-se en pedra. S'han trobat objectes fabricats amb aliatges binaris de coure-argent, coure-estany, coure al plom, i fins i tot aliatges poc usuals de llauto.^[4] Ja en l'epoca colonial, les foneries mes importants es trobaven al Peru i a Cuba, dedicades principalment a la fabricacio de campanes i canons.

El bronze va seguir en us perque l'acer de qualitat no va estar ampliament disponible fins molts segles despres. Amb les millores de les tecniques de fosa a inicis de l'edat mitjana a Europa, es va obtenir acer mes barat i resistent, la qual cosa va anar eclipsant el bronze en moltes aplicacions.

Exceptuant l'acer, els aliatges de bronze son superiors als de ferro en gairebe totes les aplicacions.^[5] Per la seva elevada calor especifica, la major de tots els solids, s'empren en aplicacions de transferencia de calor.

Encara que desenvolupen la patina, els aliatges de bronze no s'oxiden sota la superficie, son mes fragils i tenen menor punt de fusio. Son aproximadament un 10% mes pesats que l'acer, a excepcio dels compostos amb alumini o silice. Tambe son menys rigids i, per tant, en aplicacions elastiques com ressorts, acumulen menys energia que les peces similars d'acer. Resisteixen la corrosio, fins i tot la d'origen mari; el llindar de fatiga metal*lica n'es menor, i son millors conductors de la calor i l'electricitat.

Una altra caracteristica diferencial dels aliatges de bronze respecte a l'acer es l'absencia d'espurnes quan xoquen contra superficies dures. Aquesta propietat ha estat aprofitada per a fabricar martells, maces, claus ajustables i altres eines per a us en atmosferes explosives o en presencia de gasos inflamables.

El coure i els seus aliatges tenen una amplia varietat d'usos, com a resultat de la versatilitat de les seves propietats mecaniques, fisiques i quimiques. S'ha de tenir en compte, per exemple, la conductivitat electrica del coure pur, l'excel*lent mal*leabilitat dels cartutxos de municio fabricats amb llauto, la baixa friccio d'aliatges coure-plom, les sonoritats del bronze per a campanes i la resistencia a la corrosio de la majoria dels seus aliatges.

L'aliatge basic de bronze conte aproximadament el 88% de coure i el 12% d'estany.^[6] El bronze alfa^[7] es la barreja solida d'estany i coure. L'aliatge alfa de bronze amb 4 a 5% d'estany s'utilitza per a encunyar monedes i per a fabricar ressorts, turbines, i eines de tall.

En molts paisos, es denomina incorrectament bronze comercial el llauto, que conte el 90% de coure i el 10% de zinc, pero no pas estany. Es mes dur que el coure i te una ductilitat similar. S'utilitza en caragols i filferros.^[8]

L'aliatge de coure amb arsenic es el primer bronze utilitzat per la humanitat.^[9] Es un aliatge blanquinos, molt dur i fragil. Es fabrica amb una proporcio d'un 70% de coure i un 30% d'arsenic.

La simple exposicio a l'aire del bronze arsenical produeix una patina fosca. Aquesta circumstancia, i l'alta toxicitat de l'arsenic, el van convertir en un aliatge molt poc utilitzat, especialment a partir del descobriment de l'alpaca, argent alemany o bronze blanc, coneguda des de temps antics a la Xina i fabricada a Alemanya des de finals del segle xviii.^[8]

El denominat bronze sol (en alemany, Sonnenbronze) es un aliatge utilitzat en joieria, que es tenac, ductil i molt dur; fon a temperatures properes a les del coure (1.357 degC) i esta compost de fins al 60% de cobalt.^[8]

El cuproalumini es un tipus de bronze de color semblant al de l'or, en el qual l'alumini es el metall d'aliatge principal que s'agrega al coure. Una varietat de bronzes d'alumini, de composicions diferents, ha trobat us industrial.

A partir del descobriment de la polvora, es va utilitzar un bronze per a canons, compost pel 90 al 91% de coure i el 9 al 10% d'estany, proporcio que es denomina comunament bronze ordinari. Aquestes armes eren conegudes a la Xina en epoques tan primerenques com el segle XI aC. A Europa, es van utilitzar a partir del segle xiii^[10] tant per a canons com en falconets.

Al voltant del segle xv, l'artilleria de l'Imperi Otoma disposava de grans bombardes de bronze. Construides en dues peces, amb una llargada total de 5,20 m i 16,8 tones de pes, llancaven bales de 300 kg a una distancia de fins a 1.600 metres. D'operacio dificil, amb una capacitat de tir de no mes de 15 trets diaris, van ser utilitzades en el setge de Constantinoble, el 1453.^[8]

La fosa per a campanes es generalment fragil: les peces noves presenten una coloracio que varia del cendra fosc al blanc grisenc, amb tons de vermell groguenc, o fins i tot vermell blavos en els aliatges amb major contingut de coure.

La proporcio mes gran de coure produeix tons mes greus i profunds a igualtat de massa, mentre que l'agregat d'estany, ferro o zinc produeix tons mes aguts. Per a obtenir una estructura mes cristal*lina i produir variants en la sonoritat, els fonedors hi han utilitzat tambe altres metalls com antimoni o bismut, si be en petites quantitats.

L'aliatge amb major sonoritat per a fabricar campanes es el metall de campana, que consta d'un 78% de coure i un 22% d'estany. Es relativament facil de fondre; te una estructura granulosa compacta amb fractura vitriconcoidal de color vermellos. Aquest tipus de bronze era conegut des de l'antiga India per a fabricar gongs. Encara que poc frequent pel seu cost, l'afegiment d'argent es una de les poques coses que en millora encara mes la sonoritat.

A la Xina, es coneixia un aliatge amb un 80% de coure i un 20% d'estany per a fabricar campanes, grans gongs i timbals.

A Anglaterra, es va utilitzar un aliatge constituit per un 80% de coure, un 10,25% d'estany, un 5,50% de zinc i un 4,25% de plom. Es de sonoritat menor, tenint en compte que el plom no s'homogeneitza amb l'aliatge.

Per a campanetes i instruments petits, es va utilitzar sovint un aliatge del 68% de coure i el 32% d'estany, que resulta un material fragil, de fractura cendrosa.

Per a platerets i gongs, s'usen diversos aliatges que van des d'un aliatge temperat amb el 80% de coure i el 20% d'estany (B20), 88% de coure i 12% d'estany (B12, ej ZHT Zildjian, Alpha Paiste), i el mes economic B8, que consisteix en solament el 8% d'estany pel 92% de coure (exemple: B8 Sabian, Paiste 201, Zildjian ZBT). El temperi s'aconsegueix tornant a escalfar la peca fosa i refredant-la rapidament.

La campana mes gran que es conserva, anomenada Tsar Kolokol, va ser fosa el 1733 per Ivan Morotin, per encarrec de l'emperadriu Anna de Russia, neboda del tsar Pere el Gran. Aquesta peca tenia un pes de 216 tones, 6,14 metres d'altura i 6,6 de diametre. Mai no va ser utilitzada com a instrument, ja que un incendi, l'any 1737, va destruir-ne els grans suports de fusta. Des del 1836 s'exhibeix al Kremlin de Moscou.

El kara-kane^[11] es un bronze per a campanes i orfebreria tradicional del Japo, constituit per un 60% de coure, un 24% d'estany, i un 9% de zinc, amb agregats de ferro i plom.

Molts orfebres solen agregar a aquest bronze petites quantitats d'arsenic i antimoni per endurir el bronze sense que perdi fusibilitat, i per aconseguir major detall en la impressio dels motlles.

El kara-kane es molt utilitzat per a artesania i estatuaria, no solament pel seu baix punt de fusio, gran fluidesa i bones caracteristiques de farciment de motlle, sino per la seva superficie suau, que rapidament desenvolupa una patina fina.

N'hi ha una varietat singular denominada seniokuthis, o bronze daurat, originada en l'epoca de la dinastia Ming a la Xina, que destaca per la seva textura llustrosa i la seva tonalitat daurada. En la fabricacio del kara-kane, tenen especial importancia les tecniques de patina.

Les grans escultures de Buda realitzades pels orfebres japonesos demostren l'alt domini tecnic que posseien. A causa de la seva grandaria, la majoria d'aquestes va haver de ser foses al lloc d'emplacament en successives etapes.^[12][13]

• Metall de Tonca: aliatge compost per un 36% de coure, un 28% de niquel i quantitats iguals d'estany, plom, ferro, zinc i antimoni. Es un metall dificil de fondre, poc ductil, que s'utilitza amb poca frequencia.^[8]
• Mina argent: fabricada amb un 57% de coure, un 40% de niquel, un 3% de tungste i traces d'alumini; te la propietat de no ser atacada pel sofre i presenta propietats molt similars a l'argent.^[8]

Per a la fabricacio de coixinets i altres peces sotmeses a friccio, solen utilitzar-se aliatges de bronze fins a un 10% de plom, que li atorga propietats autolubricants.

La caracteristica distintiva del plom es que no forma aliatge amb el coure; el plom queda distribuit en la massa de l'aliatge, sense barrejar-se intimament. Per aquest motiu, l'escalfament excessiu d'una peca de maquinaria construida amb aquest material pot portar a l'"exsudacio" del plom, que queda amb aparenca de fang o llot. El reciclatge d'aquestes peces es tambe dificultos, perque el plom es fon i se separa de l'aliatge molt abans que el coure arribi al seu punt de fusio.^[8]

Codi	Denominacio	Composicio %	Densitat gr/cm3	Duresa Brinell	Mod. elastic Gpa	Resist. elec. ohm/cm	Cond. termica W/mK	Punt fusio degC	Aplicacions
SAE40[14]		Cu 85 Pb 5 Sn 5 Zn 5	8,82	60	93	1,2-05	71,9	854
SAE64		Cu 80 Pb 10 Sn 10	8,88	60	76	1,7-5	46,9	762
UNS[15] C22000	Comercial 90-10	Cu 89/91 Fe < 0,05 Pb < 0,05 Zn 12,5	8,80	53	115	3,91-6	189	1020	matrius d'impressio, laminatges, cargols
UNS C22600	Bronze de joieria	Cu 86/89 Fe < 0,05 Pb < 0,05 Zn 12,5	8,78	55	115	4,30-6	173	1005	cremalleres, bijuteria, monedes
UNS C31400	Temperat comercial amb plom	Cu 87,5/90,5 Fe < 0,1 Ni < 0,7 Pb 1,3/2,5 Zn 9,25 Altres < 0,05	8,83		115		180	1010	cargols, contactors electrics, parts d'eines
UNS C31600	Temperat niquelat	Cu 87,5/90 Fe < 0,1 Ni 0,7/1,2 Ph 0,04/0,1 Pb 1,2/2,5 Zn 8,1	8,86		115		140	1010	cargols, contactors electrics, parts d'eines
UNS C40500	Bronze d'alta conductivitat	Cu 95 Sn 1 Zn 4

El metode mes utilitzat per a la fosa artistica del bronze es el de cera perduda o microfusio, que -amb diverses variants- segueix els passos seguents:^[16]

1. Modelatge original en fang, escaiola o un altre material.
2. Presa del motlle principal, generalment en escaiola. Una vegada forjat, es retira el nucli (model original).
3. El motlle "negatiu" s'omple amb cera per produir un de "positiu" d'aquest material.
4. Es recobreix la cera amb una barreja d'argila. Una vegada seca, es porta al forn, on la cera es fon i es "perd".
5. En el cas d'objectes petits, el nou motlle serveix directament per al colat del bronze. Per a peces majors, es habitual omplir-lo amb una capa de cera que formara una pel*licula del gruix desitjat per al bronze, i l'interior (mascle) s'emplena amb material refractari. Tot el proces requereix la col*locacio d'airejadors, canals de colat i diverses cures per a obtenir una colada homogenia.
6. Acabat que inclou llimat d'imperfeccions, asprors i poliment de la peca.
7. Patina, mitjancant l'aplicacio de diferents acids i escalfament a bufador, per agilitar-ne l'oxidacio.

La medalla de bronze simbolitza el tercer classificat en una competicio esportiva. Tambe fa referencia als 22 anys de casats.

Els caps de bronze eren un objecte magic que responien a qualsevol pregunta, i un dels ornaments dels qui practiquen endevinacio. Apareixen referencies a aquests caps en obres com el Quixot i en tractats d'alquimia.

Tambe representa els 8 anys de matrimoni en diverses cultures occidentals: Noces de bronze. I es el vuite nivell en la progressio de la sarbatana esportiva.

• Lexikon der Metalltechnik. Handbuch fur alle Gewerbetreibenden und Kunstler auf metallurgischem Gebiet. Dirigido por J. Bersch. A. Editorial Hartlebens, Viena/Pest/Leipzig, sense any de publicacio.
• Bronze - unverzichtbarer Werkstoff der Moderne. Instituto aleman del cobre (DKI), Dusseldorf 2003.
• T. L. Kienlin: Fruhes Metall im nordalpinen Raum: Eine Untersuchung zu technologischen und kognitiven Aspekten fruher Metallurgie anhand der Gefuge fruhbronzezeitlicher Beile. En: Informacion arqueologica. 27, 2004, Pgs. 187-194.
• Fichas informativas i15 y i25 del Instituto aleman del cobre (DKI), Dusseldorf 2004.
• Guss aus Kupferlegierungen. Ernst Brunhuber, Schiele&Schon, Berlin 1986, ISBN 3-7949-0444-3.

• La metal*lurgia del bronze als Andes del Sud centrals Tiwanaku i San Pedro d'Atacama.
• Proces de fosa del bronze.

Viccionari

Obtingut de <<https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Bronze&oldid=36397163>>

Categories:

• Aliatges de coure
• Aliatges d'estany

Categories ocultes:

• Articles de minerals no aprovats
• Articles de minerals
• Pagines amb enllac commonscat des de Wikidata
• Control d'autoritats