Η επιστήμη των μετάλλων ή μεταλλουργία, είναι στενά συνυφασμένη με την ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού.
Τα μέταλλα είναι αξιοθαύμαστα υλικά. Χρησιμοποιήθηκαν κυρίως στη βιομηχανία, ενισχύοντας την οικονομική αλλά και στρατιωτική δύναμη των λαών. Αυτό όμως, που προκάλεσε καλλιτεχνικά συναισθήματα στον άνθρωπο, ήταν η λαμπρότητά τους. Έτσι δημιουργήθηκαν κοσμήματα και νομίσματα. Τα πρώτα αυτοφυή μέταλλα που συνέλεξε, μετά την 7η-9η χιλιετηρίδα, ήταν ο Χρυσός, ο Χαλκός και ο Άργυρος. Χρησιμοποίησε το Χρυσό στην κατασκευή κοσμημάτων, ενώ το Χαλκό στην κατασκευή όπλων. Λόγω της «πλαστικότητάς» τους, μπορούν να σφυρηλατηθούν, να διαμορφωθούν σε υψηλές θερμοκρασίες
Αργότερα, ο άνθρωπος, μέσα από τη μεγαλοφυΐα που τον διακρίνει, ανακάλυψε, ότι κάποια μεταλλεύματα, τηκόμενα μαζί, δίνουν ένα νέο είδος «χαλκού» το κρατέρωμα, με μεγαλύτερη σκληρότητα. Η Μεταλλουργία ως επιστήμη, συνοδεύεται με μεταλλογνωσιακές ιδέες και αντιλήψεις, γύρω από τις τεχνικές μεθόδους κατασκευής. Έτσι η μεταλλογνωσία, εξελίσσεται ως μία νέα επιστήμη, η οποία εξετάζει τη φύση, τη δομή και τις ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων.
Μέταλλο είναι κάθε χημικό στοιχείο που βρίσκεται στη φύση με μορφή ορυκτού σε στερεή κατάσταση (εκτός από τον υδράργυρο) και παρουσιάζει ιδιάζουσα λάμψη, είναι καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού και με την απώλεια ηλεκτρονίων γίνεται κατιόν και σχηματίζει οξείδια.
Σύμφωνα με την περιεκτικότητα τους στο φλοιό της γης, και κατά συνέπεια με τη σπανιότητά τους, απαριθμώνται, κατά προσέγγιση εκατοστιαίας αναλογίας:
Πυρίτιο, Αργίλιο, Σίδηρος, Μαγνήσιο, Χρώμιο, Νικέλιο, Ψευδάργυρος, Χαλκός, Μόλυβδος, Κασσίτερος, Υδράργυρος, Άργυρος, Χρυσός
Χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: στα πρωτογενή ή παρθένα (παράγονται κατευθείαν από τα ορυκτά) και στα δευτερογενή (που ανακτώνται από παλιά, ως συμπλήρωμα της παραγωγής των μετάλλων)
Αυτό ισχύει και για τα πολύτιμα και για τα κοινά μέταλλα (εταιρίες καθαρισμού μετάλλων)
Υπάρχουν δύο κύριες ομάδες μετάλλων, τα σιδηρούχα και τα μη σιδηρούχα. Στα σιδηρούχα ανήκουν ο σίδηρος και τα κράματα που περιέχουν σίδηρο. Όλα τα υπόλοιπα είναι μη σιδηρούχα. Μια υποομάδα αυτών αποτελείται από τα ευγενή ή πολύτιμα μέταλλα, όπως ο καθαρός χρυσός, ο άργυρος, ο λευκόχρυσος ή πλατίνα και οι οικογένειες των μετάλλων που μοιάζουν με το λευκόχρυσο.
Χρυσός Au 79
Έχει χρυσοκίτρινο χρώμα και ανευρίσκεται σε φυσική κατάσταση, σε κοίτες ποταμών. Το μέγεθος των ψηγμάτων ποικίλλει από κόκκους σκόνης έως και μεγάλους σβώλους που ζυγίζουν μέχρι κάποιες δεκάδες κιλά. Επίσης ανευρίσκεται και περίκλειστος μέσα σε χαλαζία ή άλλο ορυκτό ή ακόμη και σε φλέβες, μέσα από το πέτρωμα που εξορύσσεται. Σαν διακοσμητικά βαρύτερος είναι μόνο ο λευκόχρυσος. Κανένα άλλο μέταλλο δεν τον ξεπερνάει στην ελατότητα και το όλκιμο. Παρουσιάζει μεγάλη αντοχή στα συνηθισμένα διαλυτικά μέσα. Αντέχει στην οξείδωση ακόμη και μετά την ανόπτησή του (επεξεργασία). Ο χρυσός στην καθαρή του μορφή θεωρείται μαλακός γι αυτό σε είδη που πρόκειται να φορεθούν, όπως τα κοσμήματα, χρησιμοποιούνται χρυσοκράματα, που η περιεκτικότητά τους σε χρυσό, εκφράζεται σε καράτια. Ο όρος καράτι σημαίνει περιεκτικότητα και όχι βάρος, δηλαδή αναφέρεται στην καθαρότητα σε χρυσό. Ο άπεφθος (καθαρός) χρυσός χαρακτηρίζεται ως χρυσός 24 καρατίων, ενώ οι μικρότεροι αριθμοί σημαίνουν ότι η αναλογία του είναι μικρότερη και το υπόλοιπο αποτελείται από άλλα μέταλλα. Η ποιότητα δηλώνεται με το σφράγισμα των καρατίων, δηλαδή η σφραγίδα με τον αριθμό 375 δηλώνει 9Κ, η σφραγίδα με τον αριθμό 585 δηλώνει 14Κ, η σφραγίδα με τον αριθμό 750 δηλώνει 18Κ
Λευκόχρυσος ή Πλατίνα Pt 78
Ο λευκόχρυσος ανακαλύφθηκε στην Κολομβία της Νότιας Αμερικής το 1538 μχ στην κοίτη του ποταμού Πίντο και ονομάστηκε platina del Pinto. Μεγάλα αποθέματα βρέθηκαν το 1822 στα Ουράλια της Ρωσίας. Δύο είναι οι κύριες ομάδες του, η υποομάδα των ελαφρών μετάλλων στην οποία ανήκουν το ρουθήνιο, το ρόδιο και το παλλάδιο, ενώ στην υποομάδα των βαρέων μετάλλων ανήκουν το όσμιο, το ιρίδιο και ο λευκόχρυσος. Είναι όλκιμος και ελατός, αντέχει στη διάβρωση, έχει υψηλό σημείο τήξης, δεν διαστέλλεται κατά πολύ στη θέρμανση. Μπορεί να χυτευτεί και να σφυρηλατηθεί. Τα κράματα λευκόχρυσου-παλλάδιου έχουν μικρότερη πυκνότητα από τον καθαρό λευκόχρυσο και επιτρέπεται η κατασκευή μεγάλων κοσμημάτων με μικρότερο βάρος. Τα κράματα που έχουν ρουθήνιο ή ιρίδιο από 5-10 τοις εκατό κάνουν το μέταλλο πιο σκληρό από τον καθαρό λευκόχρυσο και τον χαρακτηρίζουν ως σκληρό ή ημίσκληρο. Η μεγάλη ελατότητα τον κάνει υλικό επιλογής για την κατασκευή ακριβών κοσμημάτων. Τα διαμάντια φαίνονται λαμπρότερα όταν δένονται σε λευκόχρυσο. Τα είδη από παλλάδιο, ρόδιο, ρουθήνιο, ιρίδιο, όσμιο, λευκόχρυσο καθώς και κράματα αυτών πρέπει να σφραγίζονται σύμφωνα με την κείμενη νομοθεσία.
Ασήμι ή Άργυρος Ag
Βρίσκεται στη φύση ως αυτοφυές μεταλλικό στοιχείο και συναντιέται ως ψίγμα ή συρματοειδή μάζα. Στην καθαρή του μορφή είναι το πιο ελατό και όλκιμο μετά το χρυσό. Καλούμενος στο εμπόριο ως καθαρός Άργυρος, έχει περιεκτικότητα 999% και ο υπερκαθαρός 999,5%. Είναι μαλακός, γι αυτό και συνδυάζεται με άλλα μέταλλα για να αυξηθεί η ανθεκτικότητά του. Έχει χρώμα αργυρόλευκο το οποίο θαμπώνει και μαυρίζει. Έχει μεταλλική λάμψη,είναι σφυρηλατήσιμο και ηλεκτρικά αγώγιμο. Αλλάζει ιδιότητες με την προσθήκη άλλων στοιχείων. Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία κοσμημάτων, διακοσμητικών αντικειμένων και για επαργύρωση. Κάποια είδη επεξεργασίας, όπως το πέρασμα από τον κύλινδρο, η κοίλανση σε μήτρα (ζάρι με μπουλ), η σφυρηλάτηση, καθώς και το τράβηγμα για την αλλαγή της διαμέτρου, έχουν ως αποτέλεσμα τη σκλήρυνση του μετάλλου, επειδή τα μόριά του συμπιέζονται από τη πίεση των εργαλείων. Η επαναφορά του μέταλλου σε ελατή κατάσταση επιτυγχάνεται με ανόπτηση, δηλαδή με την επιβολή θερμοκρασίας (600-650 βαθμούς C). Μετά από αυτή τη διαδικασία, το μέταλλο αφήνεται να κρυώσει, στην ατμόσφαιρα (πάτωμα με πλακάκι). Σε υψηλότερες θερμοκρασίες το μέταλλο μπορεί να αλλάξει δομή (λόγο της υπερθέρμανσης) και να δημιουργήσει σκούρες κηλίδες, οι οποίες θα αφαιρεθούν με στίλβωση. Αυτό οφείλεται στην οξείδωση του Χαλκού ο οποίος υπάρχει κάτω από την επιφάνεια του Αργύρου.
Χαλκός Cu
Ιδιότητες (καθαρό στοιχείο) Σημείο τήξης 1083oC Ανευρίσκεται αυτοφυής στη φύση. Κυριότερα ορυκτά του χαλκού είναι ο Χαλκοπυρίτης, ο Χαλκοσίνης, ο Βορνίτης, ο Κυπρίτης, ο Μαλαχίτης και ο Αζουρίτης. Μεταξύ των πρώτων ευρέως γνωστών πηγών χαλκού ήταν και τα μεταλλεία της Κύπρου, που διεκδικήθηκαν από πολλούς πολιτισμούς. Το λατινικό όνομα του χαλκού, Cuprum, προέρχεται από το όνομα Κύπρος. Τα δύο πρώτα γράμματα του λατινικού όρου χρησιμοποιούνται ως σύμβολο του στοιχείου χαλκού: Cu. Ο χαλκός έχει μεγάλη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, μορφοποιείται εύκολα και είναι διαλυτός στα οξειδωτικά οξέα όπως το νιτρικό και το θειϊκό. Ο χαλκός παράγεται βιομηχανικά με ηλεκτρολυτικές και θερμικές μεθόδους εξευγενισμού σε πολλές μορφές, που περιέχουν έγκλειστες μικρές ποσότητες διαφόρων άλλων μετάλλων. Οι προσμίξεις αυτές αλλάζουν τον χαρακτήρα του καθαρού μετάλλου και το κάνουν κατάλληλο για ειδικές εφαρμογές ή μεθόδους επεξεργασίας.
Ορείχαλκος
Είναι κράμα χαλκού και ψευδάργυρου που χρησιμοποιείται από την ελληνιστική εποχή μέχρι σήμερα σε πάρα πολλές εφαρμογές. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο καθορίζει τις ιδιότητες του μετάλλου καθώς και το χρώμα του, που γίνεται καφεκόκκινο και πλησιάζει το κεραμιδί του χαλκού. Με περιεκτικότητα περίπου στο 30%, ο ορείχαλκος έχει χρυσοκίτρινο χρώμα και σε ακόμη υψηλότερη περιεκτικότητα ξαναγίνεται καφέ. Η ομάδα των ορείχαλκων. Οι παραπάνω ομάδες είναι κατάλληλες για την κοσμηματοποιϊα.
Μπρούντζος ή Κρατέρωμα
Ο κοινός μπρούντζος ή κρατέρωμα είναι κράμα χαλκού και κασσίτερου. Συχνά ο μπρούντζος συγχέεται με τον ορείχαλκο τόσο στην ελληνική χρήση του όρου, όσο και στα αγγλικά, όπου το κρατέρωμα αποκαλείται bronze και ο ορείχαλκος brass. Η σύγχυση αυτή, οφείλεται στο γεγονός ότι, η διάκριση των μετάλλων γίνεται με βάση το χρώμα και όχι τη σύσταση. Εν ολίγοις, ορείχαλκοι αποκαλούνται τα κράματα χαλκού με χρυσοκίτρινο χρώμα, ενώ μπρούντζοι τα κράματα χαλκού με καφεκόκκινο χρώμα.
Αλπακάς
Με τη λέξη αυτή αναφερόμαστε σε κάποια κράματα που έχουν χρώμα ασημί και αποτελούνται κυρίως από χαλκό, νικέλιο και ψευδάργυρο σε αναλογία 60-20-20. Στην Ελλάδα για τα κράματα αυτά, χρησιμοποιείται ο όρος αρζαντό. Η μεταλλουργία του αλπακά στη κατασκευή κοσμημάτων και διακοσμητικών, είναι παρόμοια με του ασημιού όσον αφορά την συγκόλληση και τις οξειδώσεις ,αλλά είναι πιο σκληρός από αυτό. Για τη σκληρότητά του αυτή, ευθύνεται το νικέλιο, καθώς και για το αργυρόλευκο χρώμα του. Το νικέλιο δημιουργεί δερματικές αλλεργίες, γι αυτό και δεν προτιμάται τόσο για την κατασκευή κοσμημάτων, όσο για χρηστικά αντικείμενα.
Τιτάνιο
Είναι βιοσυμβατό. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του είναι ότι είναι τόσο σκληρό όσο και το ατσάλι, όμως έχει μόνο το 60% του βάρους του ατσαλιού. Αντίσταση στη διάβρωση συμπεριλαμβανομένης της θάλασσας και του χλωρίου. Έχει χαμηλό βάρος (4 φορές ελαφρύτερο από το χρυσό). Είναι φυσικό στοιχείο σκληρό και το πιο μη αλλεργικό μέταλλο που γνωρίζει ο άνθρωπος. Αυτός είναι ο κύριος λόγος που το καθιστά το πιο ιδανικό μέταλλο για κοσμήματα. Είναι δε αντιδραστικό μέταλλο που μπορεί να οξειδωθεί σε πολλά χρώματα. Το μυστικό γι’ αυτό είναι το ίδιο το μέταλλο. Επίσης ποιο χρώμα θα πάρει, εξαρτάται από τη ρύθμιση των οξειδωμένων κρυστάλλων στην επιφάνειά του. Βέβαια μπορεί να οξειδωθεί και να δημιουργήσει μια γυαλάδα πέρα από την επιφάνειά του. Ο δείκτης διάθλασης αυτού του οξειδωμένου στρώματος είναι τέτοιος, που μπορεί να λάμψει σε μια σειρά διαφορετικών χρωμάτων. Το τιτάνιο έχει πολλά θετικά χαρακτηριστικά, με το πιο σημαντικό τη βιοσυμβατικότητα με το ανθρώπινο σώμα, αφού χρησιμοποιείτε στην ιατρική, σαν υλικό μοσχεύματος. Τα κοσμήματα από τιτάνιο με τον καιρό μπορεί να χάσουν την γυαλάδα τους. Για να επανακαθοριστούν θα πρέπει να τα πλύνετε με χλιαρό νερό και σαπούνι και αμέσως μετά να τα σκουπίσετε με μαλακό χαρτί κουζίνας.
Τήξη & Πήξη Μετάλλων
Τήξη είναι η φάση του μετασχηματισμού ενός μετάλλου, κατά την οποία από στερεό μετατρέπεται σε υγρό, ενώ σημείο τήξης, η θερμοκρασία κατά την οποία γίνεται η μετατροπή αυτή. (Κάθε υλικό τήκεται σε διαφορετική θερμοκρασία). Πήξη είναι η φάση του μετασχηματισμού από υγρή κατάσταση σε στερεή και η θερμοκρασία κατά την οποία αφήνεται να ψυχθεί το μέταλλο ονομάζεται σημείο πήξης, η δε διεργασία, στερεοποίηση.
Ευδοξία Δημολαίδου
Τεχνίτης Χειροποίητου Κοσμήματος
