Войти
Сидящий Будда из Тайланда (c.1800), сделанный из мышьяковистой бронзы Мышьяк бронза - это сплав, в который добавлен мышьяк, в отличие от олова или в дополнение к нему, или в дополнение к нему, или другим составляющим металлам. в медь сделать бронзу. Использование мышьяка с медью в качестве вторичного компонента или с другим компонентом, таким как олово, приводит к более прочному конечному продукту и лучшему литью поведению.
Медная руда часто естественным образом загрязнена мышьяк; следовательно, термин «мышьяковая бронза», когда он используется в археологии, обычно применяется только к сплавам с содержанием мышьяка выше 1% по весу, чтобы отличить его от потенциально случайных добавок мышьяка.
| Название руды | Химическая формула |
|---|---|
| Арсенопирит | FeAsS |
| Энаргит | Cu3AsS 4 |
| Оливенит | Cu2(AsO 4) OH |
| Теннантит | Cu12As4S13 |
| Малахит | Cu2(OH) 2CO3 |
| Азурит | Cu3(OH) 2 (CO 3)2 |
Хотя мышьяковая бронза встречается в археологических памятниках по всему миру, самые ранние артефакты так широко известные, датируемые 5 тысячелетием до нашей эры, были найдены на иранском плато. Мышьяк присутствует в ряде содержащих медь руд (см. таблицу справа, адаптированную из Lechtman Klein, 1999), и поэтому некоторое загрязнение меди мышьяком было бы неизбежно. Однако до сих пор не совсем ясно, в какой степени мышьяк был намеренно добавлен в медь и в какой степени его использование было связано просто с его присутствием в медных рудах, которые затем были обработаны методом плавкой для получения металла.
Восстановление возможной последовательности событий в доисторические времена включает рассмотрение структуры месторождений медной руды, которые в основном состоят из сульфидов. Поверхностные минералы могут содержать некоторое количество самородной меди и окисленные минералы, но большая часть меди и других минералов будет вымыта дальше в рудное тело, образуя зону вторичного обогащения. Сюда входят многие минералы, такие как теннантит с их мышьяком, медью и железом. Таким образом, в первую очередь использовались бы поверхностные отложения; при некоторой работе были бы обнаружены и отработаны более глубокие сульфидные руды, и было бы обнаружено, что материал с этого уровня имеет лучшие свойства.
Используя эти различные руды, существует четыре возможных метода, которые, возможно, использовались для производства сплавов мышьяка из бронзы. Это:
Более того, Торнтон и др. предполагают, что металлисты будут труднее работать. Они предполагают, что арсенид железа был намеренно произведен как часть процесса плавки меди, чтобы продавать и использовать для производства мышьяковистой бронзы в других местах путем добавления к расплавленной меди.
Артефакты из мышьяковистой бронзы покрывают весь спектр металлических предметов, от топоров до украшений. Метод изготовления заключался в нагревании металла в тиглях и заливке его в формы из камня или глины. После затвердевания его следует отполировать или, в случае топоров и других инструментов, упрочнить путем отбивания рабочей кромки молотком, утонения металла и увеличения его прочности. Готовые предметы также можно было гравировать или украшать по мере необходимости.
Хотя мышьяк, скорее всего, изначально был смешан с медью из-за того, что руды уже содержали его, его использование, вероятно, продолжалось по ряду причин. Во-первых, он действует как раскислитель, реагируя с кислородом в горячем металле с образованием оксидов мышьяка, которые испаряются из жидкого металла. Если в жидкой меди растворено большое количество кислорода, при охлаждении металла оксид меди отделяется на границах зерен и значительно снижает пластичность получаемого объекта. Однако его использование может привести к большему риску образования пористых отливок из-за растворения водорода в расплавленном металле и его последующей потери в виде пузырьков (хотя любые пузырьки могут быть сварены методом ковки и по-прежнему покидают масса металла, готового к деформационному упрочнению).
Во-вторых, этот сплав способен к большему упрочнению, чем в случае с чистой медью, поэтому он лучше работает при резке или рубке. Повышение способности к механическому упрочнению возникает с увеличением процентного содержания мышьяка, и бронза может подвергаться механическому упрочнению в широком диапазоне температур, не опасаясь охрупчивания. Его улучшенные свойства по сравнению с чистой медью можно увидеть при содержании всего лишь 0,5–2 мас.% As, что дает повышение твердости и прочности на разрыв от 10 до 30%.
В-третьих, при правильном процентном соотношении он может придают изделию серебристый блеск. Имеются свидетельства наличия бронзовых кинжалов с содержанием мышьяка с Кавказа и других артефактов из разных мест, имеющих богатый мышьяком поверхностный слой, который, возможно, был сознательно изготовлен древними мастерами, а мексиканские колокола были сделаны из меди с достаточным содержанием мышьяка. окрашивать их серебром.
Репродукции ножей бронзового века, сделанные из бронзы с высоким содержанием мышьяка (слева) и оловянной бронзы (в центре и справа). В зависимости от содержания мышьяка сплав может быть от бледно-красного до серебристого. Мышьяковая бронза использовалась многими обществами и культурами по всему миру. Во-первых, Иранское плато, за которым следует прилегающая территория Месопотамии, вместе охватывающая современный Иран, Ирак и Сирию, как уже упоминалось ранее, является самой ранней в мире металлургией мышьяковой бронзы. Он использовался с 4-го тысячелетия до нашей эры до середины 2-го тысячелетия до нашей эры, то есть период почти 2000 лет. В течение этого периода содержание мышьяка в артефактах сильно варьировалось, из-за чего невозможно было точно сказать, сколько было добавлено намеренно, а какое случайно. Общества, использующие мышьяковую бронзу, включают аккадийцев, Ура и амореев, все они основаны на Тигре и Евфрате. реки и центры торговых сетей, которые распространяли мышьяковую бронзу по Ближнему Востоку в эпоху бронзы.
энеолит клад из Нахаль Мишмар в Иудейская пустыня к западу от Мертвого моря содержит ряд артефактов, содержащих мышьяк из бронзы (4–12% мышьяка) и, возможно, мышьяковистой меди, изготовленных с использованием воск по выплавляемым моделям, самое раннее известное применение этой сложной техники. «Углерод-14 датирование тростниковой циновки, в которую были завернуты предметы, предполагает, что она датируется по крайней мере 3500 г. до н. в регионе. "
Сульфидные отложения часто представляют собой смесь сульфидов различных металлов, таких как медь, цинк, серебро, мышьяк, ртуть, железо и другие металлы. (Сфалерит (ZnS с большим или меньшим содержанием железа), например, не редкость в месторождениях сульфида меди, а выплавленный металл будет латунь, которая и тверже, и долговечнее меди.) теоретически могут быть отделены, но полученные сплавы обычно были намного прочнее, чем металлы по отдельности.
Использование мышьяковой бронзы распространилось по торговым путям в Северо-Западный Китай, в регион Ганьсу - Цинхай, с Сиба, Цицзя и. Однако до сих пор неясно, были ли артефакты из мышьяковистой бронзы импортированы или произведены на месте, хотя последнее, как предполагается, более вероятно из-за возможной местной эксплуатации минеральных ресурсов. С другой стороны, артефакты демонстрируют типологические связи с евразийской степью.
В период энеолита Северной Италии, с культурами Ремеделло и Ринальдоне в период с 2800 по 2200 год до нашей эры, использовались мышьяковистая бронза. Действительно, кажется, что мышьяковая бронза была наиболее распространенным сплавом, использовавшимся в бассейне Средиземного моря в то время.
В Южной Америке мышьяковая бронза была преобладающим сплавом в Эквадоре, а также на севере и в центральной части страны. Перу из-за богатых мышьяковистых руд. Напротив, южные и центральные Анды, юг Перу, Боливия и некоторые части Аргентины были богаты оловянной рудой касситеритом и, следовательно, не использовали мышьяковую бронзу
Сикан. Культура северо-западного прибрежного Перу славится использованием мышьяковой бронзы в период с 900 по 1350 год нашей эры. Мышьяковая бронза сосуществовала с оловянной бронзой в Андах, вероятно, из-за ее большей пластичности, что означало, что ее можно было легко расколоть на тонкие листы, которые ценились в местном обществе.
Археологические раскопки в Египте, Перу и на Кавказе предполагают, что мышьяковая бронза производилась какое-то время вместе с оловянной бронзой. В Тепе Яхья его использование продолжалось и в железный век для изготовления безделушек и декоративных предметов, тем самым демонстрируя, что не было простой последовательности сплавов с течением времени, когда новые сплавы превосходного качества заменяли старые. Есть несколько реальных преимуществ перед оловянной бронзой с металлургической точки зрения, и ранние авторы предположили, что мышьяковая бронза была прекращена из-за ее воздействия на здоровье. Более вероятно, что он был постепенно выведен из употребления, потому что легирование оловом давало отливки, которые имели такую же прочность, как и мышьяковистая бронза, но не требовали дальнейшего деформационного упрочнения для достижения полезной прочности. Также вероятно, что более определенные результаты могут быть достигнуты с использованием олова, поскольку его можно было добавлять непосредственно в медь в определенных количествах, тогда как точное количество добавляемого мышьяка было гораздо труднее измерить из-за производственного процесса.
Мышьяк - это элемент с точкой испарения 615 ° C, поэтому оксид мышьяка будет утерян из расплава до или во время литья, а дым от поджога при добыче и переработке руды давно известен своим поражением глаз, легких и кожи.
Хроническое отравление мышьяком приводит к периферической невропатии, которая может вызывать слабость в ноги и ступни. Было высказано предположение, что это лежит в основе легенды об хромых кузнецах, таких как греческий бог Гефест.
Хорошо сохранившаяся мумия человека, жившего около 3200 г. до н.э., найденная в Эцтальские Альпы, широко известный как Эци, обнаружил высокий уровень как частиц меди, так и мышьяка в его волосах. Это, наряду с медным лезвием топора Эци, которое на 99,7% состоит из меди, заставило ученых предположить, что он участвовал в плавке меди .
Мышьяковая бронза мало что видела. использование в современный период. Похоже, что ближайший эквивалент - это мышьяковая медь, определяемая как медь с содержанием As менее 0,5 мас.%, Что ниже допустимого процентного содержания в археологических артефактах. Присутствие 0,5 мас.% Мышьяка в меди снижает электропроводность до 34% от проводимости чистой меди, и даже всего 0,05 мас.% Снижает ее на 15%.
