تحقیقات مهندسی عمران

تاریخچه فلز کاری ایران

ریتون یعنی ظرف یا جامی که به شکل یک حیوان قوی بوده است و عقیده بر این بوده که نوشیدن از این جام باعث می شود تا قدرت آن حیوان به انسان انتقال یابد .
بشر در حدود 7000 سال پيش فلز را شناخت . در آفريقا قبايلی هستند که هنوز هم به روش سنتی ( 7000 سال قبل ) فلزات را ذوب می کنند يعني اينکه حيواني ( مرغ ) را در کوره انداخته و قربانی رب النوع آتش می کنند و سپس سنگ فلز را داخل کوره می ريزند .

انسان های اوليه ابزار خود را از سنگ می تراشيدند تا اينکه در حدود نيمه اول هزاره چهارم ق م اشياء کوچک مسی ساخته شدند که چکش کاری شده بودند . بشر آن دوران به سنگی برخورد که با ضربه نمی شکست و تغيير شکل می داد و سفالگران نيز در کوره های خود از بعضی سنگ ها استفاده می کردند که در حين کار اين سنگ ها ذوب شده و تغيير شکل می داند و مقاومت زيادی داشتند . از اشياء قديمی که در تپه حصار نزديک دامغان يافت شده اند ؛ سر نيزه و لوازم شکار و تبر و آئينه و سنجاق از مس ریخته ، بوده اند . طلا و نقره هم که در حدود 2500 ق م کشف شدند که بعلت نرمی و دوام و فساد ناپذيری و هم اینکه یافتن سنگ طلا بسیار سخت و نادر بود ، برای ساخت زیور آلات و دیگر اشیاء زینتی استفاده می شد . از این دوران نیز اشیائی در تپه حصار یافت شده است .
مس چون نرم بود تصمیم بر آن شد که با فلز دیگری ترکیب شود تا اشیاء مقاومتر گردند . این امر در حدود 2500 تا 1500 سال ق م با کشف قلع به نتیجه رسید و عصر مفرغ آغاز شد .

با ترکیب مس و قلع ، ماده جدیدی با همان خواص مس تولید شد ( برنز یا مفرغ ) .
آثار مفرغی یافت شده از آن دوران از تپه « حسنلو » در آذربایجان موجود است .
صنعتگران آذبایجانی در ضمن کوچ که به طرف جنوب بود ( لرستان ) ، این صنعت خود را به این منطقه انتقال دادند . در این منطقه ( لرستان ) از آثار یافت شده می توان دریافت که فلز را داخل ماسه یا سفال ریخته گری می نموده اند و سپس چکش کاری هم می کرده اند .

آهن در هزاره سوم ق م شناخته شده بود ولی بعلت اینکه چکش کاری آن سخت بوده و دیرگداز نیز بوده و به سختی تغییر شکل می داد ، زیاد مورد توجه نبود تا اینکه در حدود 1500 تا 550 سال ق م با کشف تبدیل آهن به فولاد جایگاهی در فلزکاری برای خود یافت . از آهن اسلحه ، زیورآلات و دیگر ابزار ساخته شدند . ظاهرا تبدیل آهن به فولاد در کوره های ارمنستان صورت پذیرفته است .

حکاکی روی فلز از حدود 800 سال ق م رایج شده است . اشیائی از این دوران در « سرخ دم » لرستان یافت شده است . از نمونه آثار یافت شده هزاره اول ق م در ایران می توان به جام مارلیک اشاره کرد که از طلای ناب می باشد و در « چراغعلی تپه » در گیلان نزدیک رودبار پیدا شده است با 18 سانت ارتفاع و 316 گرم وزن .نقوش آن هم دو گاو بالدار که در حال بالا رفتن از درخت مقدس هستند که در دوسوی آن جام کار شده اند .
این جام چکش کاری شده وجالب اینکه سر گاو ها 2 سانت برجسته شده اند .
در دوره هخامنشی مرصع کاری و آبکاری رواج یافت و بیشتر روی طلا و نقره و برنز کار می شده است ولی طرز کار و شیوه آبکاری ( آب طلا روی فلز ) که آن دوران کار می شده است ، هنوز مشخص نشده است . اثار یافت شده این دوران از همدان و فارس و … می باشد که در موزه های « لوور فرانسه » « برلین » « رضا عباسی » موجود است .
در دوره هخامنشی « ریتون » ساخته می شده است .

ریتون یعنی ظرف یا جامی که به شکل یک حیوان قوی بوده است و عقیده بر این بوده که نوشیدن از این جام باعث می شود تا قدرت آن حیوان به انسان انتقال یابد .
در دوره سلوکی ها سکه را با دستگاه پرس دستی می ساختند ( دوره هلنیستی ) ( یونانی مآبی ) .

در دوره اشکانیان سکه ها 3 نوع بوده اند :

سکه های کوچک برنزی یا مسی

سکه نقره بنام " درهم "

سکه درشتی نقره بنام " تترا درهم "

فلز کاری در دوره ساسانی پیشرفت زیادی کرد . از فلزت اشیاء جالبی تهیه می شد که خود فرم و شکل ظرف و یا آن وسیله و یا تزئینات آن در خور توجه است .
اشیائی از دوره ساسانی در مکان های مختلفی مثل هندوستان ، ژاپن ، فرانسه ، لهستان و بیشتر در روسیه یافت شده است و این می رساند که در دوران ساسانیان تجارت و بازرگانی بسط و توسعه فراوانی یافته بوده است .

سکه های ساسانی نیز از طلا و نقره و مفرغ بوده و در اوائل با ظرافت کار می شده است ولی در اواخر این دوران بخاطر توسعه تجارت ، آن ظرافت کار روی مسکوکات از بین رفت .

اشیاء آن دوران ریخته گری می شده و سپس چکش کاری و بعد با چرخ ، تراش می خورده اند و بعد از آن حکاکی یا قلمزنی می شده اند .

اشیاء دوره اوائل اسلام از مفرغ یا برنز هستند و از طلا و نقره استفاده چندانی نمی شده است تا دوره سلجوقی که آثار بسیار ارزشمندی از آن دوران باقی مانده است که بر روی طلا و نقره نیز کار شده است و اکنون در موزه های روسیه موجود است . این دوره از درخشانترین دوران فلزکاری ایران است .

در این دوران میناکاری نیز رواج داشت و اشیاء این دوره شامل « کتری ، ابریق ، هاون ، شمعدان ، جعبه ، پایه چراغ ، پیه سوز و ... » می باشد که در شمالشرق و شرق ایران و در ری و همدان یافت شده اند .

مشبک کاری سلجوقی نیز بسیار توسعه یافته بوده است ( شمعدان و عود سوز ) .
آثار این دوره در موزه های « متروپولیتن » « روسیه ( ارمیتاژ ) » و ... موجود است .
فلز کاری در دوره مغول ها ( ایلخانیان ) تزئیناتی شبیه به مکتب موصل ( دوره سلجوقی ) و سوریه و مصر دارد ولی اسلوب کار دارای ویژگی هائی است که نشان می دهد کاری ایرانی است مثل قلمزنی انواع گل ها و بوته ها ( طراحی سنتی ایرانی ) و تاریخ و نام سازنده .

در دوره صفویه اشیاء مسی سفید کاری می شده اند تا شبیه به نقره جلوه نمائی کنند و مرصع کاری نیز که از رونق افتاده بود ، در این دوره باز رونق شایانی یافت .

دوره صفویه نیز از درخشانترین دوران هنر ایران است .

در این دوره استفاده از آهن و فولاد نیز رونق فراوانی یافت . اشیائی مثل کمربند ، لوحه و ... که با طلا و نقره مرصع کاری می شدند .

آثار این دوران در موزه های داخل کشور و متروپولیتن و بیشتر در موزه رضا عباسی موجود می باشند .

از زمان صفویه به بعد این هنر ( قلمزنی و فلز کاری ) به تدریج از رونق افتاد .
از دوران قاجاریه می توان به قلمزنی درب حرم امامزاده ها اشاره کرد .
در این دوره دیگر آن ظرافت هنری دوران قبل مشاهده نمی شود .
از شهرهائی که قلمزنی هنوز در آنها کار می شود می توان شهر های اصفهان ، تبریز ، شیراز ، تهران ، زنجان ، کرمان ، کرمانشاه ، بروجرد و طبس را نام برد .

حفاظت کاتدی

دید کلی

بطور کلی ، فلزات سه دسته‌اند. یک دسته ، آنهایی که مثلا طلا و پلاتین ، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند.

دسته دوم ، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل Zn ، Al ، CO ، Ni ، Sn ، Cr و نظیر آنها.

دسته سوم فلزاتی که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌گردد، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده ، از بین می‌رود؛ مثل آهن. اینگونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می‌نمایند، روشهایی مثل رنگ زدن ، زدن ضد زنگ ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس ، لعاب دادن ، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی.

اصول حفاظت کاتدی

در کنار فلز فاسد شدنی ، یک فلز با پتانسیل احیاء کمتر قرار می‌دهند تا اگر این دو فلز باهم یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل دادند، فلز دارای E احیای بیشتر، در نقش کاتد پیل قرار گیرد و خورده نشود. در این پیل ، فلز دارای E کمتر خورده می‌شود و فلز مقابلش را ازخطر زنگ زدن می‌رهاند. این طریقه حفاظت را حفاظت کاتدی می‌نامند.

امروزه ، بدنه کشتیها ، پایه‌های اسکله‌ها و لوله‌های انتقال نفت و گاز را که در زیر زمین کار می‌گذارند، با همین روش حفاظت می‌نمایند. مثلا در کنار آهن ، فلز منیزیم قرار می‌دهند که منیزیم ، الکترون می‌دهد و خورده می‌شود.

آب فلز کاری

آب کاری فلزات به دو روش صورت می‌گیرد:

گالوانیزاسیون

در این روش ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد نشدنی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه‌های نازک آهنی را در مذاب فلز روی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آنها از فلز روی پوشیده شود و به این طریق ورقه‌های آهن سفید یا آهن گالوانیزه تهیه می‌نمایند که در ساختن لوازمی مثلا لوله بخاری ، کانال کولر ، شیروانی منازل و از این قبیل بکار می‌رود. لوله‌های آب هم ، آهن سفید هستند.

اگر ورقه‌های آهنی را در قلع مذاب بزنیم و بیرون آوریم و سطح آنها را قلع اندود کنیم، حلبی بدست می‌آید که از آن در ساختن قوطی مواد غذایی ، نظیر کنسروها استفاده می‌گردد.

الکترولیز

در این روش ، فلز آب گیرنده یا فاسد شدنی را بجای کاتد و فلز پوشش دهنده را بجای آند قرار می‌دهند و در ظرف الکترولیز ، محلولی از یک نمک فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) را به عنوان الکترولیت می‌ریزند. با برقراری جریان ، اتمهای فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) به صورت یون مثبت از آند کنده می‌شود و از طریق الکترولیت ، بطرف کاتد یا آب گیرنده (فلز مورد آبکاری) رفته ، از آن الکترون می‌گیرند و مجددا به صورت فلز در آمده ، بر سطح فلز (مورد آبکاری) می‌نشینند و تمامی سطح آن را می‌پوشانند.

به عنوان نمونه در آب فلز کاری یک قاشق مسی در نقش کاتد و نقره در نقش آند است. قاشق مسی را به کاتد وصل می‌کنیم و الکترولیت می‌تواند محلول نیترات نقره باشد. اتمهای نقره به صورت یون از ورقه نقره‌ای جدا شده و بسوی قاشق مسی می‌روند. از آن الکترون می‌گیرند و به صورت اتم در آمده بر سطح قاشق می‌نشینند.
زیرا با این که در آب ، یون هم وجود دارد، یونهای در رقابت با یونهای برنده می‌شوند و به کاتد می‌روند. در رقابت میان یونهای ، نیز یونهای برنده شده ، به آند می‌روند و الکترون اضافی خود را از دست داده و گاز اکسیژن تولید می‌نمایند.

تفاوت آهن گالوانیزه و حلبی

اگر سطح آهن سفید خراش بردارد، آهن و روی باهم پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل ، روی خرده می‌شود، زیرا پتانسیل احیاء روی از پتانسیل احیاء آهن کمتر است. اما اگر سطح حلبی خراش بردارد، قلع و آهن باهم پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل ، آهن خورده می‌شود، زیرا پتانسیل احیاء قلع از پتانسیل احیاء آهن بیشتر است و آهن در نقش آند پیل عمل می‌کند و از بین می‌رود که این طریقه زنگ زدن را زنگ زدن الکتروشیمیایی می‌نامند.

روئین شدن

باید بدانیم که آهن ، در محیط مرطوب و اکسیژن‌دار زنگ می‌زند و زنگ تولید شده ، اکسید آهن III آبدار است که فرمول آن را معمولا بصورت و می‌نویسند. چون مقدار آب آن در همه موارد یکسان نیست، اغلب موارد آن را به صورت و نشان می‌دهند. محیط اسیدی (مثلا هوای دارای و ) در مجاورت با فلزی که تمایل کمتری برای از دست دادن الکترون دارد، به زنگ زدن یک فلز کمک می‌نماید.

روئین شدن یا پاسیو شدن بعضی از فلزات را مربوط به تشکیل لایه‌ای از اکسید می‌دانند که سطح فلز را می‌پوشاند و در اسید حل نمی‌شود. در مورد آهن که اکسید مغناطیسی تشکیل می‌دهد، این اکسید در بعضی اسیدها حل نمی‌شود.