Cristallizzazione dei metalli

[centurioneamico]

Domani con un po di tempo spero di riuscire a rispondere alle vostre domande.

[coinzh]

@centurioneamico

 

molto gentile, grazie.  :D  :good:

[centurioneamico]

Buongiorno,

l'argomento "cristallizzazione" è piuttosto complesso da spiegare in poche parole e non di immediata comprensione ma cerchiamo di fare un minimo di chiarezza.

Quando parliamo di argento cristallizzato (Il termine cristallizzazione però è usato in modo improprio) in realtà dobbiamo pensare a una spugna zuppa d'acqua dove la spugna è costituita dall'argento mentre l'acqua è costituita dal rame (che è il principale metallo che si trova legato con l'argento).

Nei secoli e nei millenni diciamo che l'acqua/rame evapora (il rame, metallo meno nobile nobile tra i due in lega, si corrode) e la spugna/argento rimane asciutta. La struttura dell'argento, privata del rame, risulterà quindi spugnosa e decisamente più fragile.

Il fenomeno è quindi un naturale processo di dealligazione che tende a corrodere per primo il metallo meno nobile che gradualmente si trasforma in prodotto di corrosione lasciando vuoti gli spazi occupati in origine dal metallo legato.

Perchè però varia l'aspetto estetico di alcune monete d'argento rispetto ad altre?

 

Intanto è bene dire che a seconda della composizione della lega utilizzata, il comportamento del metallo rispetto all'effetto corrosivo citato sopra, sarà differente. Prendiamo come esempio i denari repubblicani di buon argento e confrontiamoli con quelli del II secolo o addirittura facciamo un confronto con gli antoniniani e i denari dei severi estremamente impoveriti. Noteremo che l'effetto della "cristallizzazione" e quindi di impoverimento della lega sarà più presente nelle monete repubblicane mentre nelle altre troveremo in superficie una maggior quantità di prodotti di corrosione del rame (perchè più ricchi di rame) e un argento ancora "bello".

Questo accade perchè, a seconda della percentuale di argento e rame utilizzate, in fase di solidificazione del metallo, esso assumerà una struttura cristallina differente.

A seconda delle percentuali varierà il punto di fusione della lega, varierà la microstruttura e questo è visibile proprio su alcune monete arcaiche.

Accade che il rame svanisce per effetto della corrosione lasciando "visibile" la macro struttura.

Vi posto un particolare di una delle monete già postate prima dove si riesce addirittura a vedere la sagoma di una dendrite (tipica struttura ad albero che si crea in fase di solidificazione di una lega) e che ricorda da vicino la foglia di una felce.

 

Il perchè questa struttura, che io definisco a "pelle di coccodrillo", si trova prevalentemente sulle monete più arcaiche (ma non necessariamente, perchè in realtà la si trova, in forma minore e meno visibile anche sugli argenti meno arcaici) può spiegarsi con il fatto che probabilmente le temperature usate per la fusione non dovevano essere ben controllate, idem per la lega che doveva risultare "poco amalgamata", se le sfere di metallo le si otteneva facendo cadere le gocce in acqua (immediata solidificazione) anche questo avrebbe influito sulla fase di solidificazione e quindi sulla struttura. Se le sfere venivano sottoposte a fortissimo surriscaldamento poco prima della coniazione e se tale forte temperatura proseguiva anche per un certo tempo dopo la coniazione, accadeva che la struttura dendritica della lega continuava a "crescere" mentre il rame in lega, sottoposto a calore in ambiente ricco di ossigeno, iniziava già ad ossidarsi iniziando a perdere già parte del suo volume e iniziando quindi a lasciare quei solchi nella struttura argentea (come dei fiumi che tendono ad evaporare lasciano scoperti i letti originari).

Mi fermo qui perchè credo verranno fuori già molte domande...

[coinzh]

il tipo di terreno dove finisce la monete influisce su come il rame viene eliminato ? magari il terreno di una data regione favorisce di più la cristallizzazione di un altro tipo di terreno ?

 

su questa moneta il retro è abbastanza "tipico" per cristallizzazione, mentre il dritto a me sembra inusuale. come mai ? la moneta è la stessa e anche la "spugna" d'argento nella moneta è la stessa. forse cambia perché una parte della moneta stava rivolta in alto e l'altra rivolta in basso nel terreno ?

 

 

quanto rame viene eliminato percentualmente se si può quantificare sul peso della lega ?

Modificato 10 Aprile, 2015 da coinzh

[centurioneamico]

Il terreno può influire sul tipo di corrosione (così come influisce sul tipo e il colore delle patine del rame e dell'argento) ma, a prescindere da quali sostanze attaccano il rame facendolo per così dire "evaporare", il risultato è lo stesso. La pelle di coccodrillo non necessariamente si forma in modo uniforme su tutta la superficie e questo dipende principalmente dalla variabilità del metallo (leghe difformi e non perfettamente amalgamate). La variabile del come il terreno tocca la moneta, almeno in questo frangente, è a parer mio piuttosto irrilevante.

Il color rame di cui invece avevi scritto nei post precedenti è riconducibile ad un fenomeno di rideposito del rame ossidato, legato ad un fenomeno elettrochimico naturale oppure semplicemente sviluppatosi a seguito di restauro con metodi di elettrolisi e con pulizia elettrochimica.

Non so se esiste una precisa percentuale e difficilmente si riesce a quantificarla non potendo "pesare" il rame "evaporato" ma certamente, in una lega costituita al 95-98% di argento e il resto in rame, la corrosione selettiva potrebbe eliminare anche il 90% del rame in lega lasciandone tracce solo all'interno del nucleo.

[aemilianus253]

Davvero interessanti le precisazioni di #centurioneamico. Una curiosità: le monetine in argento coniate nel periodo del regno ostrogoto e/o in epoca da parte dell'autorità bizantina, si presentano spesso con porosità e con fratture nei bordi già avvenute talora, probabilmente, all'epoca della coniazione (altre successivamente). Di fatto i tondelli argentei si presentano oggi estremamente fragili (anni fa una mezza siliqua di Giustiniano si spezzò mentre era, apparentemente al sicuro, nel mio taschino della camicia) e, avendone osservati parecchi anche nei punti di frattura, si può notare una struttura quasi a nido d'api, simile se non identica a quella mostrata in precedenza. Si potrebbe parlare ipoteticamente di cause analoghe?

[centurioneamico]

Davvero interessanti le precisazioni di #centurioneamico. Una curiosità: le monetine in argento coniate nel periodo del regno ostrogoto e/o in epoca da parte dell'autorità bizantina, si presentano spesso con porosità e con fratture nei bordi già avvenute talora, probabilmente, all'epoca della coniazione (altre successivamente). Di fatto i tondelli argentei si presentano oggi estremamente fragili (anni fa una mezza siliqua di Giustiniano si spezzò mentre era, apparentemente al sicuro, nel mio taschino della camicia) e, avendone osservati parecchi anche nei punti di frattura, si può notare una struttura quasi a nido d'api, simile se non identica a quella mostrata in precedenza. Si potrebbe parlare ipoteticamente di cause analoghe?

Si, in un certo senso il fenomeno è simile.

Accade che la corrosione, a danno prevalentemente del rame, intacca la struttura intergranulare (vediamolo come il filone di una cava dove il rame viene via via attaccato dalla corrosione;  il filone viene "mangiato" partendo dal capo più esterno della cava e fino al punto più profondo), penetrando fin dentro al nucleo.

ecco due immagini di esempio del fenomeno:

Le tensioni date fin da subito dall'incrudimento, abbinate alla corrosione intergranulare, possono provocare la frattura della moneta anche se essa sembra apparentemente "sana".

La frattura è più probabile per gli argenti ad alto tenore di metallo prezioso.

[coinzh]

Chi produce falsi con un'imitazione della cristallizzazione naturale come fa ?

 

usa pure una lega di argento e rame e elimina il rame come in natura ma con un processo più veloce o fa solo un trattamento superficiale del metallo che imita il tutto ?

 

quanto buone sono queste imitazioni della cristallizzazione naturale ad opera dei falsari ?

[brugnea]

Salve

da quanto ricordo la cristallizzazione dell'Ag è dovuta alla migrazione del Cu ai bordi di grano che ne risultano così evidenziati in modo diretto e indiretto; mentre in fusione il Cu è solubile nell'Ag ad elevate concentrazioni, a temperatura ambiente il Cu è solubile a percentuali molto inferiori a quelle con le quali si fabbricavano, anche lecitamente, le monete, da cui una lenta ma progressiva migrazione ai bordi di grano, cioè del cristallo, con l'andare del tempo. La coesione tra i bordi viene così indebolita dalla presenza di uno "strato" di Cu; la discontinuità che ne deriva è la causa della fragilità del materiale cioè della sua propensione alla rottura di schianto ai bordi del grano....è anche però un buon metodo per valutarne l'effettiva antichità dal momento che, seppur imitabile in laboratorio, quest'ultima non produrrà mai o quasi risultati identici a quelli del tempo...

Piotr

Piotr ricorda bene. ‘Cristallizzazione dell’argento’ è un termine improprio perché il metallo che cristallizza della lega non è l’argento ma il rame. Cerco di spiegare il fenomeno con degli esempi. Mettiamo in un crogiolo 9,8 g di Ag e 0,2 g di Cu; se riscaldiamo fino a fusione otteniamo una soluzione liquida di Cu (soluto) in Ag (solvente) al 2% in peso. Se raffreddiamo il fuso fino a temperatura ambiente, otteniamo una soluzione solida di Cu in Ag alla stessa concentrazione. Se assumiamo che la solubilità di Cu in Ag a temperatura ambiente sia del 3% in peso, questa soluzione è insatura perchè contiene una minor proporzione di soluto di quanto potrebbe contenerne a quella temperatura. Come dire che il rame sta comodamente in questa soluzione. Se pratichiamo lo stesso procedimento partendo da 9,6 g di Ag e 0,4 g di Cu, alla temperatura di fusione non ci sono problemi di solubilità, ma quando raffreddiamo il fuso fino a temperatura ambiente, si può verificare la cristallizzazione della soluzione solida satura al 3% di Cu accanto alla cristallizzazione del rame in eccesso, oppure la cristallizzazione della soluzione solida contenente il 4% in peso di rame, proprio come la miscela di partenza. Questa soluzione che contiene una maggior quantità di soluto rispetto alla saturazione si dice soprassatura e può mantenersi in questo stato anche per lunghi periodi di tempo, nonostante vi sia un ‘sovraccarico’ di rame. Quando però si creano determinate situazioni ambientali di temperatura, pressione, umidità, ecc., la soluzione non sopporta più questo sovraccarico e ‘partorisce’ il rame in eccesso portandosi alla concentrazione di saturazione del 3%. Questo rame migra e produce quelle caratteristiche formazioni che oltre a rendere fragile una moneta, ostacolano la trasmissione del suono al suo interno.

apollonia

Grazie,molto interessante....