Tembaga sebagai Logam Pertama yang Dikerjakan
Tembaga adalah salah satu logam paling awal yang ditemukan oleh manusia dan yang pertama kali dipelajari manusia untuk digunakan. Karena tembaga terdapat dalam bentuk logam di beberapa endapan, tembaga dapat dibentuk dengan cara dipalu sebelum ada yang memahami cara melebur bijih, dan kerucut kecil, paku, dan ornamen yang dibuat dengan cara ini melambangkan awal pengerjaan logam.
Di Tiongkok, penggunaan tembaga merah yang dipalu langsung dari tembaga alam tercatat sekitar empat ribu tahun yang lalu pada periode Xia. Analisis terhadap hampir dua puluh artefak perunggu yang digali di situs Teras Huangniangniang di Wuwei, Gansu, pada tahun 1957 dan 1959 menunjukkan kandungan tembaga sebesar 99,63 % hingga 99,87 %, yang mengidentifikasi bahwa artefak tersebut pada dasarnya adalah tembaga murni dan bukan perunggu paduan.
Dari Tembaga Murni hingga Paduan yang Disengaja
Peralihan dari tembaga asli ke paduan yang disengaja menandai dimulainya metalurgi perunggu. Menambahkan timah menurunkan titik leleh dan meningkatkan kekerasan perkakas jadi, dan perubahan tersebut menyebar dengan cepat karena hal ini memungkinkan tepi pemotongan yang lebih baik pada tungku pada masa itu. Penggalian di Yinxu dekat Anyang menghasilkan bukti substansial mengenai skala industri tersebut, termasuk temuan perunggu yang dilaporkan mencapai 18,8 kg dan residu terak dan abu sekitar 21,8 kg, yang menunjukkan bahwa bijih diproses di lokasi dan bukan hanya diperdagangkan sebagai benda jadi.
Catatan Tiongkok juga mendokumentasikan munculnya pengecoran perunggu sebagai aktivitas-yang didukung negara. Menguasai sistem tembaga-timah memerlukan kontrol suhu tungku, praktik wadah, dan desain cetakan, dan keterampilan tersebut membentuk landasan teknis yang kemudian menjadi landasan pemurnian tembaga.
Peleburan, Pemurnian dan Ekstraksi Basah Awal
Teknologi ekstraksi maju seiring dengan paduan. Pada-abad ketiga belas Falun, Swedia, bijih sulfida dipanggang dan kemudian diolah dengan air sehingga terbentuk tembaga sulfat; ketika larutan dioleskan pada serbuk besi, logam tembaga diendapkan, dan lapisan tembaga tipis dapat dipisahkan dan dikumpulkan. Jalur sementasi ini merupakan sumber kekayaan utama kabupaten tersebut pada saat itu.
Metode ekstraksi tembaga paling awal di Tiongkok menggunakan senyawa tembaga alami untuk peleburan tembaga basah. Reaksi di mana alat besi menggantikan tembaga dari larutan tembaga sulfat, yang dicatat dalam Huainanzi Wanbishu, bukan hanya asal muasal praktik hidrometalurgi tetapi juga merupakan penemuan sejati dalam sejarah kimia. Hal ini bergantung pada prinsip yang sama yang digunakan saat ini dalam ekstraksi pelarut dan rangkaian elektrowining, dimana tembaga dalam larutan dipulihkan ke katoda.
Tembaga dalam Produksi Tradisional
Pada akhir Zaman Perunggu, pemurnian tungku vertikal telah dilakukan di Tiongkok, dan skala produksinya pun meningkat. Produksi tembaga mencapai sekitar 7.300 ton pada tahun pertama masa pemerintahan Yuanfeng Dinasti Song, bertepatan dengan tahun 1078, yang menunjukkan bahwa metalurgi tembaga telah mencapai tingkat organisasi dan kontrol yang cukup besar.
Angka tersebut memberikan pelajaran bagi pembaca modern: angka ini menunjukkan bahwa tembaga telah menjadi logam industri massal sejak lama, dan bahwa faktor pendorong permintaan - mata uang, kapal, perkakas, dan konstruksi - mirip dengan faktor pendorong konsumsi modern dalam hal struktur, atau bahkan skala.
Dari Logam Tradisional hingga Kelas Standar
Industri modern menggantikan nama dagang dan praktik lokal dengan sistem penunjukan. EN 1412 menyediakan kerangka penunjukan Eropa yang menghasilkan nama seperti Cu-ETP (CW004A) untuk tembaga pitch keras elektrolitik dan Cu-DHP (CW024A) untuk tembaga terdeoksidasi fosfor-, tingkatan ini juga dikenal sebagai UNS C12200. Standar produk hilir kemudian menetapkan persyaratan: EN 1172 untuk lembaran dan strip tembaga yang digunakan dalam bangunan, EN 12449 untuk tabung tembaga bulat mulus untuk keperluan umum, EN 1057 untuk tabung air dan gas, dan ASTM B152/B152M untuk lembaran, strip, pelat, dan batang canai.
Katoda, bahan baku untuk semua produk ini, sudah terstandarisasi: EN 1978 mendefinisikan kadar Cu-CATH-1 dan ASTM B115 mencakup katoda tembaga elektrolitik, sehingga keluaran pabrik peleburan dapat diperdagangkan dan dicairkan tanpa perselisihan analisis ulang. Hasilnya adalah rantai pasokan di mana seorang desainer dapat menentukan konduktivitas, temper, dan dimensi dengan nomor standar dan menerima material yang berperilaku seperti yang diharapkan, di mana pun material tersebut diproduksi.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Mengapa perunggu menggantikan tembaga murni?
J: Menambahkan timah menurunkan titik leleh dan meningkatkan kekerasan, sehingga perkakas perunggu memiliki keunggulan yang lebih baik, dan paduannya lebih mudah untuk dituang dalam tungku yang tersedia pada saat itu.
T: Apa teknik ekstraksi tembaga yang paling awal?
J: Ekstraksi basah, dimana tembaga diendapkan dari larutan tembaga sulfat dengan besi, dilakukan sejak awal dan dicatat dalam teks-teks Tiongkok; kimia yang sama mendasari pemulihan hidrometalurgi modern.
T: Bagaimana spesifikasi tembaga saat ini?
J: Berdasarkan peruntukan dan standar, bukan berdasarkan nama dagang, misalnya Cu-DHP dengan standar produk seperti EN 12449 untuk tabung atau EN 1172 untuk lembaran bangunan.
T: Apakah bahan tembaga kuno sama dengan tembaga komersial modern?
J: Secara kimiawi hampir sama, namun grade modern diproduksi dengan tingkat residu yang terkontrol dan disertifikasi melalui analisis, sehingga memungkinkan terjaminnya konduktivitas dan perilaku fabrikasi.
