有机-无机杂化物在铁质文物保护中的应用研究

常用的铁质文物表面保护材料性能尚需完善,其与材料科学发展的关系甚密。有机-无机杂化物是材料学领域的新兴产物,它能将有机物和无机物的性能融为一体或赋予其新的性能。本工作根据溶胶-凝胶法的基本原理制备出一种有机-无机杂化物MT,经过盐雾加速腐蚀测试、电化学测试等大量模拟、对比实验,证明该文物保护剂能够有效减缓铁质文物的腐蚀,并解释了其封护保护原理。

铁质文物腐蚀产物β-FeOOH的产生及危害

综述了铁质文物腐蚀产物β-FeOOH的晶体结构、在铁质文物腐蚀中的生成过程以及对铁质文物的危害。β-FeOOH晶体具有隧道结构,隧道中通常含有Cl^(-),晶体表面也吸附Cl^(-)。它是Cl^(-)作用下铁质文物腐蚀的关键产物,通常在铁质文物出土后由FeCl_(2)、Fe_(2)(OH)_(3)Cl等产物氧化水解生成,其生成过程是导致铁质文物迅速损坏的主要原因,生成后又会进一步参与腐蚀过程。其表面吸附的Cl^(-)会直接引发新的腐蚀,而隧道结构中的Cl^(-)则是铁质文物长期保存过程中的隐患。β-FeOOH是一种对铁质文物危害极大的腐蚀产物,在铁质文物保护过程中应对其进行针对性的处理。

铁质基体表面缓蚀-封护工艺研究

以往对铁质文物的防护没有系统地将缓蚀剂研究与封护剂研究结合起来。为此,采用NaCl溶液浸泡的方法研究了磷酸氢二钠、BTA和由环己胺、单宁酸、钼酸钠组成的复合缓蚀剂对铁质基体的缓蚀效果;通过盐水浸泡试验检验了B72、微晶石蜡和由BTA、聚乙烯醇缩丁醛、乙醇组成的复合封护剂对磷酸氢二钠缓蚀后铁基体的封护效果;通过电位极化曲线的测量研究了铁基体表面分别在缓蚀剂和封护剂作用下的电化学行为;采用中性盐雾腐蚀试验验证了磷酸氢二钠缓蚀后3种封护剂的耐腐蚀效果。结果表明:磷酸氢二钠的缓蚀效果最好,微晶石蜡的封护效果最佳。两者联用能极大地提高铁基体的抗蚀能力,可以满足铁质文物的保护要求。

铁质文物腐蚀产物β-FeOOH中Cl的脱出和物相转化

综述了脱氯方法对铁质文物腐蚀产物β-FeOOH中Cl的脱出和物相转化的规律。铁质文物脱氯处理对β-FeOOH的作用应格外关注。常用的NaOH或碱性亚硫酸钠浸泡法可以脱除大部分β-FeOOH晶体表面吸附的Cl^(-),难以完全脱除Cl^(-)并将β-FeOOH转化,但残余Cl^(-)主要束缚在晶体隧道结构中,不会直接促进铁质文物进一步腐蚀劣化。电解法和高温(氢气、氢等离子体)法对β-FeOOH的脱氯和转化更彻底,但只适用于部分铁质文物,且存在风险。近年来新的脱氯试剂和方法如TMAH、植物提取物、亚临界流体和微生物等不断研发,具有一定优点,有望用于铁质文物保护。

铁质文物腐蚀防护技术研究进展

中国是有着五千年灿烂文化的文明古国和文化遗产大国。文物保护是中华儿女传承古老文明的历史责任。铁质文物在中国拥有漫长的历史,但由于铁作为金属的活泼性较强,易腐蚀,现存的铁质文物面临保存现状差且防护难度大的严峻挑战,因此如何对铁质文物进行系统性防护成为研究工作的重点。鉴于目前铁质文物腐蚀防护技术受到国内学者和文物界越来越多的关注,基于大量的文献调研和长期对国内外腐蚀防护技术研究动态的跟踪,对铁质文物腐蚀防护技术的研究进展进行了总结。首先,结合铁质文物具体保护实例简介了铁质文物的腐蚀机理。其次,讨论了铁质文物传统的腐蚀防护技术,主要包括除锈技术、脱盐技术、缓蚀技术和封护技术。除锈技术主要分为物理除锈技术和化学除锈技术,对比了两者的技术优势和劣势,重点阐述了激光清洗的作用机理以及除锈效果;脱盐技术的方法众多,主要通过实例介绍了索氏提取法和碱性溶液浸泡法的脱盐机理;缓蚀技术的核心为缓蚀剂,阐述了多种缓蚀剂对不同铁质文物的缓蚀效果;封护技术主要介绍了微晶石蜡、丙烯酸树脂和氟碳涂料3种材料在铁质文物上的应用。随着材料科学的发展,在铁质文物表面制备防护性涂层可实现对基体的有效保护,但由于金属涂层制备技术多以激光束、等离子束、电子束等高能量密度束为热源,导致涂层制备过程热输入过大,对铁质文物基体的损伤较大。根据铁质文物的防护性要求——“不改变文物原状”与“最小干预”原则,介绍了一种基于低温环境下将微米级金属粉末或复合粉末加速至超音速状态并沉积于基体材料表面形成涂层的新型表面防护技术——冷喷涂技术,重点介绍了几种不同金属基材料在铁碳合金表面形成涂层的实际性能,主要表现为显微组织均匀致密,且与基体之间形成了较好的界面结合,有望应用于铁质文物的修复与防护领域。最后,指出了铁质文物腐蚀防护研究进展尚存的关键问题,并对铁质文物腐蚀防护技术的发展前景进行了展望,为文物保护工作者的研究实践提供新思路。

红外光谱在铁质文物锈蚀产物定量模型研究中的应用

铁质文物是人类重要的文化遗产,对于研究人类社会的发展与进步具有重要意义。铁的活泼性较强、容易发生腐蚀等特点使铁质文物成为金属类文物保护工作中的难点之一。目前对于铁质文物保护修复和铁锈蚀产物定性分析研究较多,而开展铁锈蚀产物定量表征的研究相对较少,锈蚀产物的复杂性也增加了定量分析的难度。为了解铁质文物锈蚀产物的成分及评估其稳定性,建立一种定量分析铁质文物锈蚀产物的方法是十分必要的。以铁质文物常见5种锈蚀产物(α-Fe_(2)O_(3),Fe_(3)O_(4),α-FeOOH,β-FeOOH,γ-FeOOH)为研究对象,通过制作锈蚀产物模拟样品(三组二元混合物体系和一组四元混合物体系),利用红外光谱结合TQ Analyst分析软件中经典最小二乘法(CLS)、主成分回归法(PCR)和偏最小二乘法(PLS)分别对四组混合物构建定量分析模型。研究结果表明,三种定量分析模型中PCR与PLS均适合用于建立铁质文物锈蚀产物定量模型,其校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)均较小、相关系数接近于1。定量模型具有良好的预测性和稳定性,故可为定量分析铁质文物锈蚀产物,进而为评估铁质文物化学稳定性提供依据。

馆藏脆弱铁质文物展柜相对湿度被动控制的定量研究

在三种具有代表性的展柜空气交换率状态下,定量研究了硅胶的使用方式及长期控制效果,并放置预腐蚀铁片样品对控制效果进行验证。结果表明:当展柜空气交换率不高于0.42 d^(-1)时,采用硅胶材料能够至少在3个月内为铁质文物创造相对湿度低于20%的展柜微环境;在控制相对湿度的展柜内,含有四方纤铁矿(β-FeOOH)的铁片样品未发生明显变化,而放置在展柜外的对照组铁片样品表面锈层增厚,并出现肉眼可见的新生壳状产物、裂缝和层状剥离,进一步证明了该被动控制方法的有效性。

沧州铁狮子结构健康监测系统研究及测试试验

沧州铁狮子结构健康监测的研究为我国室外大型铁质文物的保护起到了示范作用。针对文物本体保护原则和铁狮子特有的结构形式,提出了健康监测系统的设计指导思想,构造了系统的总体框架,深入研究了传感器与数据采集子系统,对传感器进行选型,优化配置数据采集硬件系统并运用LabVIEW开发了专用的数据采集系统软件;开发了数据管理子系统,运用SQL Server建立中心数据库,运用Delphi设计了数据管理的用户操作界面,开发了相应的数据处理分析程序;运用MATLAB开发了基于ANSYS的铁狮子结构专用有限元分析模块,并初步探讨了结构的安全评定方法;通过Delphi软件建立系统集成平台,统一协调沧州铁狮子健康监测各子系统共同运行,编制了包括结构分析软件ANSYS、MATLAB等在内的所有相应接口程序。在以上研究成果的基础上,进行了沧州铁狮子结构健康监测试验,试验验证了该系统的可靠性,结果表明试验监测数据能够反映结构基本性能。

唐代铁佛残块及汉代铁剑的科学分析及有机硅在其保护中的应用

文章介绍了两件铁质文物的科学分析及其用有机硅进行保护的过程,通过金属腐蚀速率的实验说明了有机硅可以有效减缓铁器的腐蚀速率,并结合相关资料证实了有机硅在铁质文物何护中应用的可行性。

从文物中学化学——铁、铜性质主题式复习教学设计与实施

选择“铁、铜性质主题式复习”为案例，以铁器和铜器文物为主题背景，将铁、铜性质的复习与文物知识的介绍结合起来，使学生在学习过程中主动建构知识，在复习化学知识的同时，接触了一些文物知识，拓宽了视野，激发了学习兴趣。

我国古代大型铸铜和铸铁文物的发展与现况

本文叙述了我国古代大型铜器和大型铁器的发展过程,介绍了现存古代大型铸铜文物和铸铁文物的类型、数量和特点。

古代大铁佛像

调查了我国古代大型和特大型铁佛像的情况,介绍了几尊现存的唐代、宋代、金代和明代的大铁佛像,以及古代大铁佛像的铸造工艺。

台州传世文物之最:钱鏐铁券收藏考略

钱鏐铁券台州传世文物中最珍贵的皇家藏品,也是我国现存最早的铁券。唐昭宗李晔于乾宁四年八月四日赐给当时担任镇海、镇东军节度使钱鏐的免死牌,形状像筒瓦,铁质如绿玉,七登天子之庭,一藏深山,三沉深水,长留浙江省台州府临海县达767年之久。1951年,钱鏐铁券从浙江省嵊县长乐乡钱家祠堂取出移送到浙江省文物管理委员会保管,1959年交中国历史博物馆(今中国国家博物馆)收藏。

磷化与封护处理对铁质文物的保护作用

对低碳钢表面分别进行封护、磷化和封护-磷化处理;采用浸泡腐蚀试验,盐雾腐蚀试验与电化学测试等方法研究了封护、磷化和封护-磷化处理对基体的防护作用。结果表明:在浸泡腐蚀试验和盐雾腐蚀试验中,与未处理和封护处理相比,磷化和封护-磷化处理对低碳钢基体具有较好的防护作用;磷化和封护叠加后,出现明显的协同效应,对基体的防护效果更加突出,因此,封护-磷化处理试样的耐蚀性最佳。

生物表面活性剂在纸张含铁墨渍清洗上的应用研究

生物表面活性剂是由生物代谢或从植物中提取的具有表面活性的天然产物,在纸张污渍的清洗方面,相比于温水,具有更强的清洗效果。相比于化学试剂,酸碱性较弱,可天然降解,残留不会对纸张产生破坏。为研究生物表面活性剂清洗纸张含铁墨渍的最佳效果,首先通过清洗实验对几种生物表面活性剂清洗纸张含铁墨渍的最佳条件进行探讨,得出槐糖脂在50℃,2.5%,40min的条件下对纸张含铁墨渍的清洗效果最好,最大清洗率可达66%。再将槐糖脂与常用化学清洗剂KMnO4-H2C2O4清洗进行对比评估,得出其最大清洗率比该化学试剂低,但对纸张纤维基本没有破坏作用,而且其清洗对含碳墨水字迹无破坏作用。最后,通过XRF和ORP分析,推断槐糖脂的清洗是利用络合反应作用于含铁墨渍中的鞣酸铁及没食子酸铁,或利用表面活性作用于含铁墨渍中的阿拉伯树胶等添加剂。

过渡金属离子与有机物对钢铁的缓蚀协同效应

从过渡金属离子的特点、过渡金属离子对钢铁的缓释作用机理、及其与有机物对钢铁的缓释协同等方面,较全面地综述了过渡金属离子与有机物缓蚀体系应用于钢铁的研究现状,并结合铁质文物保护技术要求,提出了模拟制作铁质文物试片,选择合适的过渡金属离子与有机物,借鉴现代钢铁缓释剂研究的分析技术,开展铁质文物保护研究课题的技术路线。

金属文物的保护研究

本文主要论述了青铜器和铁器文物的锈蚀机理及保护方法，并介绍了一种适合于中小博物馆保护金属文物的简单易行的方法．

显微激光拉曼光谱仪在铁制文物锈蚀研究中的应用

本文通过显微激光拉曼光谱仪对八路军太行纪念馆馆藏的部分铁制文物锈蚀进行检测,确定铁制文物锈蚀成分,结合铁制文物锈蚀与周围环境及内在结构的相互关系,进一步梳理铁质文物锈蚀的稳定性及显微激光拉曼光谱仪在铁制文物锈蚀检测中的局限性,为铁制文物科学修复及保护等工作的开展提供一定的参考。

南通出土盐铁文物的腐蚀特征初探

盐铁文物是极具地域特色的文物,是南通等地古代盐业高度发达的见证。为进一步了解这些文物的腐蚀机理和因素,本研究采用X射线荧光、X射线衍射、金相分析及扫描电镜能谱分析等方法对8件盐铁文物的锈蚀产物进行了分析。结果显示,盐铁文物材质主要为灰口铸铁,铸铁组织中的条状石墨、网状磷共晶与浇铸过程中出现的机械黏砂缺陷是造成这批文物机械强度下降进而诱发裂隙、层状剥落等病害的重要因素;锈蚀产物主要为α-FeOOH、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)与γ-FeOOH,2件样品中检出较高含量的有害锈蚀β-FeOOH,鉴于基体与锈蚀层中存在诸多裂隙、β-FeOOH促进腐蚀及自重导致的应力腐蚀等因素,可知这批盐铁文物亟待有效的保护处理。

铁质文物裂纹分析

采用断口宏观分析、化学成分分析和金相分析等方法对放置在陈列柜中的某铁质文物开裂原因进行综合分析。结果表明,铁质文物为应力腐蚀开裂。由于陈列柜中放置水,使文物内腔中陶土吸水后腐蚀铁质基体,同时铁质文物内存在铸造应力和焊接应力,导致其内部残余应力较高。铁质文物裂纹是在腐蚀介质和残余应力的共同作用下形成并扩展。