湖北省博物馆馆藏部分铁质文物的锈蚀产物与锈蚀机制

湖北省博物馆馆藏部分铁质文物锈蚀严重,造成其出现层状剥落、残缺、裂隙、变形等病害。采用便携式X射线荧光光谱仪(XRF)、激光拉曼光谱、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等现代检测技术,对这批铁器锈蚀产物的形貌、元素、成分与锈蚀机理进行分析。结果表明:这批铁器普遍含有氯(Cl)元素,且Cl含量越高,器物的外观残损程度越大,锈层越厚、越蓬松、多孔。此外,这批铁器中,不含Cl的铁器锈层明显分为三层,且锈蚀内层较为致密,外层相对疏松;三层锈蚀产物中均检测出α-FeOOH、α-Fe_(2)O_(3)、γ-Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和γ-FeOOH,前四种为稳定的无害锈,后一种为不稳定的有害锈。含Cl铁器的锈层也存在明显的分层现象,且外层和中间层锈蚀产物较为疏松,主要成分为α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、γ-Fe_(2)O_(3),内层锈蚀产物略微致密,主要成分为α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe_(2)O_(3)、γ-Fe_(2)O_(3)。其中锈蚀产物β-FeOOH、γ-FeOOH不稳定、活性强,会在铁器表面不断重复生长,造成铁器出现层状剥落、裂隙、断裂等严重病害。另外,含Cl的铁器锈蚀产物中β-FeOOH含量往往较高,其含量与Cl的存在密切相关。这批铁器锈蚀产物的组成与含量存在明显差异,不含Cl铁器锈蚀产物中有害锈含量较少,而含Cl铁器锈蚀产物中有害锈含量则随Cl含量的增加而增加,锈层内无害锈与有害锈的质量分数比值(w无害锈/w有害锈)会减小,因此,Cl含量最高的西汉铁刀w无害锈/w有害锈最小为0.40,不含Cl铁刀的w无害锈/w有害锈最大为6.63。

铁质文物脱盐过程中的钼酸盐缓蚀作用

采用动电位极化法、电化学阻抗法研究了铁质文物模拟试样在碱性溶液脱盐清洗过程中,钼酸盐缓蚀剂对其电化学行为的影响。通过X射线光电子能谱技术分析了脱盐清洗后试样表面锈层的组成。结果表明,在碱性脱盐溶液中添加钼酸盐缓蚀剂,能减小试样阳极腐蚀电流,增大电极反应阻力,更有效地抑制试样在脱盐过程中的腐蚀。XPS分析结果说明脱盐溶液中添加钼酸盐后,改变了锈层的组成,生成含有Fe2O3、FeMoO4和MoO3的稳定沉积膜,提高了锈层的耐蚀性能,使文物基体在脱盐清洗过程中得到良好的保护。

海底打捞铁质文物的腐蚀机理及其脱氯方法

综述了铁质文物在海水中及打捞出水后的腐蚀机理,如电化学循环机理、氧浓差电池腐蚀机理等,同时简述了从海水中打捞出来的铁质文物的各种脱氯方法,包括碱性溶液浸泡法、碱性亚硫酸盐还原法,电解还原法及高温还原法等。

北京延庆胡家营遗址出土铁器的科学分析

胡家营遗址出土的12件战国铁器是研究东周时期铜器文化特征、制作技术及与周边考古学文化相互关系等学术问题的重要资料.为进一步揭示该批铁器包含的科学信息,对其进行了金相组织鉴定、夹杂物分析和碳十四测定.结果显示,14个铁器样品中有6个是韧性铸铁、1个是共晶白口铁、1个是过共晶白口铁、6个是铸铁脱碳制品,包括3个熟铁,1个亚共析钢,1个过共析钢,还有一个样品是外部熟铁,内部过共析钢,且所有样品的制作工艺皆为铸造.碳十四测年数据显示的铁器年代为春秋战国时期.

几件铁器的科学分析和保护修复

本文运用X射线探伤、数码显微镜观察、X荧光检测分析等手段对5件唐代铁器文物的形貌、腐蚀产物及纹饰成分进行了分析。保护修复过程中采用了较为安全的机械方法进行除锈,并且使用了磷酸和单宁酸的缓释液对文物进行缓释处理,达到了预期修复效果。

铁器文物在含氯离子水溶液中局部腐蚀闭塞区化学状态的变化

用模拟闭塞电池恒电流实验研究了铁器文物在 3.5 %NaCl水溶液中局部腐蚀闭塞区内化学状态的变化 .对内试件通入阳极电流后 ,闭塞区内溶液pH值随通电时间延长和电流密度的增加而下降 ,pH值与电量的对数成正比 .Cl-向闭塞区内电迁移 ,迁移量和浓集倍数随时间和电流密度的增加而上升 .迁移量与电极上通过的电量呈线性关系 .

模拟铁器文物恒电位脱氯控制电位的研究

采用模拟闭塞电池恒电位极化法研究了模拟铁器文物在碱性溶液脱氯过程中外电位对闭塞区内电化学状态的影响。实验结果表明,外电位对闭塞区内电极电位和闭塞区内外电极间电偶电流影响很大,氯离子迁出率也与外电位密切相关。恒电位脱氯控制电位选择范围的上限值对应于临界电位,下限值应保证闭塞区内电极电位正于析氢电位。

模拟铁器文物恒电位碱液脱氯技术的研究

采用恒电位阴极极化法研究了模拟铁器文物在碱性溶液中恒电位脱氯过程氯离子的迁出规律以及脱氯电位的选取原则。实验结果表明:恒电位碱液脱氯实验随着处理时间延长和脱氯电位负移,氯离子迁出率逐渐增加,电效率却逐步降低。综合考虑氯离子迁出率和电效率两个因素,氯离子迁移率和电效率交点所对应的电位值为合适的脱氯电位,本实验条件的最佳脱氯电位为-1.175V左右。经脱氯处理后的带锈试样表面XPS分析表明:腐蚀产物主要由Fe3O4和α-FeOOH相组成。

氯离子选择性电极测定铁器碱性脱盐溶液中氯离子的含量

在铁质文物的保护过程中,脱盐是重要的保护程序之一。通常铁器的脱盐溶液为碱性。本工作主要研究氯离子选择性电极法在测定碱性脱盐溶液中的氯离子含量时,溶液pH值和复配溶液中的表面活性剂对测定结果的影响。实验结果表明:(1)用氯离子选择性电极法测定碱性脱盐溶液或复配碱性脱盐溶液中的氯离子浓度是可行的;(2)溶液的pH值对测量结果有一定的影响,当溶液pH值在2～7范围内时,其对电位值影响不大;(3)表面活性剂对测量结果影响较小,在实际应用中,应配制与待测溶液组分相同的氯离子标准溶液,后期数据处理并绘制标准曲线,以使测量结果尽可能接近实际值。精密度和回收率实验表明,该方法准确度满足定量分析的要求。由此可见,当脱盐溶液为碱性NaOH或复配碱性NaOH溶液时,用氯离子选择性电极实时监测脱盐溶液中的氯离子含量能较好地反映器物脱盐程度。

模拟铁器文物恒电流碱液脱氯技术

采用恒电流阴极极化法研究了模拟铁器文物在碱性溶液中恒电流脱氯过程氯离子的迁出规律以及脱氯电流密度的选取原则.实验结果表明:恒电流脱氯实验随着处理时间延长和阴极电流密度的增大,氯离子迁出率逐渐增加,电效率却逐步降低.综合考虑氯离子迁出率和电效率两个因素,氯离子迁出率和电效率交点所对应的值为合适的阴极电流密度,本实验条件的最佳阴极电流密度为0.50 mA/cm2.经脱氯处理后的带锈试样激光拉曼光谱分析表明:腐蚀产物中主要为Fe3O4、Fe2O3和α-FeOOH相,γ-FeOOH相基本消失.

华光礁Ⅰ号出水铁器文物的腐蚀与保护措施

海南天气炎热,空气湿度大,紫外线照射强烈,地理位置四周环海,空气中含有海洋盐分,不利于铁器文物的保存。华光礁1号沉船出水铁器文物在海水中已经受到严重腐蚀,出水后均有不同程度的锈蚀、疏松和脆裂现象,表面覆盖着白色钙质层和红褐色铁锈层。回顾了铁器文物的腐蚀机理,调研了国内外铁器文物的保护处理方法,对华光礁1号出水铁器提出了保护措施。

带锈铁器在海水介质中腐蚀的电化学模型

建立了带锈铁器在海水介质中腐蚀的电化学模型:电化学反应在多孔腐蚀产物层的单个孔洞内发生,单个孔洞的阳极区对应着单孔的底部,单个孔洞的阴极区对应着单个孔壁上无数细小微孔内部。利用此模型研究了电化学交流阻抗图谱特征与多孔腐蚀产物层厚度之间的相关性,通过带锈铁器在海水介质中腐蚀的阻抗图谱分析验证了模型的正确性。

模拟铁器文物的碱性脱氯清洗液研究

该文研究出一种应用于铁器文物保护的脱氯清洗液。2%NaOH+0.1%十二烷基苯甲酸钠溶液+2%乙二胺+0.1%壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)+少量磷酸三钠清洗液的复配碱性脱氯清洗液效果最好。通过电化学实验可知,经复配碱性脱氯清洗液处理后的模拟铁器文物表面耐腐蚀性能有较大的改善。经复配碱性脱氯清洗液处理后的带锈试样红外吸收光谱证明其表面吸附有胺类物质,与铁离子反应生成配合物,有利于氯离子从腐蚀产物层迁出。

一种新型复合封护剂的性能研究

该文研究一种应用于铁器文物保护的复合封护剂。该复合封护剂采用纯丙乳液作为基料,选用合适的分散剂,将纳米TiO2和SiO2均匀地分散在基料中,添加合适的助剂制成铁器文物的表层封护剂;选择一种高效的缓蚀剂,适量地添加到基料中,作为铁器文物的底层封护剂。根据铁器文物的保护要求对这种复合封护剂的主要性能进行了测试,并与未改性的纯丙乳液的封护性能进行了对比,发现这种复合封护剂在紫外屏蔽、耐蚀性及耐污染等方面有显著改善。这种复合封护剂无色、透明、无毒、无味,有锈无锈表面均可使用,可以作为一种新的环保型封护剂用于铁器文物的保护。

铁质文物常用除锈试剂的除锈效率及其腐蚀性的比较研究

为比较铁质文物常用除锈试剂的除锈效果,为铁质文物保护中除锈试剂的选择提供建议,对磷酸、柠檬酸、酒石酸、Na2EDTA等多种试剂进行了实验研究。使用铁锈粉末、铁锈块、铸铁片、带锈铸铁片等多种样品进行了实验,以定量研究试剂的除锈效率以及对铁基体的腐蚀性。结果表明:几种试剂对铁基体的腐蚀都很强烈,且腐蚀铁基体的速率远高于溶解铁锈的速率,加入缓蚀剂可以显著降低铁基体的腐蚀;磷酸在几种试剂中除锈能力最强,对粉末样品和锈块样品都具有较好的除锈效果,但需要过量才能保证除锈作用持续,而少量磷酸则对铁器有钝化保护的作用;柠檬酸、酒石酸、Na2EDTA对铁锈粉末有一定的溶解作用,但对锈块的除锈效率很低。因此,在铁质文物保护中,添加缓蚀剂的磷酸是比较合适的除锈试剂。

山东青州香山西汉墓出土凝结铁器锈蚀特征分析及科学保护

在2006年发掘的山东青州香山西汉墓陪葬坑中发现了大量用于陪葬的铁质兵器,其中铁质矛头因锈蚀严重凝结在一起。采用显微共聚焦激光拉曼光谱、X射线衍射、X射线荧光、离子色谱对锈蚀产物进行了分析检测,并对其主要锈蚀产物α-FeOOH和γ-FeOOH的生成和特点做了陈述,阐述此件铁质文物的锈蚀特征。对此件铁质文物的保护过程没有采用以往常用的除锈剥离做法,而是利用先进的技术手段进行整体保护,灵活运用了文物保护原则,同样达到了保护要求的预期目标。

碱性溶液对出水铁器中四方纤铁矿(β-FeoOH)相中氯的脱除研究

铁质文物出水后进一步氧化形成的含氯的腐蚀产物主要为四方纤铁矿(β-FeOOH),为了保护铁质文物,必须去除其中的氯。为此,本研究以结晶不好的β-FeOOH和结晶完整的β-FeOOH为研究对象,分别采用去离子水和0.5mol/L NaOH溶液作为脱盐溶液,探讨碱液清洗法对β-FeOOH中氯的脱除效果,氯的脱除是否改变β-FeOOH晶型等。研究表明,0.5mol/L NaOH溶液脱除氯的效果要优于去离子水,对于结晶不好的β-FeOOH,0.5mol/L NaOH溶液能促使β-FeOOH相转化为α-FeOOH相;对于结晶完整的β-FeOOH,0.5mol/L NaOH溶液难以使β-FeOOH的晶型发生转变。该研究结果可为实际的铁质文物脱氯处理及选择适宜的脱氯时间提供一定的参考依据。

福建平潭大练岛西南海域沉船文物环境腐蚀性监测与评估

随着近年来文物开采力度的加大,作为自古以来沉船事故的高发区,平潭海域沉船海区的腐蚀环境越来越受到关注。本研究根据福建平潭大练岛西南海域海水及沉积环境要素的调查结果,分别进行灰关联分析及腐蚀性综合评分,综合评估了该海域对铁质文物的腐蚀性。结果表明,福建平潭大练岛西南海域海水腐蚀性为中等偏弱,沉积物腐蚀性总体处于中等水平,本研究可为福建平潭大练岛西南海域的沉船铁质文物挖掘和保护提供重要参考。

重庆三峡地区考古出土铁器的脱盐保护

针对重庆三峡地区考古出土的一批汉代铁器,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分析了该批铁器的锈蚀产物形貌和成分,并采用氯离子选择电极对铁器在去离子水和添加0.5 mol/LNaOH的去离子水溶液中的脱盐过程进行了动态监测。结果表明:该批铁器锈蚀产物主要由α-FeOOH、Fe_(3)O_(4)、SiO_(2)和NaAlSi_(3)O_(8)等组成,部分铁器含有少量氯元素;在去离子水和含0.5 mol/L NaOH去离子水溶液中,浸泡约150 h后溶液中的氯离子含量随时间的继续延长无明显变化,基本低于2 mg/L,脱盐周期远远低于其他含氯量高的铁器(海洋出土铁器)。

一种新型复合封护剂的配方研究

该文研究一种应用于铁器文物保护的高效环保型封护剂,采用纳米材料改性的纯丙乳液为铁器文物表层封护剂,添加高效缓蚀剂的纯丙乳液为铁器文物的底层封护剂,其中纳米材料的分散和缓蚀剂的选择直接影响这种复合封护剂的防护性能。通过沉降实验选择在水中分散效果最佳的分散剂及其最佳用量,利用透射电子显微镜研究经分散剂表面包覆的纳米材料在水中的分散形貌,通过浸泡实验筛选在水中对铁缓蚀效果最佳的复合缓蚀剂及其最佳用量。