Бронзовая болезнь - Bronze disease

Для гиперпигментация (изменение цвета кожи) состояние, получившее название «бронзовая болезнь», см. Болезнь Эддисона.

Бронзовая болезнь является необратимым и почти неумолимый коррозия процесс, который происходит, когда хлориды вступить в контакт с бронза или другой медьсодержащие сплавы.[1] Это может происходить как темная зеленый покрытие, или как гораздо более светлый беловатый пушистый или пушистый зеленый налет.[1] Это не бактериальный инфекция, но результат химической реакции с хлоридами, которая обычно происходит из-за загрязнения бронзового предмета соленой водой или захоронения в определенных типах почвы, где присутствуют хлоридные соли.[1] Если не лечить, возможно полное уничтожение пораженного артефакта.[1] Лечение очень сложное, затратное и не всегда эффективное. Перенос хлоридов из загрязненного артефакта в другие артефакты может распространить заболевание.[2][3][4]

Описание

Бронзовая болезнь - это хлоридная коррозия изделий из меди (на основе меди). Первоначально считалось, что это вызвано бактериями.[1] Он заразен тем, что вызывающие его хлориды могут распространять заболевание, если они вступают в контакт с другим медистым предметом. Несмотря на название, болезнь бронзы поражает не только бронзу, но и любой медьсодержащий сплав. Он не предназначен для антикварных предметов, но может повлиять на современные металлы, такие как современные. медно-никелевый монеты.[2][3]

Бронзовая болезнь варьируется от ярко-зеленого до пастельно-зеленого. Он обычно присутствует во всех цветах в этом диапазоне из-за серии реакций, которые его вызывают, а также могут быть крошечные, возможно микроскопические, синие кристаллы. Бронзовая болезнь обычно поражает отдельные участки объекта, в тяжелых случаях представляя собой видимое и тактильное появление микроскопических кристаллов, а также связанное с питтингом. Пятна бронзовой болезни можно соскрести с поверхности ногтем или деревянной палкой. Все эти свойства сравниваются с Verdigris, который обычно имеет более тусклый оттенок, однородный по всему пораженному объекту и не может быть поцарапан деревом или ногтями. В отличие от болезни бронзы, вердигр защищает металл.[4]

Поскольку он зависит от присутствия хлоридов, воды и кислорода, отсутствие одного из этих трех останавливает прогресс, хотя любой нанесенный ущерб необратим. Лечение этого состояния обычно включает физическое удаление хлоридов (путем очистки), химическое или электрохимическое удаление, а затем изоляцию объекта от кислорода, воды и будущего загрязнения хлоридами с помощью герметичного контейнера или воскового покрытия. Эти процедуры могут также удалить любые патина, потеря которых часто рассматривается коллекционерами и консерваторами как нежелательная, но предпочтительнее потери объекта.[2][3]

Бронзовая болезнь - обычное или даже повсеместное явление на артефактах, извлеченных из морской среды, из-за присутствия хлоридов в морской воде. Прибрежные районы также могут быть опасными из-за соли, переносимой в атмосфере, а также из-за влажности. Отсутствие растворенных хлоридов и кислорода в почве означает, что захороненные предметы не могут быть затронуты во время захоронения (аналогично, отсутствие растворимых солей и кислорода означает, что у погребенных металлов может не образоваться патина или что окисление металла может быть обращено вспять). Когда артефакт обнаружен, поверхностные корки могут скрыть и / или защитить бронзовую болезнь.[4]

Хлориды могут присутствовать в металле или на нем из-за загрязнения почвой, водой (особенно морской водой), атмосферой, человеческим потом или присутствовать в виде примесей при создании объекта. Во многих случаях хлориды могут присутствовать внутри артефакта; заболевание может повториться, если не изолировать его от воды и / или кислорода.[2][3]

Реакция

Первоначально медь окисляется до иона меди:[4](1) Cu → Cu+ + е−

Ион одновалентной меди реагирует с ионом хлорида с образованием нерастворимой соли белого цвета. хлорид меди: (2) Cu+ + Cl− → CuCl

Хлорид меди реагирует с атмосферной влагой и кислородом с образованием зеленого хлорид меди / гидроксид меди и соляная кислота: (3) 4 CuCl + 4 H.2О + О2 → CuCl2· 3 Cu (OH)2 + 2 HCl

Оставшаяся медь окисляется воздухом до иона одновалентной меди: (4) Cu → Cu+ + е−

Ион одновалентной меди реагирует с ионом хлорида в соляной кислоте с образованием нерастворимой соли белого цвета. хлорид меди: (5) Cu+ + Cl− → CuCl

Затем реакция повторяется из уравнения (3). Наличие двух разных солей белого и зеленого цвета приводит к появлению нечеткого зеленого цвета.[4]

лечение

Первоначальная обработка может включать помещение объекта в сушильную среду.[4] Без воды реакция не может продолжаться. Однако повторное воздействие на объект даже атмосферной воды может перезапустить процесс. Бронзовая болезнь, наряду с аналогичными визуальными условиями, вызываемыми другими частями, остается активной областью исследований в области сохранения объектов.[2]

Поверхность

Образование безобидных неопознанных кристаллов карбоната натрия на древнеримской бронзовой монете, которую лечили раствором карбоната от бронзовой болезни в течение четырех недель, а затем несколько раз удаляли и промывали. Видео было ускорено до десяти раз нормальной скорости.

Важно удалить хлориды. На практике это сначала включает физическую очистку (деревянной или даже металлической киркой) для удаления основной массы хлоридов, а затем химическую обработку. Одна химическая обработка - это замачивание объекта в 5% сесквикарбонат натрия решение. Это служит для нейтрализации кислоты, которая атакует металл, а также для преобразования химически активного хлорида меди в в основном инертную закись меди. Оксид может покрыть артефакт неприглядными, но безвредными черными пятнами или, как правило, затемнить металл.[2][3]

Продолжительность замачивания может составлять от нескольких дней до недель или даже года для сильно загрязненных предметов. Сесквикарбонат может удалить медь из артефакта, поскольку он образует комплексный ион с медью. Любители сообщают, что патина может быть снята с артефакта, но это происходит тогда, когда раствор кипятится, так что карбонатная промывка удаляет хлориды за несколько часов, а не в прохладной ванне длительной работы, которую используют профессиональные консерваторы.[2][3]

Впитывание карбонат натрия - который не образует комплексный ион с медью и вряд ли повлияет на патину, но действует медленнее, чем сесквикарбонат, или бензотриазол (очень канцерогенный ) также можно использовать водные растворы. Карбонат по действию аналогичен сесквикарбонату. Бензотриазол не удаляет хлориды и не нейтрализует присутствующую кислоту, но действует как физический барьер для воды, кислорода и хлоридов и поэтому может использоваться в качестве заключительного шага во всех случаях, но в качестве первого или единственного шага только в незначительных случаях.[2][3]

Использование водопроводной воды для первоначальной промывки карбонатом - это хорошо, так как любое содержание хлоридов в воде низкое по сравнению с содержанием, обнаруженным при растворении хлоридов из загрязненного артефакта в воде. Последующие полоскания следует проводить дистиллированной водой, хотя хлор из хлорированной городской водопроводной воды, вероятно, испарился из водопроводной воды в течение 24 часов и, следовательно, не будет загрязнять объект в дальнейшем.[2][3]

Неопознанные кристаллы карбоната натрия (белые), образовавшиеся на той же римской монете, леченной от бронзовой болезни. Зеленые массы на реверсе монеты представляют собой карбонат меди, который образовался в регионе, где болезнь бронзы была наиболее распространена. Он будет физически удален, чтобы гарантировать, что хлориды также были удалены перед дальнейшими усилиями по консервации. Фотографии были сделаны примерно через 20 минут после ополаскивания и сушки поверхности.

Вместо ополаскивания можно использовать электролиз, часто с карбонатом натрия в качестве электролита и мягкой или нержавеющей сталью в качестве анода. Это превращает ионы меди в элементарную медь. Элементарная медь, высвободившаяся из хлоридов, может переотложиться на артефакте в виде розоватого налета. Монета может занять всего несколько часов, в то время как большой артефакт, например, пушка, может занять месяцы.

После обработки образец следует хранить в сухом помещении и периодически осматривать на предмет рецидива бронзовой болезни, поскольку длительное лечение не подтверждено.[2][3]

Внутренний

Если ионы хлора проникли за пределы поверхности, требуется более строгая обработка.

Обычно это включает замачивание в ацетоне, чтобы вытеснить воду из образца. Затем замачивание в бензотриазол (BTA) -этиловый спирт решение для хелат медь и сделать его инертным. Ямы и отверстия можно заполнить цинковым порошком, который затем закрасится шеллак окрашены, чтобы выглядеть как образец.

Профилактика

Воски, приготовленные с использованием БТА, доступны на рынке, идея заключается в том, что БТА предотвращает любую реакцию за счет хелатирования поверхностной меди и парафина, действующего как физический барьер, снижающий воздействие воды, кислорода и хлоридов. (Однако покрытие инфицированного объекта воском не решит проблему.) Хранение объекта в полностью сухой или бескислородной среде также предотвратит заболевание бронзой, как и изоляция от контакта с хлоридами.[2][4]

использованная литература

  1. ^ а б c d е Скотт, Дэвид А. (февраль 2002 г.). Медь и бронза в искусстве: коррозия, красители, консервация. Институт сохранения Гетти. ISBN  978-0892366385.
  2. ^ а б c d е ж г час я j k «Археологии греческого прошлого: бронзовая болезнь». Брауновский университет. Получено 12 июн 2020.
  3. ^ а б c d е ж г час я Тафт, Ализа (24 января 2017 г.). «Бронзовая болезнь: болеет даже металл». Кардиффский университет. Получено 12 июн 2020.
  4. ^ а б c d е ж г Скотт, Дэвид А. (1990). «Бронзовая болезнь: обзор некоторых химических проблем и роли относительной влажности». Журнал Американского института охраны природы. 29 (2): 193–206. Дои:10.1179/019713690806046064. JSTOR  3179583.

дальнейшее чтение

внешние ссылки