Болезнь бронзы - это необратимый и почти неумолимый процесс коррозии, который происходит при контакте хлоридов с бронзой или другими медьсодержащими сплавами . [1] Это может быть как темно- зеленый налет, так и более светлый беловатый пушистый или пушисто-зеленый налет. [1] Это не бактериальная инфекция, а 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, дорогостоящее и не всегда эффективное. Перенос хлоридов из загрязненного артефакта в другие артефакты может распространить заболевание. [2] [3] [4]
Описание [ править ]
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 влиять на современные металлы, такие как современные медно-никелевые 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 киркой. Все эти свойства сопоставимы с вердигрисом , который обычно имеет более тусклый оттенок, однородный по всему пораженному объекту и не может быть поцарапан деревом или ногтями. В отличие от болезни бронзы, вердигрис 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 обработки могут также удалить любую патину , потеря которой часто считается нежелательной для коллекционеров и реставраторов, 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 не может 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 внутри артефакта могут присутствовать хлориды; заболевание может рецидивировать, если не изолировать его от воды и / или кислорода. [2] [3]
Реакция [ править ]
Первоначально медь окисляется до иона одновалентной меди: [4] (1) Cu → Cu + + e -
Ион одновалентной меди реагирует с ионом хлорида с образованием нерастворимой соли хлорида меди белого цвета : (2) Cu + + Cl - → CuCl
Хлорид меди реагирует с атмосферной влагой и кислородом с образованием зеленого соединения хлорида меди / гидроксида двухвалентной меди и соляной кислоты : (3) 4 CuCl + 4 H 2 O + O 2 → CuCl 2 · 3 Cu (OH) 2 + 2 HCl.
Оставшаяся медь окисляется воздухом до иона одновалентной меди: (4) Cu → Cu + + e -
Ион одновалентной меди реагирует с ионом хлорида в соляной кислоте с образованием нерастворимой соли хлорида меди белого цвета : (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 [ править ]
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 [ править ]
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 заключается в замачивании объекта в 5% растворе сесквикарбоната натрия. 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 изделие 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]
Также можно использовать замачивание в карбонате натрия , который не образует комплексный ион с медью и вряд ли повлияет на патину, но медленнее, чем в сесквикарбонате, или в водных растворах бензотриазола (сильно канцерогенных ). 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 конечной стадии во всех случаях, но в качестве первой или единственной стадии 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 в дальнейшем загрязнять объект. [2] [3]
Вместо промывки 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 проверять на предмет рецидива бронзовой болезни, поскольку длительное лечение не подтверждено. [2] [3]
Внутренний [ править ]
Если ионы хлора проникли за пределы поверхности, требуется более строгая обработка.
Обычно это включает замачивание в ацетоне, чтобы вытеснить воду в образце. Затем вымачивание в растворе бензотриазола (БТА) и этанола, чтобы хелатировать медь и сделать ее инертной. Ямы и отверстия можно заполнить цинковым порошком, который затем закрашен шеллаком, чтобы он выглядел как образец.
Профилактика [ править ]
Воски, приготовленные с использованием БТА, доступны на рынке, идея заключается в том, что БТА предотвращает любую реакцию за счет хелатирования поверхностной меди и воска, действующего как физический барьер, снижающий воздействие воды, кислорода и хлоридов. (Однако покрытие зараженного объекта воском не решит проблему.) Хранение объекта в полностью сухой или бескислородной среде также предотвратит заболевание бронзой, равно как и изоляция от контакта с хлоридами. [2] [4]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e Скотт, Дэвид А. (февраль 2002 г.). Медь и бронза в искусстве: коррозия, красители, консервация . Институт сохранения Гетти . ISBN 978-0892366385.
- ^ a b c d e f g h i j k «Археологии греческого прошлого: бронзовая болезнь» . Брауновский университет . Проверено 12 июня 2020 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ a b c d e f g h i Тафт, Ализа (24 января 2017 г.). «Бронзовая болезнь: даже металл заболевает» . Кардиффский университет . Проверено 12 июня 2020 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ a b c d e f г Скотт, Дэвид А. (1990). «Бронзовая болезнь: обзор некоторых химических проблем и роли относительной влажности». Журнал Американского института охраны природы . 29 (2): 193–206. DOI : 10.1179 / 019713690806046064 . JSTOR 3179583 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Скотт, Дэвид А. (февраль 2002 г.). Медь и бронза в искусстве: коррозия, красители, консервация . Институт сохранения Гетти . ISBN 978-0892366385.
- Селвин, Линдси (январь 2004 г.). Металлы и коррозия - Справочник для специалистов по консервации . Канадский институт охраны природы . ISBN 978-0662379843.
Внешние ссылки [ править ]
- «Критическая относительная влажность для появления« бронзовой болезни »в изделиях из меди и медных сплавов , загрязненных хлоридами » , e-conservationonline.com. Проверено 9 мая 2014 года.
- «Бронзовая болезнь: обзор некоторых химических проблем и роли относительной влажности» , cool.conservation-us.org. Проверено 9 мая 2014 года.
- «Ник Картер: Дело о больной статуе» Бронзовая болезнь играет роль в раскрытии убийства. Сценарий Альфреда Бестера. Вышла в эфир 12 августа 1945 года.
