2. Исследование предметов из металлов icon

2. Исследование предметов из металлов


Смотрите также:
Реферат по теме: «Металлы. Свойства металлов.»...
Исследование термической устойчивости фосфатов щелочных металлов...
Исследование термической устойчивости фосфатов щелочных металлов...
Физико-химическое исследование комплексообразования металлов III аподгруппы с комплексонами...
Темы выпускных квалификационных работ для студентов специальности «Маркетинг» Исследование рынка...
Реферат металлы...
Задачи: Образовательные: определить положение металлов в периодической системе химических...
Конспект урока Дата Класс Тема: Коррозия металлов...
"Коррозия металлов"...
Положение металлов в периодической системе. Строение атомов металлов. Группы металлов...
«Глубокое исследование проблемы»...
Исследование динамики коэффициентов перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко в...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9
вернуться в начало
скачать

9. ОЛОВО


  Олово — мягкий белый металл, обладающий высокой пластич­ностью, ковкостью и легкоплавкостью. Оно может быть прокатано до толщины 0,005 мм. Известны две аллотропные модификации олова: альфа — обычное белое олово, устойчивое выше 13,2°С и бета -серое олово, устойчивое ниже 13,2°С. Атомная масса 118,7; плотность альфа— 5,85; бета — 7,3. Температура плавления 232°С. Выше 161°С олово становится хрупким и может легко измельчать­ся в порошок (легче при температуре 200°С). Превращение белого

олова в серое, называемое   оловянной чумой, ничего общего с коррозией металла не имеет. При заболевании предмета «оловян­ной чумой»   на поверхности образуются островки рыхлого крупно­кристаллического серого порошка, который при попадании на здо­ровый предает вызывает заболевание металла. Чем чище олово и чем большей деформации оно подвергалось при обработке, тем лег­че и быстрее при низких температурах происходит превращение белого олова в серое. Сильно уменьшают скорость превращения добав­ки к олову свинца, кадмия, сурьмы, серебра. Теоретически пере­ход белого олова в серое происходит при 13,2°С. На практике та­кое превращение начинается при температуре ниже 0°С.

 

Примечание: определить оловянную чуму возможно рентгенофазовым методом.

Прочная тонкая поверхностная пленка оксидов делает олово устойчивым по отношению к воздуху и воде. В почве олово разру­шается, превращаясь в гидратированную окись. При образовании продуктов коррозии олова не происходит столь значительных, как у свинца, объемных изменений. Концентрированная соляная и азот­ная кислоты легко растворяют олово, сильно разбавленная холод­ная азотная кислота и концентрированная серная кислота — медлен­но. Олово хорошо растворяется в царской водке. Наиболее агрес­сивной из органических кислот является щавелевая кислота. Щело­чи медленно растворяют олово даже на холоде и при низких концентрациях. Скорость растворения значительно повышается в присутствии воздуха.

Олово использовали для изготовления бронз, сплавляя с ме­дью. Кроме того, из него делала медали, монеты, предметы куль­та; широкое распространение получила оловянная посуда и медная, покрытая оловом. Известны многочисленные предметы из луженого железа. Олово более коррозионностойкий металл, чем свинец. Обработка его проще. Крупные корродированные оловянные предметы хорошо переносят электролитическую обработку в раст­воре каустической соды со стальными электродами. Электрохими­ческую обработку проводят без подогрева с порошком цинка или алюминия. Электролитом служит 10%–ный раствор каустической соды NaOH. После удаления продуктов коррозии предмет тщательно промывают, сушат и консервируют воском. В тех случаях, когда предмет из свинца, олова или сплава свинца с оловом (пъютер) покрыт лишь тонкой пленкой оксидов, неоднородной по цвету, его можно осторожно протереть тонким абразивом, нанесенным на мягкую ткань.

Оловянная чума редко поражает музейные предметы, но при­остановить ее очень трудно. Поэтому очень важно предупредить ее. Недопустимо хранить олово в неотапливаемом помещении. Пред­меты, на которых имеются сыпучие вещества, надо изолиро­вать, чтобы не допустить попадание частиц серого олова на здоровый металл. К сожалению, нет радикального способа лечения этого ви­да разрушения. Электролитическая, очистка наиболее полно уда­ляет все сыпучие вещества.

10. ЖЕЛЕЗО


10.1. Некоторые сведения из истории железа
10.2. Коррозия железа
10.3. Свойства железа
10.4. Электролитическая и электрохимическая очистка
10.5. Химическая очистка
10.6. Декоративная обработка поверхности
10.7. Реставрация археологического железа
10.8. Консервация предметов из железа



 

10.1. Некоторые сведения из истории железа
Освоение железа шло двумя путями: использование природного металлического железа и получение из железных руд. Самородное железо чрезвычайно редко. Доступнее было метеоритное железо. Отличительной особенностью железа метеоритного происхождения является содержание до 10% по весу никеля. Самое древнее железное изделие найдено в Египте относится к IV тысячелетию до н.э. и представляет собой ожерелье из прокованных полосок метеоритного железа. Первые железные клинки, изготовленные из железа рудного происхождения, относятся к 2100 г. до н.э., найдены они на территории Турции. Железо было дорогим металлом; изделия из него находят в храмах и в захоронениях могущественных правителей. В гробнице Тутанхамона (XIV в. до н.э.) обнаружено несколько изделий из железа, в том числе кинжал. Овладение искусством получать и обрабатывать железо на разных территориях произошло в разное время. Первое железо получали сыродутным способом в горнах. Археологические раскопки дали возможность узнать конструкцию первых печей и изучить тот материал, который в них получали - крицу, губчатую массу, которую затем проковывали. Однако железо было слишком мягким материалом, и древние мастера научились насыщать его углеродом и получать сплав, обладающий большей твердостью и способностью воспринимать закалку. Насыщалось железо в печах или тиглях. Орудия труда и оружие изготовляли из сварочной стали путем многократной горячей ковки. Сталь была дорога и часто из высококачественной стали изготовляли только наварные лезвия или другие рабочие части орудий труда и оружия.
В странах Востока делали сталь с исключительными свойствами, сочетающими твердость и упругость - дамасскую сталь и булат. Дамасскую сталь получали кузнечной сваркой стальных полос или проволоки с различным содержанием углерода. Поскольку отдельные полосы были разного состава, на клинке после полировки и травления выявлялись узоры. Варьируя схему ковки, мастера получали различные узоры на поверхности клинков. Булат литая углеродистая сталь, обладающая столь же высокой твердостью и упругостью. Стоимость булатных клинков и оружия из дамасской стали была необычайно высокой. В западной Европе в XVIII - XIX вв. широко развернулось производство подделок под булат. Рисунок на клинки из ложных булатов наносился различными методами и протравливался. Особым свойством обладают японские клинки. Химический анализ показывает, что их металл содержит небольшие количества легирующих элементов, которые восстанавливались вместе с железом из руды, содержащей эти примеси.
Чугун раньше всего стали получать в Китае. Первые сведения о нем относятся к VI в. до н.э. Интересно, что из руды получали не непосредственно ковкое железо, а выплавляли сразу чугун, из которого путем очистительной переплавки изготовляли сталь. В Китае и на смежных с ним территориях чугун был распространен гораздо шире, чем в других странах и литейная техника из него раньше достигла совершенства. Китайцы умели изготовлять необычайно крупные и сложные отливки из чугуна. Чугун был известен ж античным металлургам уже в IV в. до н.э. Производство чугуна в Западной Европе началось в XIV в. с появлением первых доменных печей. В России производство чугуна было освоено в XVI в. В 1747 году создается Каслинский чугунолитейный завод, который стал выпускать предметы прикладного искусства и даже литые украшения из чугуна.
Уникальные предметы прикладного искусства из стали делались в XVIII-XIX вв. тульскими златокузнецами. Таких вещей мало. Всего в музеях Советского Союза учтено пятьсот предметов. Тульские стальные изделия украшались коваными гранеными алмазами, навод-кой медью, серебром и золотом, насечкой. В специальных горнах мастера получали различные оттенки воронения на стали - от темно-зеленых и синих до лиловых, голубых и розовых. Широко использовались железные кованые элементы в архитектуре: оковка дверей, художественные решетки и ограды. В искусстве барокко появляется золочение, на кованых железных архитектурных балконных решетках и воротах. Поверхность художественных изделий из черных металлов всегда декоративно обрабатывалась, ей придавалась различные оттенки химико-термическими способами. Такая декоративная обработка одновременно и защищала поверхность от коррозии.
Сравнительно низкая коррозионная стойкость изделий из черных металлов и сложность декоративной отделки приводят к полной или частичной утрате авторского вида. Поэтому так важно реставратору знать старинные методы отделки предметов, уметь их восстановить и предотвратить дальнейшее разрушение, не исказив авторского вида экспоната.

10.2. Коррозия железа

Атмосферная коррозия. Атмосферная коррозия является весьма сложным продуктом, находящимся в постоянном изменении. Поэтому описание последовательности образования различных продуктов коррозии на железе представляет условную схему. Разрушение начинается с окисления железа, т. е. появления положительно заряженной частицы железа – двухвалентного катиона и разложения воды (так как коррозия всегда начинается в присутствии влаги) с образованием гидроксид-иона. При этом получается неустойчивая гидроокись двухвалентного железа, которая затем окисляется до гидроокиси. Гидроокись существует в виде альфа и гамма – модификаций, имеющих равную кристаллическую решётку. При избытке кислорода образуется альфа-модификация, при недостатке кислорода или во влажном воздухе гамма-модификация. Кристаллографически альфа-модификация идентична минералу гетиту, гамма модификация - лепидокрокиту. Обычная рыжая ржавчина в атмосферных условиях состоит из обеих модификаций гидроокиси железа, которая, теряя воду, переходит в окись железа. При определенных условиях процесс идет дальше и на поверхности образуется закись-окись, гндратированный магнетит - соединение железа темного цвета, который после удаления воды переходит в черный стабильный магне-тит, очень твердое и чрезвычайно стойкое вещество, почти не взаимодействующее с холодными кислотами и слабо - растворимое в теплых кислотах. Магнетит может защищать поверхность металла, если он образует сплошную пленку. Однако равномерное образование магнетита по всей поверхности происходит чрезвычайно редко из-за неоднородности металла, различной влажности на поверхности, загрязненности и пр.
Железо без примесей других элементов в чистом сухом воздухе хорошо сохраняется. Знаменитая железная колонна, сооруженная в 310 году в Дели, до настоящего времени не корродирует. Объясняется это тем, что она сделана из очень чистого железа, например, содержание серы в нем всего 0,006%;.кроме того, окружающий воздух не содержит вредных веществ, а также низкая влажность. Особенно опасна для железа хлорсодержащие соли, об-разующие хлористое и хлорное железо, которые жадно поглощают воду, давая нестойкие, расплывающиеся соединения. Как правило разрушение идет вглубь металла и имеет вид питтинга. Возможно сквозное поражение металлического предмета.

Почвенная коррозия железа. В почве образуются разнообразные продукты коррозии, которые отличаются как по своему внешнему виду и цвету, так и по своим механическим свойствам от продуктов атмосферной коррозии. Наиболее часто встречаются следующие: лимонит - порошкообразная ржавчина желтовато-коричневого цвета; сернокислая соль белого или розового цвета, образующаяся в виде порошка или струпьев; синего цвета вивианит - фосфорнокислая соль, который, залегая плотной пленкой на поверхности предмета, предохраняет его от дальнейшего разрушения; углекислое железо - сидерит и др. Тот или иной вид и состав продуктов коррозии в большой степени зависит от влажности почвы и состава почвенной влаги. При высокой влажности доступ кислорода меньше, и железо меньше подвергается окислению. Объемные изменения при окислении настолько велики, что редко предмет сохраняется целиком.

Морская коррозия. Особенностями морской коррозии железных предметов является обрастание кораллами, которое начинается сразу же после попадания предмета в морскую воду. Это подтверждается присутствием ионов кальция во внутренних слоях продуктов коррозии. Слой кораллов затрудняет доступ кислорода к поверхности металла, тем самым создавая анаэробные условия, при которых развивается коррозия под действием сульфовоостанавливающих бактерий. Под слоем кальциевых отложений рН = 8. Коррозия имеет электрохимический характер. Разрушение чугуна происходит по типу "графитизации", анодом является структурная составляющая перлит, катодом - графит. С хлором образуются двух- и трехвалентные соединения железа.

Коррозия археологического железа после извлечения его из почвы. Железо особенно чувствительно к изменению внешних условий. После извлечения из почвы состояние предмета резко меняется. Прежде всего, меняется влажность и доступ кислорода к разрушенному металлу, это приводит к резкому увеличению скорости коррозии, затем скорость коррозии несколько уменьшается, но не прекращается. При высыхании металла изменяется состав продуктов коррозии, а следовательно, и их плотность, что способствует появлению микро- и макротрещин. В трещинах находятся красно-коричневые рыхлые продукты коррозии. Рентгенографическим исследованием и ИК-спектроскопией установлено, что эти продукты коррозии представляют собой гидроокись железа, в решетку которой включены ионы хлора. Ионы хлора попадают на предмет из почвенной влаги, которая в зависимости от засоленности почвы содержит то или иное количество хлорсодержащих солей. Концентрация хлоридов в порах предмета может быть больше, чем в окружающем грунте, благодаря их передвижению к металлу в процессе электрохимической коррозии. По определенным причинам, связанным с механизмом коррозии, концентрация хлоридов выше в предметах, у которых частично сохранился металл, чем в полностью окисленных. На красно-коричневом веществе выступают капельки желтоватого раствора, в котором содержатся ионы трехвалентного и двухвалентного железа и хлора, рН раствора меньше единицы. Наличие этих веществ говорит об активном состоянии археологического железа после извлечения его из почвы.
При хранении железных археологических находок на воздухе, относительная; влажность которого выше 40%, хлорид двухвалентного железа вступает в реакцию с водой и кислородом воздуха, окисляется до трехвалентного с образованием соляной кислоты. В результате этого в реакцию вступает сохранившийся металл, одновременно увеличивается растворимость продуктов коррозии, например, магнетита. Таким o6pазом быстрее будет разрушаться тот предмет, в котором имеется частично сохранившийся металл. Растворение продуктов коррозии приводит к развитию трещин и ослаблению предмета. Активное разрушение происходит на локальных участках, в которых имеется повышенная концентрация гигроскопичного хлорида. Если первоначальное содержание хлоридов незначительно, то все они могут оказаться связанными с гидроксильными соединениями прежде, чем начнется коррозионный процесс на воздухе. Это приводит к псевдостабильвому состоянию. Коррозия в этой случае также развивается, но медленно за счет окисления, например, углекислых и сернистых соединений. При наличии в продуктах коррозии гигроскопичных хлористых соединений разрушение может происходить уже при 20% относительной влажности. I
В зависимости от сохранности железные археологические предметы могут быть классифицированы следующим образом.

1. Предметы, сохранившие массивное металлическое ядро. Металл прочный, поверхность его покрыта тонким слоем защитных окислов и солей. Форма предмета не искажена.

2. Металлическое ядро сохранилось частично. Предмет покрыт толстым слоем рыхлых, растрескавшихся продуктов коррозии. Форма предмета искажена.

3. Предметы, в которых металлическое ядро отсутствует-. Вся масса металла заменена рыхлыми, бесформенными окислами железа.

4. Рассыпавшиеся на куски полностью минерализованные предметы. Форму, размер предмета установить невозможно.

Наличие сохранившегося металла может быть определено радиографией, магнитным способом и по удельному весу. Если удельный вес предмета меньше 2,9, то металл можно считать полностью минерализованным. Наименее стабильны предметы, относящиеся ко второй группе, так как присутствие остатков металла способствует более активному протеканию коррозионного процесса.

10.3. Свойства железа

Железо - серебристо-белый вязкий и ковкий металл. Атомный вес - 55,85; плотность - 7,87 г/см3, температура плавления 1539°С. Ниже температуры 768°С железо обладает ферромагнитными свойствами, выше этой температуры - теряет их. При плавлении железо увеличивается в объеме на 4,4%..
Сплав железа с углеродом (до 2% углерода) называется сталью. Сталь прочнее и тверже железа, свойства её могут меняться в широких пределах в зависимости от вида обработки, содержания углерода и легирующих элементов.
Сплав железа с углеродом (более 2% углерода) называется чугуном. Кроме углерода, в чугуне содержится до 4% кремния, до 2% марганца, а также фосфор и сера. Чугун отличается высокими литейными свойствами. Из-за низкой пластичности он не подвергается обработке давлением за исключением чугуна особого вида, который называется ковким. В зависимости от формы выделения углерода чугун подразделяется на белый и серый. Белым называется чугун, в котором при нормальной температуре весь углерод находится в связанном состоянии, в основном в форме цементита. Такой чугун в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. Серым называется чугун, в котором весь углерод или большая его часть находятся в виде графита, а в связанном состоянии (в форме цементита) углерода содержится не более 0.8 %. Ввиду большого количества графита, входящего в состав такого чугуна, его излом имеет серый цвет. По коррозионной стойкости чугун можно приравнять к легированным сталям. Это объясняется, в частности, наличием в чугуне графита, который в значительной степени замедляет коррозию.
В разбавленных кислотах железо растворяется. Скорость коррозии железа в серной кислоте возрастает с увеличением концентрации, достигая максимума при 47%-ной концентрации, после чего уменьшается; в 98%-ной кислоте железо не растворяется, в 100%-ной растворимость резко увеличивается. Своеобразно действие азотной кислота в зависимости от ее концентрации. Холодная разбавленная азотная кислота (плотность ниже 1,034) растворяет железо без выделения водорода, восстанавливаясь до аммиака. Кислота с плотностью до 1.115 также растворяет железо, но продуктами реакции являются азот и закись азота. В концентрированной кислоте (плотность выше 1,41) растворение уменьшается вследствие пассивирования железа. Пассивность обусловлена тончайшей оксидной пленкой, которая легко разрушается при механическом воздействии. в серной кислоте чугун корродирует медленнее, чем в соляной. Азотная кислота активно действует на серый чугун. Фосфорная кислота менее агрессивна, чем соляная и серная. В органических кислотах, свободных от растворенного кислорода, железо устойчиво, уксусная кислота воздействует на чугун. Углеродистая сталь устойчива в плавиковой кислоте при концентрации 65-70%. При концентрации шгае 65% и комнатной температуре наступает активное взаимодействие кислоты с углеродистой сталью. Чугун разъедается плавиковой кислотой любой концентрации. Железо, углеродистые стали и чугун стойки в разбавленных растворах щелочей. Аэрация, повышенная температура, высокая концентрация и присутствие хлоридов увеличивают скорость коррозии. Значительно разъедают сталь кипящие растворы гидроокиси натрия при концентрации выше 10%, но в. 30%-ном растворе процесс замедляется вследствие образования защитной пленки. В воде, не содержащей растворенный кислород, железо практически не корродирует.

^ 10.4. Электролитическая и электрохимическая очистка
Электролитическими и электрохимическими способами могут быть очищены археологические и музейные железные предметы, которые имеют достаточно массивное металлическое ядро. Наличие ядра устанавливается с помощью магнита, рентгеновским методом и механическим соскабливанием окислов с небольшого участка поверхности, а также по удельному весу. Электролитический метод быстрее удаляет ржавчину по сравнению с химической очисткой и безопаснее для металлического ядра. Электролитическим способом равномерно очищаются предметы простой формы; предмета со сложным рельефом очищаются с промежуточной механической очисткой. В зависимости от способа применения постоянного тока различают анодное и катодное удаление ржавчины. Анодная очистка железа, широко применяемая в промышленности, при реставрации музейных и археологических предметов не может быть использована из-за опасности растравливания очищенной поверхности. При катодной очистке в качестве электролита используется 5-10 %-ный раствор щелочи, в качестве вспомогательного электрода, кроме нержавеющей стали, может быть применено листовое железо. Процесс очистки длится от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от толщины коррозионного слоя. Чугунные предметы электролитически очищаются труднее, чем железные.
Крупногабаритные предметы могут быть очищены без погружения в ванну. На предметы накладывают слой лигнина и смачивают 10%-ным раствором щелочи. На лигнин укладывают тонкие листы свинца, которые подключают е аноду выпрямителя постоянного тока, а сам предмет - к катоду. Плотность тока 3-4 A/дм2, напржение 8-10 в. После двухчасовой обработки предмет отключают от источника тока, снимают свинец и лигнин, смывают остатки щелочи водой и поверхность очищают механически. Такую очистку повторяют два-три раза.
Для очистки от ржавчины применяют также электрохимическую обработку с цинком или алюминнем в 10%-ном растворе щелочи. Этот метод пригоден для любых железных и стальных предметов, в том числе тонких, так как абсолютно безопасен для обнаженной металлической поверхности. Большим преимуществом этого метода является равномерность очистки, чего нельзя добиться при катодном удалении ржавчины с внешним источником тока. Процесс очистки длится долго, до нескольких суток. Крупные предметы для которых нет соответствующих емкостей, очищаются следующим образом. Предмет обматывают полосой цинковой жести или проволокой, сверху накладывают слой лигнина толщиной 1 см и все обматывают бинтом. Обмотанный предмет через каждые два часа смачивают раствором щелочи. После снятия лигнина и проволоки продукты коррозии легко снимают механически.
Нужно отметить, что железные предметы, пораженные питтинговой коррозией, очищаются электролитическим или электрохимическим способами плохо. Поэтому локальные очаги коррозии лучше обрабатывать электролизом, используя анод в виде заостренного стержня, как это описано в разделе обработки меди и ее сплавов, или химическими методами. Нельзя обрабатывать электролитическим и электрохимическим методами железные предметы, украшенные инкрустацией, наводкой, золоченые, так как при этом неминуемо произойдет отслаивание декоративной отделки.
После полного удаления ржавчины электролитическим или электрохимическим способами поверхность металлического предмета находится в активном состоянии, что приводит к очень быстрому образованию свежей ржавчины рыжего цвета. Поэтому межоперационное время хранения должно быть сведено к минимуму. Уменьшает скорость образования свежей ржавчины смачивание предмета 5%-ннм раствором нитрита натрия.

10.5. Химическая очистка

При химической очистке удаляются все продукты коррозии железа, поэтому допустимо очищать лишь предметы (археологические и музейные) с массивным металлическим ядром, на которых имеются поверхностные коррозионные слои.
Перед химической очисткой предмет очищают от жировых загрязнений и железной щеткой удаляют слабо сцепленные с металлом продукты коррозии. При химической очистке погружением важно, чтобы предмет был весь покрыт раствором. После очистки и промывки железный предмет ополаскивают раствором нитрита натрия.

Фосфорная кислота. Одним из наиболее безопасных химических способов очистки является очистка составами, содержащими фосфорную кислоту, которая образует малорастворимые вторичные и третичные фосфаты железа, способные защищать поверхность от дальнейшего разрушения. Обработка эффективна лишь в том случае, если ржавчина полностью удаляется с поверхности. Существует много составов для очистки. Приводим один из них: фосфорная кислота техническая (40%-ная) - 46 %, бутиловый спирт -3,7 об,%, дистиллированная вода - 50,3 об,%, ингибитор коррозии железа в фосфорной кислоте, например, метилэтилкетон (2-бутанон) - 0,1%. Спирт облегчает проникновение раствора в ржавчину, в ее поры и трещины. Для очистки от ржавчины предмет погружают в раствор, Время выдержки зависит от толщины слоя окислов. При этом предмет периодически очищают железными щетками. После удаления ржавчины и промывки предмет опускают на 3-5 минут в свежий раствор указанного состава, затем его вынимают, вытирают чистой тканью, чтобы устранить с его поверхности излишки раствора, и сушат. Вытирать предмет следует тщательно, чтобы не образовалось толстого фосфатного слоя, плохо сцепленного с поверхностью металла. В промышленности разработано много составов на основе фосфорной кислоты. Их можно использовать в реставрации, кроме растворов, содержащих азотную и серную кислоту. В отдельных случаях для удаления с железных, стальных или чугунных предметов ржавчины можно применять 15~20%-ную фосфорную кислоту с ингибитором коррозии. Для удаления тонкого слоя ржавчины или отдельных пятен, образовавшихся, например, при соприкосновении предмета с потными руками, предмет протирают ватным тампоном, смоченным З % - ным раствором фосфорной кислоты, а затем тампоном, смоченным дистиллированной водой.

Ингибированная серная кислота. Для очистки используется раствор 10%-ной серной кислоты, в который для предотвращения растравливания металла добавляется тиомочевина или бензотриазол в количестве 10 г/л. Скорость очистки медленнее, чем в 20%-ной фосфорной кислоте. После удаления ржавчины предмет тщательно промывается в проточной воде, остатки кислоты нейтрализуются 1%-ным раствором соды.

Органические кислоты. Щавелевая, лимонная трихлоруксусная кислоты медленно растворяют продукты коррозии железа. При обработке 5%-ной лимонной кислотой в качестве ингибитора используется 0,08%-ный катамин или 0,04%-ный каптакс. Лимонная ккслота может быть нейтрализована аммиаком до рН = 3-4, с добавлением 0,01% ингибитора каптакса. Хорошо чистит железо раствор следующего состава: 5%-ный раствор щавелевой кислоты, смешанной с 20%-ным раствором цитрата аммония в соотношении 1:1.

Трилон Б. изделия из черных металлов, так же, как и бронзу, можно очищать комплексообразователем трилоном Б или этилендиаминтетрауксусной кислотой. Эти реактивы являются эффективными средствами для очистки археологических предметов в которых ржавчина пропитана известковыми соединениями, так как трилон Б переводит в растворворимые соединения не только окислы железа, но и соли кальция, магния, алюминия. Рабочая концентрация - 10%. Нагревание ускоряет процесс очистки.

Химическая очистка загущенными составами. Для очистки крупногабаритных предметов и локальных участков используют загущенные или пастообразные составы, в которых какой-либо химически устойчивый материал пропитан готовым раствором для удаления ржавчины. В качестве наполнителя используют кашицу из ваты, фильтровальной бумаги, лигнина, опилок, талька и пр. Перед нанесением загущенного раствора поверхность обрабатывают железной щеткой для удаления рыхлых продуктов коррозии и обезжиривают. Выдержка подбирается в зависимости от толщины и свойств коррозионного слоя. Иногда такую пасту нужно наносить несколько раз, предварительно удалив отработанную.
Рекомендуемый состав пасты:
100 т/л первичного фосфата цинка или же эквивалентное количество окисла цинка – 31.3г и фосфорной кислоты -76г,
2 г/л азотнокислого натрия
6 г/л фторида натрия;
для загущения (консистенция сметаны) добавляют тальк. Пасту наносят щеткой на поверхность железа. В качестве загустителя можно использовать поливиниловый
спирт, который предварительно заливают водой, выдерживают до набухания, затем растворяют на водяной бане.

Допустимо применять для очистки ржавой поверхности фирменные пасты, выпускаемые промышленностью (использование согласно инструкции).
Толщина слоя окислов может быть самой различной - от еле заметного рыжего налета до достаточно толстых сплошных слоев, потерявших прочное сцепление с металлической основой. Характерным разрушением железных предметов является образование питтингов, коррозионных точек, развитие которых может привести к перфорации тонкого металла. Железо настолько чувствительно к повышенной влажности и действию хлоридов, что даже в условиях экспозиции музея можно видеть налет рыжей ржавчины, особенно на оружии и доспехах, иногда воспроизводящей отпечатки пальцев излишне любознательных посетителей. Такая тонкослойная ржавчина не только портит внешний вид предмета, но и угрожает его сохранности. Предметы простой конфигурации, не отделенные другим металлом, можно чистить электролитическим способом. Предметы сложной конфигурации более равномерно (по сравнению с электролитической очисткой) очищают электрохимическим способом с цинком и щелочью. Применима также химическая очистка в растворе трилона Б, органических кислотах с ингибиторами.
При наличии отдельных очагов коррозии поверхность предмета необходимо исследовать под бинокулярной лупой, чтобы выяснить степень поражённости всей поверхности. Возможно, что, кроме отдельных крупных очагов, видимых невооруженным глазом, на всей поверхности есть мельчайшие точки, которые впоследствии разовьются в такие же очаги. Если на поверхности экспоната имеются отдельные пятна коррозии, то не стоит подвергать обработке всю поверхность - требуется лишь локальная обработка. Такие очаги обрабатывают тугим тампоном, смоченным 3%-ной фосфорной кислотой, затем промокают отжатым тампоном к сушат. Пораженный коррозией участок можно очистить кашицей из цинкового порошка и щелочи. В труднодоступных местах используют электролитическую обработку с анодом-пинцетом из нержавеющей стали, которым держат тампон, смоченный электролитом. В качестве электролита применим раствор щавелевой кислоты и нитрата аммония или 5%-ная фосфорная кислота с добавкой двух процентов глицерина или раствор щелочи.
При реставрации музейных экспонатов из черных металлов распространен также механический способ очистки поверхности от ржавчины. При реставрации оружия - это основной способ очистки. Ржавчину счищают после размягчения смесью парафина в ке-росине (50 г на 1 л). Суконкой наносят смесь на ржавую железную поверхность, выдерживают. Размягченную ржавчину удаляют щеткой или счищают деревянной палочкой.
Инкрустированные ж золоченые экспонаты из черных металлов нельзя очищать электролитическим или электрохимическим способами, а также реактивами, растворяющими ржавчину. Хорошие результаты дает обработка преобразователем ржавчины - раствором таннина со спиртом. Преобразованные окислы железа прочно цементируют инкрустацию с основным металлом. Рисунок расчищают механически.
Для правильного выбора метода обработки нужно предварительно провести пробную расчистку на небольшом участке поверхности .

Преобразователи ржавчины. При реставрации изделий из черных металлов используют преобразователи ржавчины в тех случаях, когда по какой-либо причине оксиды железа не могут быть удалены. Преобразователем ржавчины служит таннин. Танин является природным дубильным веществом, образующим с оксидами железа нерастворимые таннатые комплексы. Таннатная пленка имеет черный цвет, поэтому этот способ пригоден для изделий с воронением, для каслинского чугунного литья, искусственно патинированной мелкой пластики, накладных деталей на дереве, коже и роге, когда химические способы могут повредить сопутствующий материал. Пригоден этот способ для сильно проржавевших изделий с серебрением, золочением, инкрустацией. Обработка таннином является завершающей операцией при реставрации археологических предметов из железа.
Если ржавчина покрывает весь предает тонким слоем, применяют следующий
состав:
200 г таннина растворяют в I л дистиллированной воды при нагревании (в холодной воде таннин не растворяется).
К каждому литру раствора добавляется 150 мл этилового спирта.

Прежде всего, удаляют рыхлые плохо сцепленные с металлом окислы, затем предмет обезжиривают и щетинной щеткой или кистью наносят, втирают, преобразователь ржавчины, после высыхания преобразователь наносят вновь. Затем предмет оставляют в чистой сухой атмосфере на 2-3 дня, после чего консервируют.
При сочетания железа с другими материалами механическая очистка и обезжиривание не могут быть проведены достаточно тщательно, поэтому железную ржавую поверхность нужно обрабатывать 5-6 раз, давая каждый раз преобразователю ржавчины высохнуть. Необходимо, чтобы раствор прошел как можно глубже между металлом к другим материалам. После такой обработки сцепление между инкрустацией с железом станет прочнее. Следует помнить, что взаимодействие дубильной кислоты с окислами железа процесс длительный (время образования таннатных комплексов может доходить до месяца) даже при доступе воздуха. Поэтому не нужно торопиться с консервацией обработанного предмета. Наилучшим консервантом для предметов, обработанных растворами таннина, является синтетический воск.

Защитно-декоративная обработка поверхности. Оксидирование, Оксидирование - старейший вид защиты черных металлов от коррозии. Вместе с тем оксидные пленки имеют красивый декоративный внешний вид черного цвета различных оттенков синего, фиолетового, цвета воронова крыла, вследствие чего оксидирование издавна называли воронением. Этот прием отделки оружия широко применялся старыми оружейниками.
Оксидные пленки представляют собой искусственно образованный слой окалины и состоят в основном из магнитной окиси железа. Красивый внешний вид в металлический блеск оксидных пленок имеют место лишь на полированной поверхности. Оксидные пленки можно получать различными путями. Старейший способ оксидирования заключается в нагревании стальных и чугунных изделий на воздухе и погружении их на несколько минут в льняное масло. При необходимости получения глубокого черного цвета операцию повторяют несколько раз. Видоизменением этого способа является не погружение предмета в масло, а натирка. Отполированный или очищенный предмет умеренно нагревают и натирают льняным маслом, которое образует на поверхности тонкий слой. Обработанные маслом предметы нагревают в некоптящем пламени или в печи до обугливания нанесенного масла. Операцию повторяют несколько раз. Потемневшую поверхность протирают сукном и консервируют льняным маслом.
Существует много рецептов воронения химическим способом. Наибольшее распространение получил метод химического оксидирования черных металлов в щелочных растворах с добавками сильных окислителей - нитрата и нитрита натрия следующего состава:
едкий натр - 550-700 г/л,
азотнокислый натрий - 50-100 г/л,
азотистокислый натрий - 200-250 г/л,
температура - 140°С.
При обеднении раствора окислителями может образоваться гидратированвая окись железа, осаждающаяся на поверхности в виде нерастворимого красного налета. Для предотвращения этого в раствор добавляют 10-20 г/л железистосинеродистого калия.

Выдержка в растворе зависит от содержания углерода в стали, от колебания концентраций компонентов, поэтому подбирается эмпирически. При приготовлении ванны сначала смешивают все вещества в кристаллическом виде и затем заливают нужный объем вода.
Перед воронением предмет должен быть тщательно обезжирен щелочным раствором и промыт. После выдержки в ванне до получения нужного цвета предмет тщательно промывают в холодной проточной воде. Для полного удаления остатков щелочи и пассивиро-вания оксидной пленки промывают в 3%-ном растворе хромового ангидрида, после чего снова промывают холодной водой, высушивают и погружают в горячее, нагретое до 100-110°С веретенное масло. Существует способ обработки в расплавах солей, например, обработка в 45%-ном азотнокислом натрии в 55%-ном азотнокислом калии при температуре 245°С дает коричневый цвет, а при температуре 300°С - густо-синий цвет. Предмет выдерживают в расплаве в течение 10 минут, затем ополаскивают водой, высушивают и консервируют маслом.

Фосфатирование является одним из способов защиты черных металлов от коррозии. Сущность этого метода заключается в образовании на поверхности металла тонкой мелкокристаллической пленки, состоящей из нерастворимых фосфатов. В процессе фосфатирования на поверхности металла можно получить слой толщиной от 3 до 40 мк. Фосфатный слой, образующийся в результате химического взаимодействия с железом, обладает хорошей адгезией к металлу и хорошими изоляционными свойствами. Поэтому он является защитной пленкой, препятствующей образованию продуктов коррозии на поверхности металла.
Фосфатный слой при правильно проведенной обработке нельзя отделить от поверхности металла, он мягкий, при царапании на нем остается белый след. Фосфатные слои, имеют серый цвет с различными оттенками, зависящими от характера поверхности, от предварительной обработки перед фосфатированием, а также от условий, при которых шла обработка. Интенсивность цвета не является признаком качества и стойкости фосфатного слоя.
Рецептура и технология фосфатирования отличаются большим разнообразием, что позволяет выбрать наиболее подходящий способ, исходя из конкретных реставрационных задач. Фосфатированию может быть подвергнуты различные предметы из черных металлов, причем оно не влияет на такие отделки, как воронение, чернение, меднение, хромирование, золочение. Возможность наносить фосфатирующий состав кистью, погружением всего предмета в раствор или его распылением позволяют фосфатировать экспонаты вне зависимости от их размеров и места нахождения.
Структура получаемых фосфатных слоев в значительной степени зависит от предварительной подготовки поверхности металла к фосфатированию. Поверхность, предназначенная к фосфатированию, должна быть очищена от продуктов коррозии, травильного шлама, жировых загрязнений, остатков обезжиривающих веществ. Очистка оказывает большое влияние на качество фосфатного слоя. Механически обработанная поверхность способствует образованию мелкокристаллической пленки, обладающей высокими защитными свойствами. Травление без дополнительной механической обработки поверхности вызывает появление грубокристаллнческой структуры, коррозионные свойства которой значительно ниже. Холодное фосфатирование требует более тщательной подготовки поверхности, чем горячее. Время между очисткой и фосфатированием не должно превышать 2-3 часов. Появившиеся тонкий слой коррозии в межоперационннй период удаляют химическим способом с применением кислых составов.
Фосфатирование проводят в эмалированных, железных или полиэтиленовых ваннах. В ванне не должно быть деталей из других металлов. Подогревать раствор можно кипятильниками. Экспонаты развешивают в вертикальном положении на расстоянии не менее I50-200 мм друг от друга и от дна ванны. Мелкие экспонаты можно помещать в железную сетку и периодически встряхивать. В полостях и поднутрениях не должен скапливаться водород. Пузырьки газа ограничивают доступ раствора к поверхности предмета. Грязь, которая скапливается на дне ванны, не должна попадать на фосфатнруемую поверхность, так как она может врасти в фосфатный слой и снизить его задатные свойства. Недопустимо кипение раствора во время фосфатирования горячим способом.
При фосфатировании экспонатов большого размера холодными способами можно использовать следующие приемы нанесения раствора:

I) периодическое окунание различных частей экспоната в раствор;
2) нанесение на поверхность ласты, приготовленной иэ трех частей фосфатирущего раствора 2 двух частей талька;
3) нанесение раствора кистью или тампоном.

Окончание фосфатирования фиксируется по прекращению образования пузырьков водо-рода, однако после этого предмет нужно продержать в ванне еще 10-15 минут. Длительное пребывание экспоната в растворе влечет за собой разрыхление пленки и появление светло-серого налета.
После окончания фосфатирования предмет извлекают из ванны и подвешивают, чтобы раствор стек. Затем тщательно промывают сначала холодной водопроводной водой, а затем теплой. В заключение промывка дистиллированной водой. После промывки предмет немедленно высушивают горячим воздухом.
Сохранность раствора для фосфатирования определяют количеством обработанного в нем металла. Средний расход фссфатирующего раствора без снижения качества обработки - I л на 0,8 м2 поверхности. Свежий раствор может сохраняться 3-5 месяцев. Для удаления шлама, образующегося при фосфатировании, раствор процеживают через марлю. По мере испарения раствора доливают дистиллированную воду.
Для приготовления фосфатирующих растворов можно применять только химически чистые вещества и дистиллированную воду. Препараты растворяют в дистиллированной воде, интенсивно перемешивая; температура раствора не должна превышать 40°С. В ходе фосфатирования состав ваннн меняется, поэтому раствор периодически заменяют.
Существуют многочисленные составы фосфатирущих ванн, используемые в промышленности и описанные в литературе, которые дают возможность получать кристаллические фосфатные соли.
Например:
монофосфат цинка - 9-10 г.
нитрат цинка - 83-85 г.
ортофосфорная кислота - 18-20 г.
кальцинированная сода - 4,5-5 г.
едкий натр - 4,5-5,0 г.
нитрит натрия - 0.4 г.
дистиллированная вода - I л.
рН раствора - 2,3-2,5
температура - 20-40°С
выдержка - 10-15 мин.

Все компоненты растворяют отдельно в дистиллированной воде комнатной температуры. Последним в общий раствор добавляют растворенный едкий натр.

При горячем фосфатировании используют ванну следующего состава:

монофосфат цинка - 33-35 г.
нитрат цинка - 49-53 г.
ортофосфорная кислота - 13-14 г.
дистиллированная вода - I л.
рН раствора - 2,3-3,0.
температура - - 92-98°С
время фосфатирования - 5-10 мин.

Эти составы можно рекомендовать для предметов, не имеющих тонкой художественной отделки. Для полированных поверхностей, частей механизмов, имитации воронения применяют раствор следующего состава:

фосфорная кислота - 4-5 г.
азотнокислый кальций - 70-100 г.
перекись марганца - 10-20 г.
дистиллированная вода - I л.
температура раствора - 9?-98°С
время фосфатирования - 40-50 мин.

Приготовляют этот раствор следующим образом: азотнокислый кальций растворяют при комнатной температуре, затем добавляют фосфорную кислоту. Перекись марганца почти не растворяется в воде, поэтому во избежание взмучивания ее укладывают на дно ванны в хлопчатобумажных мешочках. Раствор готов к употреблению после нагревания до заданной температуры и оседания образовавшейся мути.
Кроме кристаллических фосфатных слоев, которые придают изделию характерный цвет, возможно получение аморфных фосфатных слоёв.
Аморфные фосфатные пленки образуются в слабокислых растворах щелочных фосфатов. Пленки дают гладкую поверхность, однако защитные свойства таких пленок ниже. Состав для получения аморфных фосфатных пленок:

гексаметафосфат натрия - 10 г.
хлорид кальция - 3,2 г.
нитрит натрия - 0,06 г.
дистиллированная вода - I л.
рН -раствора - 5-6
продолжительность обработки - до 2 часов,
температура - комнатная.

Аморфные фосфатные слои не меняют внешний вид металлической поверхности. При формировании аморфного слоя не выделяется водород, приводящий к хрупкости в результате наводораживания, поэтому этот вид фосфатирования рекомендуется для консервации оружия.
Фосфатные покрытия не смачиваются расплавленным металлом, поэтому фосфатированные поверхности невозможно спаять. Покрытие удаляется механически, травлением в 10-15%-ной серной кислоте.
при температуре 40-50°C или 15-20%-ным раствором едкого натра при температуре 80-90°C с последующей промывкой. В то же время фосфатные покрытая обладают прекрасными адгезионными свойствами, поэтому хорошо поддаются склеиванию.
Защитные свойства фосфатного покрытия могут быть повышены дополнительной обработкой в растворе бихромата калия или натрия, который пассивирует неотфосфатированные участки поверхности. Обработка бнхроматом рекомендуется после получения фосфатных слоев горячим способом. Промытый после фосфатирования предмет выдерживают 10-15 минут в 5-8%-ном растворе бихромата при температуре 60-80°С, промывают в холодной, а затем в горячей воде и просушивают.
После фосфатирования холодным способом рекомендуется обработка в растворе хромового ангидрида при концентрации 0.1 г/л, температура раствора 70-80°С, выдержка 0,5-1 мин. После обработки хромовым ангидридом экспонаты сразу высушивают.
Способы нанесения консервирующих покрытий на фосфатированные экспонаты не отличаются от способов нанесения их на чистую поверхность металла.

^ 10.6. Декоративная обработка поверхности
Тонировка под бронзу. Металл протравливают соляной кислотой, тщательно промывают и выдерживают в парах азотной кислоты, затем быстро нагревают до 300-350°С, выдерживают до тех пор, пока поверхность не примет цвет бронзы. Охлажденный предмет протирают вазелином и снова нагревают. После второй протирки вазелином поверхность приобретает светло-красный цвет с бурым оттенком. Для получения бронзово-желтого оттенка металл протравливают в азотной кислоте с добавлением уксусной кислоты или раствором, содержащим 10 г азотнокислой меди, 10г хлористой меди, 10 мл концентрированной соляной кислоты. Раствор наносят кистью и предмет нагревают до 150°С.

Меднение. Медь легко осаждается на железной поверхности, стальной или чугунной. Для нанесения используют раствор следующего состава:
1000 мл воды,
50 г сернокислой меди,
50 г концентрированной серной кислоты.
Поверхность перед металлизацией .тщательно очищают и обезжиривают. Предмет погружают в раствор при комнатной температуре. После меднения предмет промывают и просушивают.

Серебрение. Серебро наносят на железную поверхность химическим способом:
25 г азотнокислого серебра,
1250 г хлористого натрия,
1250 г кислого виннокислого калия,
1000 мл воды.
Перед металлизацией предмет нагревают.

Тонировка каслинского литья. Характерной особенностью каслинских изделий является их черная окраска. Этот традиционный черный цвет получают в результате следующей обработки: на отделанную поверхность наносят мягкой кисточкой слой олифы с гол-ландской сажей и помещают в печь, нагревая до температуры 150-200°С до тех пор, пока поверхность не сделается матовой. Эту операцию повторяют три раза. По этому старому рецепту каслинское литье окрашивают до настоящего времени. Такая обработка поверхности придает законченность и, кроме того, изолирует поверхность отливки от воздействия внешней среды.
Выявление рисунка на булатной стали. Характерной особенностью холодного оружия из булатной стали является специфический рисунок, получаемый при ковке. Такой орнамент, выявленный полировкой и травлением, становится неразличимым при потускнении и образовании на поверхности клинка оксидов железа. После очистки и полировки орнамент восстанавливается протравливанием в реактиве следующего состава:
1,5 мл концентрированной азотной кислоты, 100 метанола.
Обезжиренную поверхность смачивают этим свежеприготовленным раствором, используя мягкий тампон. Работу ведут в непосредственной близости от проточной воды, так как после выявления рисунка клинок должен быть немедленно промыт. В некоторых случаях для четкого выявления рисунка обработку кислотой приходится повторять несколько раз, после каждой обработки промывая предмет проточной водой.

^ 10.7. Реставрация археологического железа
Ни один металл не подвержен столь сильному разрушению в почве, как железо и его сплавы. Плотность ржавчины примерно в два раза меньше плотности металла, поэтому форма предмета искажается. Иногда невозможно определить не только форму предметов, но и количество предметов. При образовании ржавчины в почве внутрь ее попадают частицы земли, органические вещества, которые постепенно обрастают продуктами коррозии. Все это искажает форму предмета и увеличивает его объем. После извлечения из почвы железные предметы нужно немедленно реставрировать.

Очистка от земли. Предмет вымачивают в воде или очищают в I0%-ном растворе сульфаминовой кислоты, растворяющей силикатные составляющие почвы, но не взаимодействующей с железом и его оксидами. При очистке в кислоте предмет может распасться на фрагменты, которые до того были сцементированы землей. Участки предмета, не очищенные от земли после первой обработки, посыпают сухой кристаллической кислотой (не вынимая предмета из выработанного раствора). Почвенные наслоения удаляют же горячим раствором гексаметафосфата натрия. После очистки
достаточно промывки в водопроводной, а затем в дистиллированной воде.
Очистив предмет от земли, определяют, в каком состоянии находится металл - в активном или стабильном.

Стабилизация. Железные предметы после извлечения из почвы при хранении быстро разрушаются. В почве с металлом произошли практически все изменения, которые могли произойти в данных условиях, и установилось некоторое термодинамическое равновесие между металлом и средой. После извлечения из почвы на предмет начинают воздействовать более высокое содержание кислорода в воздухе, другая влажность, перепады температуры. Одной из главных причин нестабильного состояния: железных археологических предметов при хранения является присутствие в продуктах коррозии активных хлористых солей. Хлориды попадают в предает из почвы, причем их концентрация в предмете может быть выше, чем в окружающей его почве в силу специфических реакций, происходящих при электрохимической коррозии. Признаком хлористых солей является образование при влажности выше 55% капелек влаги темноржавого цвета на месте повышенного содержания хлорида из-за его высокой гигроскопичности. При высыхании образуется своего рода хрупкая скорлупа с блестящей поверхностью. Наличие такой высохшей ржавчины не означает, что хлоридный стимулятор перестал быть активным. Реакция началась в другом месте, и разрушение предмета продолжается.
Для выявления хлоридов в продуктах коррозии предмет помещают на 12 часов во влажную камеру. Если хлориды обнаружены, металл необходимо стабилизировать. Без стабилизации предмет может фактически перестать существовать (рассыпаться на множество бесформенных кусков) в течение одного или нескольких лет.
Затем определяют наличие металлического ядра или его остатков, так как активный процесс разрушения происходит в предметах с сохранившимся металлом, который реагирует с хлор-ионом. Для определения металла в предмете используют:
1) магнит;
2) paдиографический метод (расшифровка радиограмм не всегда однозначна);
3) измерение плотности археологического предмета. Если удельный вес предмета меньше 2,9 г/см3, то предмет полностью минерализован, если удельный вес превышает 3,1 г/см3, то в предмете имеется металл.

Стабилизация полной очисткой от продуктов коррозия. Полное удаление всех продуктов коррозии приводит и к удалению активных хлоридов. Если металлическое ядро достаточно массивно и воспроизводит форму предмета, то возможна полная очистка железного предмета электролитическим, электрохимическим и химическим способами.

Стабилизация при сохранении продуктов коррозии. Форму предмета, у которого небольшое железное ядро, следует сохранить даже за счет окислов, приведя их в стабильное состояние. Поэтому самой важной операцией, от тщательности выполнения которой зависит будущая сохранность предмета, является его обессоливание удаление хлорсодержаших растворимых соединений или перевод их в неактивное состояние.
Приводим практически все применяемые способы стабилизации археологического, окисленного железа, так как только опытным путем можно подобрать оптимальный вариант наиболее полного обессоливания для реставрируемой группы предметов.

Обработка преобразователем ржавчины. Для стабилизации ржавчины археологического железного предмета используется раствор таннина (как и при реставрации музейного железа), рН которого понижается до 2 фосфорной кислотой (приблизительно 100 мл 80%-ой кислоты добавляется к I л раствора). Такой рН обеспечивает полноту взаимодействия различных оксидов железа с дубильной кислотой. Влажный предмет смачивается кислым растворов шесть раз, после каждого смачивания предмет должен высохнуть на воздухе. Затем раствором таннина без кислоты обрабатывают поверхность четыре раза с промежуточной сушкой, втирая раствор щёткой.

Удаление, хлоридов промывкой в воде. Наиболее распространенным, но не самым эффективным способом удаления хлоридов, является вымывание в дистиллированной воде с периодическим нагреванием (метод Органа). Воду меняют каждую неделю. Промывка в воде длительна, например, массивные предметы с толстым слоем продуктов коррозии могут промываться в течение нескольких месяцев. Для контроля процесса важно переодически определять содержание хлоридов пробой азотнокислым серебром.

Катодная восстановительная обработка в воде. Более результативно по сравнению с промывкой в воде обессоливание восстановительным электролизом с применением тока. Под действием электрического поля отрицательно заряженный ион хлора перемещается к положительно заряженному электроду. Таким образом, если к предмету подключить отрицательный полюс источника питания, а к вспомогательному электроду - положительный, то начнется процесс обессоливания. Вначале в ванну наливают обыкновенную водопроводную воду, обладающую необходимой проводимостью. Предметы кладут в железную сетку, которую оборачивают фильтровальной бумагой, являющейся полупроницаемой перегородкой для хлоридов. В качестве анода используют свинцовую пластину. Площадь анода должна быть как можно больше, это позволяет ускорить процесс. Плотность тока 0.1 А/дм2. При включении установки в сеть вначале образуется значительное количество мутного вещества, состоящего из сульфатов и углекислых солей, находящихся в воде. Постепенно образование этих солей прекращается. По мере испарения в ванну добавляют дистиллированную воду.

Щелочная промывка. Применение для промывки 2%-го раствора едкого натра сокращает время обессоливания, что вызвано более высокой подвижностью иона OH-, которая позволяет ему б проникать в продукты корразии. Раствор нагревают до 80-90°С в начале промывка; периодическое перемешивание ускоряет промывку»; Раствор заменяют свежим каждую неделю.

Щелочно-сульфитная обработка. Обработка проводится в растворе, содержащем 65 г/л сульфита натрия с 25 г/л едкого натра при температуре 60°С.
Восстановительная обработка приводит к тому, что плотные соединения трехвалентного железа восстанавливаются в менее плотные соединения двухвалентного железа, т.е. к увеличению пористости продуктов коррозии и, соответственно, повышению скорости удаления хлоридов.
Заканчивается обработка кипячением в нескольких сменах дистиллированной воды.

Нагревание до красного каления. Метод нагревания до красного каления применяется для предметов, в которых почти весь металл превратился в продукты коррозии. Этот метод был впервые применен при реставрации металлов Розенбергом в 1898 году. Однако до сих пор используется некоторыми реставраторами. Последовательность операций следующая: предмет окунают в спирт и сушат в вакуумном шкафу. Затем обёртывают асбестом и обвивают тонкой проволокой из чистого железа, асбест смачивают спиртом. Нагревают предмет в обычной печи со скоростью 800° в час. Во время нагревания продукты коррозии обезвоживаются, превращаясь в оксиды железа, хлориды разлагаются. Затем предмет из печи переносят в сосуд с насыщенным водным раствором углекислого калия и выдерживают в нем 24 часа при 100°С. Затем промывают в дистиллированной воде с периодическим нагреванием. Вода меняется каждые сутки. Длительность такой промывки подбирают эм-пирически.
После восстановительной обработки и промывки предмет рекомендуется обработать таннином по yжe описанной методике.

Механическая обработка археологического железного предмета. Следующим этапом при реставрации окисленных археологических железных предметов или предметов, у которых металлическое ядро по отношению к массе мало, является механическая обработка - удаление неровностей, вздутий и пр. для придания целостности формы. В некоторых случаях хрупкость окисленного железа настолько велика, что обработать его механически без предварительного укрепления невозможно. Для укрепления нужно обработать таннином, как это было описано выше, пропитать воском или смолами. При правильной обработке таннином предмет приобретает прочность, достаточную для механической обработки. Пропитку надежнее проводить в вакууме при нагревании.
Для механической обработки применяют напильники, наждачную бумагу, боры и др. Если на предмете находятся железные окислы в виде магнетита, который очень тверд, то для обработки применяют алмазные или корундовые инструменты. При механической обработке недопустимо выпиливать из куска оксидов предает, форму которого можно лишь предположить. Лучше стабилизировать археологическую находку.
Если в археологической железном предмете сохранилось металлическое ядро, продукты коррозии надо удалить полностью, даже если фактура поверхности окажется поврежденной коррозией. Очищать такой предмет можно после предварительного исследования любым химическим способом или восстановлением с применением тока или без него.

10.8. Консервация предметов из железа

Перед нанесением консервирующего покрытия или пропиткой консервантом предмет необходимо тщательно просушить. Для предотвращения следов от подтеков воды музейные предметы после промывки вытирают хлопчатобумажной тканью, предварительно тща-тельно выстиранной. Затем металл сушат в сушильном шкафу при температуре 60-80°С (всегда лучше вакуумный сушильный шкаф), феном или в камере с инфракрасными лампами. Если на предмете есть другой материал, то надо учитывать его термостойкость.
Сушка археологического предмета, с которого удалены продукты коррозии, - ответственная операция, так как в пористом металле влага удерживается капиллярными силами. Полностью минерализованный металл способен удержать еще большее количество влаги. Сразу после сушки следует консервация.. Если по какой-либо причине консервация не может быть проведена сразу, то предмет надо хранить в эксикаторе с силикагелем или в сушильном шкафу при температуре 25-30°С. Нельзя допускать охлаждения металла, хранения предмета в условиях относительной влажности выше 25%. Качество консервации зависит в большой степени от тщательности сушки.
Известно, насколько быстро очищенное железо снова покрывается ржавчиной, поэтому консервация в большой степени ответственна за дальнейшую сохранность предмета. Способ консервации подбирается в зависимости от вида экспоната, климатических условий, в которых он будет храниться, условий экспозиции. Консервирующими материалами для музейных предметов из черных металлов являются смазки, силиконовые или жировые (преимущественно с ингибиторами), выпускаемые промышленностью, смолы или лаки в органических растворителях, воске. Хорошо зарекомендовала себя двойная консервация - сначала пропитка раствором лака или смолы, затем воском. После сушки воск располировывают.
Для консервации археологических предметов применяют лаки или воски, или их сочетания, пропитывая предметы в вакуумном термостате при повышенной температуре. Если нет возможности погрузить предмет в консервирующий раствор, то применяют следующий способ: предмет нагревают в термостате до 80-100°С и на горячую поверхность наносят 3% раствор лака из капельницы или кистью, но так, чтобы лак стекал с нее. На пористом предмете он должен пройти насквозь и выступить с другой стороны. Пропитанный предмет высушивают сначала при комнатной температуре в течение суток, а затем несколько часов при 80-120 С. Затем наносят лак более высокой концентрации, например 4%-ной.
В качестве консерванта используют поливинилбутираль марке М в смеси бутилового и этилового спиртов или толуола и изопропилового в соотношении 1:1, полиэтиленовый воск марки ЛВ-200-в ксилоле, эпоксидный лак ЭП-298 и др. Мелкие археологические предметы пропитывают воском следующим образом: предмет, который прошел все стадии обработки, укладывают в сосуд, дно которого залито застывшим микрокристаллическим воском, и при комнатной температуре помещают в вакуумный термостат. После достижения необходимого вакуума (10 -4 мм рт.ст.) температуру повышают до 100-110°C, при этом предмет погружается в расплавленный воск. Под вакуумом предмет должен находиться 24 часа. Затем предмет вынимают из горячего воска. Излишки воска снимают с поверхности.




оставить комментарий
страница8/9
Дата26.09.2011
Размер1.54 Mb.
ТипИсследование, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх