Využití plazmochemické redukce pro konzervaci archeologických nálezů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Využití plazmochemické redukce pro konzervaci archeologických nálezů"

Vlastimil Havel
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Využití plazmochemické redukce pro konzervaci archeologických nálezů Zuzana Rašková Technické muzeum v Brně, Purkyňova 105, Brno, raskova@technicalmuseum.cz

2 Nječastější kovové sbírkové předměty: slitiny železa bronzové předměty Různý stupeň korozního napadení Patina -různé staří předmětů -různé chemické složení -vliv způsobu výroby předmětu

3 Příklady korozních produktů železa Vnitřní korozní vrstvy jsou tvořeny magnetitem Fe 3 O 4 Vnější vrstvy se skládají především z oxidů, oxidochloridů a oxidohydroxidů železa α-feooh - geotit β-feooh akaganeit γ-feooh - lepidokrocit α-fe 2 O 3 - hematit FeOCl FeCl 2 Fe 2 SiO 4 - fayalit Fe 3 (PO 4 ) 2 8H 2 O - vivianit FeCO 3 - siderit Fe(OH)SO 4 2H 2 O

- geotit β-feooh akaganeit γ-feooh - lepidokrocit α-fe 2 O 3 - hematit FeOCl FeCl 2 Fe 2

4 Příklady korozních produktů mědi a bronzu Cu (I) komplexy bezbarvé Vyjimka chalkocit (černý), kuprit (červený) Cu (II) červené a modré komplexní sloučeniny Cu 2 O - kuprit CuO, Cu(OH) 2 Cu 2 CO 3 (OH) 2 - malachit CuCl 2 2H 2 O - eriochalcit Cu 2 Cl(OH) 3 CuS, Cu 2 S CuFeS 2 -chalkopyrit Cu 4 (OH) 6 SO 4 2H 2 O

Cu 2 O - kuprit CuO, Cu(OH) 2 Cu 2 CO 3 (OH) 2 - malachit CuCl 2 2H 2 O -

5 Příklady korozních produktů stříbra α-ag 2 S Ag 2 O AgCl Ag 3 CuS 2 AgCuS 2Ag + OH - + HS - Ag 2 S + H 2 O + 2e

6 A - chalkopyrit B Cu 2 O C zachovalé jádro

7 Úkolem konzervátora je Eliminovat korozní vlivy Odstranit z kororzních vrstev stimulátory koroze (chloridové ionty) Zabezpečit předmět před působením vnějších vlivů při jeho uložení

(chloridové ionty) Zabezpečit předmět před

8 Klasický konzervátorský postup Mechanické čištění Siřičitanová lázeň Odsolování v LiOH a destilované vodě Mechanické dočištění Závěrečná konzervace

9 Plazmochemická metoda využití plazmatu buzeného ve VF výboji za sníženého tlaku a vyšší teploty chemické účinky na upravovaný materiál eliminace chloridů, odstranění korozních vrstev částečná nebo úplná redukce korozních produktů

upravovaný materiál eliminace chloridů, odstranění korozních

10 Plazmochemická metoda redukce 1980, prof. Vepřek Částečná redukce povrchové korozní vrstvy ve směsi vodíku a 25 % metanu. Tento krok probíhal po dobu cca 2 h za postupného zvyšování teploty předmětů až na 300 C. Mechanické odstranění svrchních korozních vrstev. Redukce korozních sloučenin z objemu předmětu. Tato fáze trvala až 20 hodin při teplotě kolem 400 C. Byla použita pracovní směs 39 % vodíku, 17 % metanu, 22 % dusíku a 22 % argonu. Kromě další redukce probíhala i karbonitridace povrchu s pasivačními účinky. Závěrečná konzervace předmětu jeho ponořením do hydrofobního vosku

Redukce korozních sloučenin z objemu předmětu. Tato fáze trvala až 20 hodin při teplotě kolem 400 C.

11 Filter, Vakuumpumpe

12 Současná metoda Použitíčistého vodíku (konc. Až 80%), příp. směsi vodík-argon Výboj buzený VF i mikrovlnně Nižší teplota ( 200 C) Desalinace v siřičitanové lázni, v roztoku LiOH mezi jednotlivými fázemi plazmochemické redukce V závislosti na chrakteru korozních vrstev aplikace Chelatonu

Desalinace v siřičitanové lázni, v roztoku LiOH mezi jednotlivými fázemi

13 Co to znamená. Součásti zařízení: 1- vlastní reaktor 2- měděné vnější elektrody, 3- rošt na uchycení předmětů, 4- teploměr, 5- rotační olejová vývěva, 6- absolutní měrka vakua, 7- vf generátor a přizpůsobovací člen, 9- pracovní plyny

14 Pracovní podmínky Tlak cca 100 Pa Průtok vodíku 100 sccm RF generátor: výkon W při 13,56 MHz Teplota C Proudová hustota 0,5 1 ma/cm 2 Předmět lze připojit jako katodu

13,56 MHz Teplota 150 300 C Proudová hustota 0,5

15 2,8kW/27,12 MHz

16 Hlavní výhody Odstranění chloridových iontů Odpadá zdlouhavé, pro materiál nebezpečné odstraňování svrchních korozních krust Zkrácení doby desalinace Přeměna některých druhů korozních sloučenin až na kov Možnost ošetření dutých a členitých předmětů Dokonalé odkrytí reliéfu předmětu Pasivace a zpevnění předmětu

Přeměna některých druhů korozních sloučenin až na kov Možnost ošetření dutých a

17 Nevýhody Metoda není vhodná pro úplně zkorodované předměty (nerovnoměrné pnutí vlivem vyšší teploty) U broznových předmětů dochází k odstaňení patiny, která je požadována z estetických důvodů Metalografické změny při karbonizaci povrchu Finanční náklady na zařízení

dochází k odstaňení patiny, která je požadována z estetických důvodů

18 Příklady redoxních procesů v plazmatu 10 FeOCl + 3H 2 2Fe 3 O 4 + 4FeCl 2 + 2HCl +2H 2 O FeCl 3 H 2 O FeOCl + 2H 2 O 2FeCl 3 + H 2 2FeCl 2 + 2HCl FeCl 2 + 2H + Fe + 2HCl e + H 2 2e + H 2 + e + H 2 2e + H + H + e + H 2 e + H 2 * 2H + + 2e H 2 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH - Fe 3+ + e Fe 2+ Cu e Cu

2e + H 2 + e + H 2 2e + H + H + e + H 2 e + H 2 * 2H + + 2e H 2 2H 2 O + 2e 2OH - + H 2

30 Redukce korozních produktů SiO 2 2,32 % Cu 2 (OH) 2 (CO) 3 56,36 % Cu 2 O % Ag 2 S 7,12 % AgCl 21,59 %

31 SiO % Cu(CO) 3 4,93 % Cu 2 O 3,74 % Ag 2 S 0,17 % AgCl 0,59 % Ag 36,56 % Cu

33 Ag 2 O se rozkládá při 160 C U bronzu: malachit, azurit (uhličitany mědi),- redukce oxidů, ale nedocílilo se úplného odstranění chloridů Chlorid železitý: Za nepřítomnosti atomárního vodíku dochází pouze k dehydrataci, zatímco k redukci dochází pouze v plynné fázi

35 Možnost průběžného monitorování procesu pomocí OES 1 reaktor; 2 čočka (propouštějící světlo od 300 nm); 3 interferenční filtr (306 nm ± 20 nm); 4 UV citlivá fotodioda; 5 zesilovač; 6 AD převodník; 7 box; 8 výstup signálu

36 25000 N relative intensity H α 5000 OH N H 2 NO 2 H χ H β OH N λ[nm]

Podobné dokumenty

Přechodné prvky, jejich vlastnosti a sloučeniny

Přechodné prvky, jejich vlastnosti a sloučeniny - jsou to d-prvky, nazývají se také přechodné prvky - v PSP jsou umístěny mezi s a p prvky - nacházejí se ve 4. 7. periodě - atomy přechodných prvků mají