Коррозионное разрушение бронзовых сплавов

Медь представляет собой металл характерного красного цвета с плотностью 8,93 г/см3 и температурой плавления 1083°С. Чистая медь является достаточно мягкой и вязкой. В основном она встречается в виде руд, но может находиться в природе и в самородном состоянии. Следует отметить, что медь является основой не только многих сплавов, но еще и используется для легирования золота и серебра.
Сплав меди и легирующих добавок, которые изменяют физические и физико-химические характеристики и придают медным сплавам особые свойства (пластичность, температура плавления, теплоемкость, эстетические характеристики – цвет, блеск), называются бронзами или бронзовыми сплавами. В настоящее время в качестве легирующих добавок служат марганец, цинк, свинец, хром, железо, алюминий, сурьма, серебро, никель; в археологических бронзах кроме катионов металлов определяют неметаллические соединения фосфора, мышьяка. Введение в сплав мышьяка придавало бронзе красно-золотистый цвет, и такие бронзы называли «красным золотом». Однако при коррозионных разрушениях во время бытования соединения мышьяка переходили в растворимые в воде формы и вызывали отравление. Поэтому, начиная с XVII века, был введен запрет на производство «красного золота».
Кроме указанных выше элементов, которые вводили специально в сплав или которые попадали в сплав из медной руды, в археологической бронзе часто присутствуют примеси ртути

. Присутствие следов ртути в бронзе свидетельствует об «огневом способе» получения бронзы, при котором использовали ртутную амальгаму.
Вследствие несовершенства технологии изготовления памятников в прошлом, в образцах всегда содержится большое количество примесей и нарушена кристаллическая структура.
Цвет бронзы изменяется в зависимости от ее состава. С увеличением процентного содержания олова в сплаве цвет бронзы переходит из розового и красного (90-99% меди) в желтый (до 85% меди), затем в белый (до 72% меди), и, наконец, в серый (до 35% меди). Также на цвет бронзы могут оказывать влияние присутствующие в ней примеси (цинк, свинец, фосфор и т. д.). От химического состава бронзы зависит ее термодинамическая устойчивость к действию агрессивных факторов среды. Под действием углекислого газа во влажной, слабокислой среде образуются микрогальванопары.
В микрогальванопарах металлы с меньшим электродным потенциалом являются анодом и подвергаются окислению. Это примеси олова, цинка, марганца, свинца, меди, марганца, бериллия, железа. Сама медь и примеси серебра являются истинным катодом, на поверхности которых формируется слой патины, – коррозионной поверхностной пленки