Окислительно-восстановительные процессы, протекающие при реставрации бронзы под действием ультразвука
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
В реставрационной практике широкое применение находят инструментальные методы анализа – оптические, электрохимические, хроматографические. Например, оценка вида и степени разрушения бронзовых изделий основывается на изучении внешних признаков разрушения медного сплава с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ-анализ), рентгеноструктурного анализа. Однако перед использованием инструментальных методов анализа на первом этапе любых реставрационных работ осуществляют диагностику и атрибуцию любого реставрируемого объекта экспресс-методами. В основе этих методов диагностики лежит качественный анализ, который позволяет идентифицировать катионы и анионы, входящие в состав реставрируемых материалов. Следовательно, без аналитических методов невозможно провести исследование реставрационных работ памятников истории и художественной культуры, к которым относятся медные памятники, бронзовые изделий старины. В Вологодской области чаще всего на реставрацию поступают оловянные бронзы XVI и XVII века и красные бронзы XVIII-XIX века. В красных бронзах повышенное содержание меди, они более стойкие к действию агрессивных факторов среды, и при разрушении, в первую очередь, окисляются примеси цинка, которые входят в их состав и вызывают электрохимическую коррозию сплавов. Для предотвращения образования микрогальванопар в реставрации используются технологии, в которых под действием энергетических факторов протекают реакции окисления нарушенных кристаллических структур металлов. Для предотвращения дальнейшего разрушения осуществляют стабилизацию сплавов за счет создания в структуре реставрируемого металла восстановления адгезионных металлических пленок из менее активных металлов, имитирующих внешний вид археологического объекта, например, серебра. Такой способ реставрации называют перепатинированием. В связи с этим были поставлены цели: изучить с помощью физико-химических методов анализа влияние ультразвуковой обработки на стабилизацию археологических бронзовых объектов и разработать ультразвуковой метод их реставрации. Для достижения поставленных целей решаются следующие задачи: Ознакомиться с аналитическими методами экспресс-контроля, которые применяются при реставрации археологической бронзы; Выполнить аналитический поиск по методам реставрации бронзы; В лабораторных условиях с помощью инструментальных методов анализа подобрать технологические установки ультразвуковой реставрации археологической бронзы; Экспериментальным путем определить механизм влияния низкочастотного ультразвука на стабилизацию археологической бронзы; Выполнить анализ полученных результатов и сделать выводы. Объект исследования: окислительно-восстановительные процессы, протекающие при реставрации бронзы под действием ультразвука. Предмет исследования: археологические бронзовые объекты (подсвечники). Для достижения поставленных целей и задач использованы следующие методы анализа: качественный и количественный анализ, титриметрический и фотоэлектроколориметрический инструментальные методы. Основная проблема реставратора – выбор сохраняющего, стабилизирующего метода реставрации, исходя из особенностей химического состава, степени и механизма процессов разрушения реставрируемого объекта. Известно, что бронзовые изделия имеют разный химический состав. Это необходимо учитывать при выборе метода реставрации оловянных и красных бронз. Известно, что в оловянных и красных бронзах, которые датируются XV-XVIII веками, кроме меди содержатся олово, железо, цинк, сурьма, примеси мышьяка и фосфора. При бытовании этих артобъектов под действием агрессивных факторов среды образуются микрогальванопары, в которых олово, железо, цинк выполняют функцию анода; медь – катодное основание. Примеси олова, железа, марганца и других более активных металлов окисляются. Во влажной кислой среде они переходят в растворимые соединения, постепенно вымываются, и в структуре олова возникают крупные поры, трещины, капилляры. Одновременно с этими процессами происходит разрушение кристаллической структуры меди с последующим ее окислением и солеобразованием. В результате этих сложных химических процессов образуется патина – поверхностная защитная пленка медного сплава. По химическому составу патины определяют условия бытования, причины и степень коррозионных разрушений, метод реставрации. В настоящее время в реставрационной практике бронзовых сплавов используют окислительно-восстановительные реакции. С целью активации формирования защитных металлических пленок реставрацию проводят при температурах 50-80°С. Анализ литературных данных свидетельствует, что при нагревании формируется рыхлая защитная пленка со слабой адгезией, за счет чего возникают вторичные очаги коррозии, которые вызывают дальнейшее разрушение материала после реставрации. С целью устранения данных недостатков были разработаны ультразвуковые технологии реставрации бронзовых сплавов. В курсовой работе приводятся результаты исследования ультразвукового способа реставрации бронзовых арт-объектов с использованием различных аналитических методов. Работа состоит из введения, анализа литературных источников, описания используемых методов анализа, результата экспериментов и выводов.
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 с...
Открыть главуХимические средства для очистки поверхности бронзы от продуктов коррозии
Одним из основных способов сохранения бронзовых памятников и продления их бытования являются различные методы реставрации. Выбор методов реставрации, включающих в себя физико-химические процессы, имеет большое значение, и к любым методам предъявляютс...
Открыть главуПатинирование меди и медных сплавов
После предварительной обработки поверхности осуществляют патинирование меди и медных сплавов. Это один из старых способов реставрации бронзы, который предусматривает образование поверхностного слоя, состоящего из соединений меди – патину. Патина – эт...
Применение электрохимических и электролитических способов реставрации бронзы
Начиная со II половины XX века в реставрации стали использовать электрохимические и электролитические методы для удаления локальных оксидно-солевых и других загрязнений. Для этого на очищаемый участок аккуратно наносится специальная паста из порошкоо...
Ультразвуковой способ реставрации бронзы
Известно, что в зависимости от диапазона ультразвуковые колебания подразделяются на низкочастотные и высокочастотные. Высокочастотный ультразвук вызывает образование в жидкой среде больших кавитационных пузырьков, при схлопывании которых выделяется с...
Открыть главуЭлектролитический способ реставрации бронзы
Одновременно проводили реставрацию археологической бронзы электролитическим способом. Процесс восстановления осуществляется в электролитической ячейке объемом 250 мл. В качестве катода используют реставрируемый бронзовый объект. Электролиз проводят в...
Открыть главуЗаключение
В курсовой работе на тему «Применение ультразвука в реставрационной практике» разработан новый ультразвуковой способ реставрации арт-объектов из бронзы. При написании работы была поставлена цель – разработать ультразвуковой окислительно-восстановительный метод реставрации археологических бронзовых объектов. Для достижения цели в работе решены следующие задачи: Выполнен информационный поиск, который доказывает, что на практике при реставрации бронзы используют способы восстановления меди из медь содержащих растворов. Однако данные типовые технологии являются длительными и не обеспечивают создания ровных адгезионных покрытий; Для исключения недостатков типовых технологий разработана новая ультразвуковая технология реставрационных бронзовых изделий; Экспериментальным путем определено оптимальное время озвучивания – 10 – 12 минут; выбран раствор, содержащий AgNO3 0,08 M; Cu(NO3)2 0,133 М; H3BO3 0,18 M; H2C2O4 0,11 М; Доказано, что введение щавелевой кислоты увеличивает стабилизацию реставрируемых объектов. Для сравнения эффективности ультразвукового способа исследован второй способ реставрации археологической бронзы методом электролиза, где в качестве катода выступает сам реставрируемый объект. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что данный способ является менее эффективным, разрушающим, требует более длительного времени, не вызывает стабилизацию археологической бронзы. При выполнении экспериментов были использованы физико-химические методы анализа.
Список литературы
Байер В. Е. Архитектурное материаловедение: учебник для вузов / В. Е. Байер. – М.: Архитектура, 2007. – 264 с. Воропай Л. М. Химия в реставрации: учеб. пос. / Л. М. Воропай, Г. А. Тихановская. – Вологда: ВоГТУ, 2012. – 304 с. Калиш М. К. Естественные защитные пленки на медных сплавах / М. К. Калиш. – М.: Металлургия, 1971. – 200 с. Никитин М. К. Химия в реставрации: справочное издание / М. К. Никитин, В. П. Мельников. – СПб.: Центр ТЕХИМФОРМ, 2002 г. – 304 с. 5. Смирнова Н. В. К вопросу датирования предметов меднолитой медной пластики / Н. В. Смирнова // Реставрация музейных ценностей. – 2005. – №1 (10). – С. 54-57. 6. Н. В. Смирнова, В. А. Шорин, Л. М. Воропай Реставрационный селективный метод серебрения. 2006. 7. Томашов Н. Д. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы / Н. Д. Томашов, Г. Л. Чернова. – М.: Металлургия, 1993. – 413 с. 8. Scott, David A. Bronze Disease: A Review of Some Chemical Problems and the Role of Relative Humidity / David A. Scott // Journal of the American Institute for Conservation. – 1990. - №29 (2). – P. 193-206.
