Влияние ультразвуковой обработки на стабилизацию археологических бронзовых объектов и разработка ультразвукового метода их реставрации

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: 1. Ознакомиться с аналитическими методами экспресс-контроля, которые применяются при реставрации археологической бронзы; 2. Выполнить аналитический поиск по методам реставрации бронзы; 3. В лабораторных условиях с помощью инструментальных методов анализа подобрать технологические установки ультразвуковой реставрации археологической бронзы; 4. Экспериментальным путем определить механизм влияния низкочастотного ультразвука на стабилизацию археологической бронзы. 5. Выполнить анализ полученных результатов и сделать выводы. Объект исследования: Предмет исследования: Для достижения поставленных целей и задач использованы следующие методы анализа: качественный и количественный анализ, титриметрический и фотоэлектрокалориметрический 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 – 800С. 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 артобъектов с использованием различных аналитических методов. Работа состоит из введения, анализа литературных источников, описания используемых методов анализа, результата экспериментов и выводов.