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腐蚀科学与防护技术
CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY
1999年 第11卷 第4期 Vol.11 No.4 1999 |
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BTA缓蚀剂在文物保护中的应用
祝鸿范
摘 要 根据青铜器的腐蚀现象和文物保护的特殊要求,从苯骈三氮唑(BTA)的化学作用机理及它对青铜保护的实际使用效果,讨论它在青铜器文物保护中的应用状况.
关键词 BTA 青铜器 文物保护
学科分类号 TG174.42
APPLICATION OF BENZOTRIAZOLE AS AN INHIBITOR TO ANTIQUITIES PRESERVATION
ZHU Hongfan
(Shanghai Museum, Shanghai 200231)
ABSTRACT Benzotriazole (BTA) has been in use for many years for the treatment of antiquities made of copper and copper alloys. According to the corrosion phenomena of bronze and the particularities for preservation of caltural relics, we discussed the application aspect of BTA in the preservation of antiquities made of bronze.
KEY WORDS benzotriazole, BTA, bronze, antiquities conservation
腐蚀会使青铜器上的铭文、图案等考古信息失落, 质地变坏. 在众多的防腐蚀保护方法中, BTA缓蚀剂对铜和铜合金的处理, 由于缓蚀效率高, 形貌变化少, 因而受到青铜文物保护的重视.
1 青铜器的腐蚀现象
文物青铜器中受腐蚀危害影响最大的是青铜病现象,即在较潮湿的大气环境中,器物的局部表面锈层隙缝中经常会冒出绿色的粉状锈.带有青铜病的铜器外表部位通常都会长出一些腐蚀产物瘤,上面盖有垢积的硬质腐蚀产物堆, 蚀孔之间常有一层红色的Cu2O, 蚀孔底部则是白色的氯化亚铜Cu2Cl2［1］.
2 BTA缓蚀剂在青铜器保护中的应用
试样材料: 根据一般的青铜器成分, 采用含Cu 87.5%、Sn 10%、Pb2.5%铸成的青铜试片.
选用的处理青铜器的试液(按编号)如下: (1) 空白溶液(蒸馏水); (2) 5%倍半碳酸钠溶液; (3) 1%BTA水溶液; (4) 1% BTA酒精溶液; (5) 1% BTA+5%H2O2; (6) 1% BTA+2%H2O2.
试验结果为(1) 湿热试验 按表面腐蚀点从少到多或抗蚀性从优到劣, 按编号排列为: 4,6,5,3,1,2. (2) 盐雾试验 抗盐雾试验比较, 从优到劣, 按编号排列顺序为: 4,3,6,5,1,2. (3) 电化学测试 取抗湿热腐蚀试验性能较优, 同时还兼有抗盐雾性能亦优的4,3,6号缓蚀试液进行腐蚀电流和缓蚀效率的测定, 并与空白试液的结果进行比较(见表1).
Table 1 Comparison of corrosion current and inhibition ratio of the sample in different solutions |
| No. |
Reagent solution |
Corrosion current
/μA.cm-2 |
Inhibition ratio/% |
| 1# |
Distilled water |
5.6 |
|
| 3# |
1%BTA in water |
0.15 |
98 |
| 4# |
1%BTA in alcohol |
0.15 |
98 |
| 6# |
1%BTA+2%H2O2 |
0.68 |
87 |
从以上试验结果可以看出BTA在溶液中能增进铜的抗蚀性能, 当这种金属继续暴露于大气环境, 这种性能仍然可保留. 因文物保护［2,3］多数用BTA溶液浸泡处理, 以水或酒精为溶剂, 由于酒精比水具有更低的表面张力, 更有利于金属表面与BTA的作用, 因而在青铜器保护中更多是采用酒精为介质, 经过处理后的青铜器抗腐蚀能力皆有不同程度的提高.
关于BTA提高铜的抗腐蚀性能的原因, Cotton等［4］认为是铜的表面生成了一层聚合物链状结构或网状结构的络合物Cu-BTA所覆盖. 而铜表面氧化物的性质会影响到BTA的吸附和化合物的形成, Roberts［5］发现络合物的作用是增强了由氧化膜对铜所提供的保护性能, 因为这些络合物膜是紧贴在金属表面的.
进行青铜器文物保护时, 可将青铜器先用丙酮脱脂, 随后浸泡在BTA3%的酒精溶液中, 用真空除去金属表面的空气泡,保证金属表面和BTA溶液更紧密接触,这对于青铜器表面被厚层的腐蚀产物覆盖的情况更为重要.待空泡停止出现为止,浸渍约4h后从浴槽中取出,然后用工业酒精冲洗以除去剩余的BTA, 经空气吹干后再上透明的保护膜.
国外也有报导采用BTA的气相缓蚀包装纸, 在青铜文物的库藏和转运中起到很大的保护作用.
然而近年来发现, BTA处理过的青铜器经过较长时间后, 表面会显得沉闷而缺少光亮, 而且对于文物需要长久的保护, 特别是当锈层复杂的情况下, 实际上在大气中的缓蚀效果也不完全可靠, 处理后的表面观感也难以满足文物爱好者的要求, 因而还有待进一步研究.
在实际工作中, 我们采用了局部除锈的方法. 用一定比例的BTA-H2O2溶液, 根据经验判断可能存在青铜病的地方加以验证, 有病灶的地方, 渗入的BTA-H2O2会立即出现絮状物的反应并从锈层隙缝处冒出来, 无病灶的地方就没有这种反应. 因病灶内的CuCl能与试液中的H2O2产生剧烈的氧化还原反应, 最后可能反应生成了(BTA2.CuCl.H2O)的化合物而从孔隙内逐渐被排除, BTA除了参与反应外, 还能防止铜器表面过分氧化成变黑的作用, 然后通过必要的处理可以使青铜病消除而保持文物的原貌.
作者单位：上海博物馆 上海 200231
参考文献
1 Pourbaix M. J. Electrochem. Soc., 1976,123:25
2 祝鸿范. 考古, 1975,3:195
3 祝鸿范, 周庚余. 文物保护与考古科学, 1989,1:1
4 Cotton J B, Scholes I R. Br. Corros. J., 1967,2:1
5 Roberts R F. J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 1974,4: 273
收到初稿: 1998-10-17, 收到修改稿:1998-11-17 | |
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BTA缓蚀剂在文物保护中的应用
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