Консервация вместо реставрации

Михаил Сафронов

   Удаление солей

Археологическое железо, в отличие от серебра, меди и её сплавов, подвержено наибольшему риску последующей коррозии, в результате которой, предмет  в течение короткого времени может быть полностью разрушен. Это вызвано тем, что железо не является химически устойчивым материалом и не образует защитную патину. Кроме этого,  в результате долгого нахождения железного объекта в почве происходит накопление агрессивных солей в продуктах коррозии и на поверхности металлического ядра. Такие соли, как хлориды (FeCl2 - 4 H2O и FeCl2 - 2 H2O)  и FeSO4 - 4 H2O  являются самыми проблематичными и способствуют дальнейшей коррозии.

Зачастую, пассивные меры консервации (защитные покрытия, пропитка) не обеспечивают дальнейшего сохранения объекта. Для того, чтобы приостановить последующую коррозию и тем самым обеспечить дальнейшую сохранность находки из железа,  необходимо удалить из внутренних слоёв коррозии находящиеся там соли.

Хлориды присутствуют практически во всех почвах. В особенности в районах близких к морю содержание солей в почве очень высокое. В областях удалённых от моря, хлориды попадают в почву с минеральными удобрениями и продуктами жизнедеятельности человека. Кроме этого, хлориды присутствуют во многих минералах и со временем вымываются водой.

При нахождении объекта из железа в земле,  ионы хлора мигрируют  из почвы и накапливаются в объекте, образуя растворимые и плохо растворимые соединения. Железо просто притягивает их к себе (электростатическое притяжение) и удер-живает до тех пор, пока весь металл не превратится в ржавчину.

Хлориды не вступают в реакции, а являются катализатором (электролитом)[1]. Эти соли гигроскопичны и притягивают влагу. Кроме этого, хлориды разрушают пассивирующий слой и тем самым способствуют дальнейшей коррозии.

Удаление хлоридов промывкой в дистиллированной воде

Наиболее распространенным, но не самым эффективным способом удаления хлоридов, является вымывание в дистиллированной воде. При этом происходит выравнивание концентрации хлоридов присутствующих в слоях коррозии и самим раствором.

Для этого необходим сосуд (пластиковая ванна) с герметично закрывающейся крышкой. Предмет должен находиться как можно ближе к поверхности воды, так как тяжёлые соли опускаются на дно ванночки. В этих целях нужно установить пластиковую решётке в верхней части ёмкости. Ванночка должна быть доверху заполнена водой и закрыта крышкой или плёнкой (можно взять тонкую и липкую - для продуктов питания). Находки не должны соприкасаться друг с другом. Расстояние между ними должно быть как минимум 3 см. Объём воды должен быть как минимум в 20 раз больше, чем объём самой находки. В воду �потными� руками не лазить. Это очень важно, в особенности в завершении процесса. Время нахождения предмета в дистиллированной воде зависит от толщины и характера отложений: минимум 3-4 месяца и максимум до полутора года. При этом менять воду (в зависимости от объёма) первые два месяца - один раз в неделю, затем - один раз в две недели. Очень важно переворачивать предмет с боку на бок, так как на нижней стороне объекта соли выходят намного быстрее, чем на верхней. Для контроля процесса необходимо периодически определять содержание хлоридов пробой азотнокислым серебром (как это делать, смотрите ниже). Если в жидкости не происходит циркуляция, то пробу нужно брать со дна ванночки. При обнаружении следов хлоридов промывку надо продолжить до полного исчезновения помутнения при контроле пробы

У объектов из железа, для того, чтобы вода глубже проникла в капилляры (в течение первого месяца) можно добавить несколько капель тензида. Тензиды содержатся в мыле и других моющих средствах, например в �Приле�. Достаточно развести 5 капель моющего средства на 1 литр воды. После одного месяца процедуры можно использовать простую дистиллированную воду.

Для ускорения процесса вывода солей (метод Органа) необходим подогревающий элемент - например, для аквариума. Кроме этого, можно создать циркуляцию воды при помощи маленькой помпы, что тоже сокращает срок.

У этого способа есть и свои отрицательные качества. Часто предметы продолжают ржаветь. Это связанно с тем, что в воде присутствует кислород. Для того, что бы его удалить, можно добавить немного железных опилок или несколько гвоздей (чистых) в деминерализованную или дистиллированную воду.

Хочу заметить, что таким способом вымываются лишь хорошо растворимые соли, такие как хлорид железа II. Но, существует одно �но�. После того, как находка извлечена из земли, хлорид железа находящийся в продуктах коррозии под действием кислорода и влаги преобразуется в акагенит FеО(ОН) (Keller 1969). Точнее сказать, хлорид железа встраивается в кристаллическую решётку акагенита и точная формула будет FеО(Cl, ОН). Вымыть хлорид из кристаллической решётки простой водой невозможно.

Чтобы минимировать такое преобразование необходимо сразу же после извлечения находки поместить её в пакет с землёй (желательно с того же места, откуда была выкопана находка). Хотя влага и сопутствует дальнейшему преобразованию хлорида желе II в акагенит, но нельзя допустить того, чтобы находка высохла. Иначе это приведёт к растрескиванию корродированной поверхности. После этого, должно пройти как можно меньше времени между извлечением и началом промывки. В связи с этим необходимо как можно скорей поместить находку в промывочную жидкость. Выход солей у свежевскопанного и не высохшего объекта идёт значительно лучше.

Выведение солей в щелочной среде 

Хорошей альтернативой к обычной промывке является способ, при котором промывка проводится в щелочном растворе. Применение раствора едкого натра не только сокращает время обессоливания, но и позволяет удалить трудно растворимый хлорид, находящийся в кристаллической решётке акагенита. Щелочной раствор проникает лучше в капиллярную систему, так как имеет более высокую подвижностью иона OH-. Гидроксид натрия (NaOH) преобразует хлорид железа III в хлорид железа II. Происходит обмен ионов Cl на OH из кристаллической решётки акагенита. При этом акагенит преобразуется в гётит, увеличению пористости продуктов коррозии и, соответственно, повышению скорости удаления хлоридов.

Для приготовления раствора нужно развести 20 грамм NaOH (с содержанием хлора максимум 0,005%) в дистиллированной воде и довести объём до одного литра. В результате мы будем иметь 2 % щелочной раствор.


Устройство ванны такое же, как и при промывки солей дистиллированной водой: решётка, ванна полностью заполнена раствором и закрыта крышкой. Находки не должны соприкасаться друг с другом. Расстояние между ними должно быть как минимум 3 см. Объём воды должен быть как минимум в 20 раз больше, чем объём самой находки. В воду руками не лазить. Предмет должен находиться как можно ближе к поверхности воды, так как тяжёлые соли опускаются на дно ванночки. Предмет находится в промывочном растворе от 3 до 15 месяцев. Менять воду: вначале процесса раз в неделю, к концу процесса раз в 3 недели. Для лучшего результата раствор можно подогреть до 50-60 градусов Цельсия и обеспечить циркуляцию жидкости.

Признаком завершения процесса промывки является почти полное отсутствие хлоридов в промывочном растворе. Процесс можно назвать завершённым, если концентрация хлоридов не превышает 5 ррm, примерно 5 мг Cl/ 1 литр р-ра (Loeper-Attia und Weker, 1997). Если в течение нескольких недель не происходит дальнейшее вымывание хлоридов, то рекомендуется остановить процесс промывки. Чем короче срок промывки, тем меньше риск повреждения археологической находки.

Другие способы

Есть ещё несколько способов удаления солей. Например вымывание солей водяным паром (экстракция солей в аппарате Soxhlex).

Кроме этого существует так называемая катодная восстановительная обработка в воде. "Более результативно по сравнению с промывкой в воде обессоливание восстановительным электролизом с применением тока. Под действием электрического поля отрицательно заряженный ион хлора перемещается к положительно заряженному электроду. Таким образом, если к предмету подключить отрицательный полюс источника питания, а к вспомогательному электроду - положительный, то начнется процесс обессоливания. Вначале в ванну наливают обыкновенную водопроводную воду, обладающую необходимой проводимостью. Предметы кладут в железную сетку, которую оборачивают фильтровальной бумагой, являющейся полупроницаемой перегородкой для хлоридов. В качестве анода используют свинцовую пластину. Площадь анода должна быть как можно больше, это позволяет ускорить процесс. Плотность тока 0.1 А/дм2. При включении установки в сеть вначале образуется значительное количество мутного вещества, состоящего из сульфатов и углекислых солей, находящихся в воде. Постепенно образование этих солей прекращается. По мере испарения в ванну добавляют дистиллированную воду.�[2]

Определение солей в промывочном растворе.

Содержание хлоридов в объекте  не должно превышать 0,02 % от массы. Лишь в этом случае обеспечивается безопасное состояние находки.

Количество соли в растворе не должно превышать 0,1 промили. Наличие хлоридов можно проверить  при помощи 5 - 10% раствора нитрата серебра (1-2 капли на 10 см).  При недостаточном выводе солей появляется мутный молокообразный осадок.  Также количество содержания соли в растворе может быть измерено с помощью прибора измеряющего электропроводимость.

Более подробно вы сможете ознакомится на следующей странице.


[1] Watkinson 1983

[2] М. С. Шемаханская: Реставрация металла, (Методические рекомендации), Москва 1989

  назад   /   вперёд 

Вздутие оригинальной поверхности
 

Вздутие оригинальной поверхности вызванные последующей коррозией

Кристаллы хлорида железа

 

 

 

 

 

 

 

 

Промывочная ванна с пластиковой решёткой

 

 

Тест нитратом серебра  на наличие хлоридов в промывочном растворе. Образование молокообразного осадка свидетельствует их наличие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материалы и реактивы для щелочной промывки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экстракционный аппарат по схеме Soxhlet

Фото: Schutz arch�ologische Funde aus Metall vor immissionsbedingter Schaden. Materialhefte zur Arch�ologie in Baden-W�rttemberg, Heft 57, 2000

Safronov Mihail       31832 - Springe       Tel. 05041/776253

Рейтинг@Mail.ru

Предлагаем принтеры на специальных условиях Подробнее...