Бронзовая болезнь

О состоянии гиперпигментации (обесцвечивания кожи), получившем название «бронзовая болезнь», см. болезнь Аддисона .

Бронзовая болезнь — это необратимый и практически неумолимый коррозионный процесс, возникающий при хлоридов контакте с бронзой или другими медьсодержащими сплавами . Он может иметь как темно- зеленый налет, так и гораздо более светлый беловатый нечеткий или пушистый зеленый налет. Это не бактериальная инфекция, а результат химической реакции с хлоридами, которая обычно возникает из-за загрязнения бронзового предмета соленой водой или захоронения в определенных типах почвы, где присутствуют хлоридные соли. При отсутствии лечения возможно полное разрушение пораженного артефакта. Лечение очень сложное, дорогостоящее и не всегда эффективное. Перенос хлоридов с загрязненного артефакта на другие артефакты может привести к распространению заболевания.

Описание

Бронзовая болезнь – это хлоридная коррозия медных (медных) изделий. Первоначально считалось, что это вызвано бактериями. Он заразен тем, что вызывающие его хлориды могут распространить заболевание при контакте с другим медистым предметом. Несмотря на свое название, бронзовая болезнь может поражать любой медьсодержащий сплав, а не только бронзу. Он не предназначен для антикварных предметов, но может воздействовать на современные металлы, такие как современные медно-никелевые монеты.

Бронзовая болезнь варьируется от ярко-зеленого до пастельно-зеленого. Он обычно присутствует во всех цветах этого диапазона из-за ряда реакций, которые его вызывают, а также могут присутствовать крошечные, возможно микроскопические, синие кристаллы. Бронзовая болезнь обычно поражает изолированные участки объекта, в тяжелых случаях представляет собой заметное и тактильное налет микроскопических кристаллов, а также связана с точечной коррозией. Пятна бронзовой болезни можно соскрести с поверхности ногтем или деревянной палочкой. Все эти свойства сравнимы с ярь-медянкой , которая обычно имеет более тусклый оттенок, равномерный по всему пораженному объекту и не может быть соскоблена деревом или ногтями. В отличие от бронзовой болезни, ярь-медянка защищает металл.

Поскольку он зависит от присутствия хлоридов, воды и кислорода, отсутствие одного из этих трех останавливает прогресс, хотя любой нанесенный ущерб необратим. Лечение этого состояния обычно включает физическое удаление хлоридов (путем очистки), химическое или электрохимическое удаление, а затем изоляцию объекта от кислорода, воды и будущего загрязнения хлоридами с помощью герметичного контейнера или воскового покрытия. Эти обработки могут также удалить любую патину , потеря которой часто рассматривается коллекционерами и реставраторами как нежелательная, но предпочтительнее потери объекта.

Бронзовая болезнь является обычным или даже повсеместным явлением на артефактах, извлеченных из морской среды, из-за присутствия хлоридов в морской воде. Прибрежные районы также могут быть опасными из-за содержания соли в атмосфере и влажности. Отсутствие растворенных хлоридов и кислорода в почве означает, что захороненные предметы не могут быть затронуты во время захоронения (аналогично, отсутствие растворимых солей и кислорода означает, что захороненные металлы не могут образовать патину или что окисление металла может быть обращено вспять). Когда артефакт найден, поверхностные инкрустации могут скрыть и/или защитить бронзовую болезнь.

Хлориды могут появляться внутри или на металле из-за загрязнения почвы, воды (особенно морской воды), атмосферы, человеческого пота или присутствовать в виде примесей при создании объекта. Во многих случаях хлориды могут присутствовать внутри артефакта; заболевание может повториться, если его не изолировать от воды и/или кислорода.

Реакция

Первоначально медь окисляется до иона меди: (1) С → С ⁺ + и ⁻

Ион меди реагирует с ионом хлорида с образованием нерастворимой соли хлорида меди белого цвета : (2) Медь ⁺ + Cl ⁻ → CuCl

Хлорид меди реагирует с атмосферной влагой и кислородом с образованием зеленого соединения хлорида меди /гидроксида меди и соляной кислоты : (3) 4 CuCl + 4 H ₂ O + O ₂ → CuCl ₂ ·3 Cu(OH) ₂ + 2 HCl

Оставшаяся медь окисляется воздухом до иона меди: (4) Медь → Медь ⁺ + и ⁻

Ион меди реагирует с ионом хлорида в соляной кислоте с образованием нерастворимой соли хлорида меди белого цвета : (5) Медь ⁺ + Cl ⁻ → CuCl

Затем реакция повторяется из уравнения (3). Именно присутствие двух разных белых и зеленых солей приводит к нечеткому зеленому виду.

Уход

Первоначальное лечение может включать помещение объекта в высушивающую среду. Без воды реакция не может продолжаться. Однако повторное воздействие объекта даже на атмосферную воду может возобновить процесс. Бронзовая болезнь остается активной областью исследований в области консервации объектов.

Поверхность

Продолжительность: 39 секунд. 0:39

Образование безвредных неопознанных кристаллов карбоната натрия на древнеримской бронзовой монете, которую в течение четырех недель лечили раствором карбоната от бронзовой болезни, а затем несколько раз снимали и промывали. Видео было ускорено в десять раз от нормальной скорости.

Удаление хлоридов имеет важное значение. На практике это сначала предполагает физическую очистку (деревянной или даже металлической лопаткой) для удаления основной массы хлоридов, а затем химическую обработку. Одна из химических обработок — это замачивание объекта в 5% растворе сесквикарбоната натрия . Это служит для нейтрализации кислоты, которая разъедает металл, а также для преобразования реактивного хлорида меди в практически инертный оксид меди. Оксид может покрыть артефакт неприглядными, но безвредными черными пятнами или вообще потемнить металл.

Продолжительность замачивания может составлять от нескольких дней до недель или даже года для сильно загрязненных объектов. Сесквикарбонат может удалять медь из артефакта, поскольку он образует с медью комплексный ион . Любители сообщают, что патина может быть удалена с артефакта, но это происходит тогда, когда раствор кипятят, чтобы карбонатная промывка удаляла хлориды за несколько часов, а не длительная прохладная ванна, используемая профессиональными реставраторами.

замачивание в карбонате натрия , который не образует комплексный ион с медью и маловероятно влияет на патину, но действует медленнее, чем сесквикарбонат, или в водные растворы бензотриазола Также можно использовать . Карбонат по действию аналогичен сесквикарбонату. Бензотриазол не удаляет хлориды и не нейтрализует присутствующую кислоту, но действует как физический барьер для воды, кислорода и хлоридов, поэтому его можно использовать в качестве заключительного этапа во всех случаях, но в качестве первого или единственного этапа только в незначительных случаях.

Использование водопроводной воды для начального промывания карбонатами допустимо, поскольку содержание хлоридов в воде невелико по сравнению с содержанием, обнаруженным при растворении хлоридов из загрязненного артефакта в воде. Последующие промывки следует проводить дистиллированной водой, хотя хлор из хлорированной городской воды, скорее всего, испарится из водопроводной воды в течение 24 часов и, следовательно, не будет дальше загрязнять объект.

Неопознанные кристаллы карбоната натрия (белые), образовавшиеся на той же римской монете, лечившейся от бронзовой болезни. Зеленые массы на реверсе монеты представляют собой карбонат меди, образовавшийся в регионе, где бронзовая болезнь была наиболее распространена. Он будет физически удален, чтобы гарантировать удаление хлоридов перед дальнейшими усилиями по консервации. Фотографии были сделаны примерно через 20 минут после ополаскивания и высыхания поверхности.

Вместо промывки можно использовать электролиз, часто с карбонатом натрия в качестве электролита и мягкой или нержавеющей сталью в качестве анода. При этом ионы меди преобразуются в элементарную медь. Элементарная медь, выделившаяся из хлоридов, может повторно отложиться на артефакте в виде розоватого налета. На изготовление монеты может уйти всего несколько часов, тогда как на создание большого артефакта, такого как пушка, могут уйти месяцы.

После обработки образец следует хранить в сухом помещении и периодически проверять на предмет рецидива бронзовой болезни, поскольку длительное лечение не подтверждено.

Внутренний

Если ионы хлорида проникли за пределы поверхности, требуется более строгая обработка.

Обычно это предполагает замачивание в ацетоне для вытеснения воды из образца. Затем замачивание в растворе бензотриазола (БТА) в этаноле , чтобы хелатировать медь и сделать ее нереакционноспособной. Ямки и отверстия можно заполнить цинковым порошком, который затем закрашивают шеллаком цвета образца.

Профилактика

Воски, приготовленные с использованием БТА, коммерчески доступны, идея заключается в том, что БТА предотвратит любую реакцию, хелатируя поверхностную медь, а воск действует как физический барьер, снижающий воздействие воды, кислорода и хлоридов; но покрытие зараженного объекта воском не решит проблему. Хранение объекта в полностью сухой или бескислородной среде также предотвратит бронзовую болезнь, как и изоляция от контакта с хлоридами.

Ссылки

Дальнейшее чтение

• Скотт, Дэвид А. (февраль 2002 г.). Медь и бронза в искусстве: коррозия, красители, консервация . Институт консервации Гетти . ISBN  978-0892366385 .
• Селвин, Линдси (январь 2004 г.). Металлы и коррозия. Справочник для специалистов по консервации . Канадский институт охраны природы . ISBN  978-0662379843 .

Внешние ссылки

• «Критическая относительная влажность для появления «бронзовой болезни» в артефактах из меди и медных сплавов, загрязненных хлоридами» , e-conservationonline.com. Проверено 9 мая 2014 г.
• «Бронзовая болезнь: обзор некоторых химических проблем и роли относительной влажности» , Cool.conservation-us.org. Проверено 9 мая 2014 г.
• «Ник Картер: Дело о больной статуе» Бронзовая болезнь играет роль в раскрытии убийства. Сценарий Альфреда Бестера. Вышел в эфир 12 августа 1945 года.