CN106319531A - 一种青铜铜鼓的防腐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种青铜铜鼓的防腐方法，属于金属制品的防腐技术领域。所述方法包括以下步骤：(1)将铜鼓先用软毛刷刷拭表面，然后用氮气反复吹洗表面，去除灰尘、颗粒以及有害粉状锈；(2)用清洁剂溶液去除铜鼓表面油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗；(3)将铜鼓放在植酸溶液浸泡后捞起沥干；(4)将铜鼓放入真空烘箱中烘烤；(5)重复步骤(3)(4)2～4次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。本发明提供一种在将特定的缓蚀剂植酸，将植酸分子自组装在金属表面上，形成致密、有序的单分子膜，它可以阻挡环境介质对铜鼓上的未腐蚀的铜金属的侵蚀，保护基底金属免遭腐蚀，在铜鼓表面形成一层防止腐蚀的自组装单分子阻蚀膜。

Description

一种青铜铜鼓的防腐方法
【技术领域】
本发明涉及金属制品防腐技术领域，具体涉及一种青铜铜鼓的防腐方法。
【背景技术】
青铜时代是人类利用金属的第一个时代，在考古学上标志着人类文化发展的一个重要阶段。青铜器具有极高的历史价值、艺术价值和科学价值。然而，由于青铜材料本身在潮湿空气中易发生腐蚀，加之古代青铜器经历了数千年的漫长岁月，所处的环境复杂多样，致使这些珍贵的文物遭受了不可逆转的损伤。因此，确立有效地保护方法是馆藏珍贵青铜文物保护方面所面临的需求和共性问题。
近些年来，在金属材料表面构筑超疏水薄膜用以增加金属的抗腐蚀能力得到广泛的关注及研究。金属腐蚀是金属在环境中的腐蚀介质发生作用而使金属成为氧化状态的热力学自发过程。据报道，每年由于金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5～2.4％。为了减缓金属腐蚀或防止金属腐蚀，采用涂层保护的方法是防腐蚀方法中应用最广泛也是最有效的措施。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种青铜铜鼓的防腐方法，本发明通过简单有效的一步溶液自组装生长法，提供一种在将特定的缓蚀剂植酸，将植酸分子自组装在金属表面上，形成致密、有序的单分子膜，它可以阻挡环境介质对铜鼓上的未腐蚀的铜金属的侵蚀，保护基底金属免遭腐蚀，也能在铜鼓表面形成一层防止腐蚀的自组装单分子阻蚀膜。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1、一种青铜铜鼓的防腐方法，具有以下过程和步骤：
(1)将青铜铜鼓先用软毛刷轻轻刷拭表面，然后用干燥的氮气反复吹洗表面，去除青铜表面的灰尘、颗粒以及有害粉状锈；
(2)将经过步骤(1)处理的铜鼓用清洁剂溶液去除表面的油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗3～5次，清洁剂溶液的温度在40～60℃；
(3)将步骤(2)洗净的铜鼓放在植酸溶液浸泡8～12h后捞起沥干；
(4)将步骤(3)浸泡好的铜鼓放入真空烘箱中烘烤10～20h后取出冷却至室温；
(5)重复步骤(3)(4)2～4次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。
本发明所用清洁剂为硬脂酸、F127表面活性剂或十二烷基苯磺酸钠中的一种，且清洁剂与水的质量比为1:20～1:40。
本发明所用植酸溶液的浓度为0.1～0.2mol/L，浸泡的温度为40～60℃，植酸溶液的溶剂为去离子水、乙醇或丙酮中的一种。
本发明所用烘箱的烘烤温度为70～100℃，真空度为-0.06～-0.1KPa；真空烘烤时，每隔3小时向真空烘箱内通入干燥的氮气，然后重新抽负压至真空度为-0.06～-0.1KPa。
本发明用植酸溶液浸泡铜鼓，主要因为植酸分子结构中有能同金属配合地24个氧原子、12个羟基和6个磷酸基；6个磷酸基只有1个处于a位，其他5个均在e位上，其中有4个磷酸基处于同一平面上，所以植酸易溶于水，表现较强的酸性。植酸是一种少见的金属螯合剂，在水溶液中易发生电离出氢离子，电离后带负电荷，当金属与其接触时，金属易失去电子而带正荷。又由于植酸分子具有6个磷酸基，每个磷酸基中的氧原子都可以作为配位原子和金属离子进行螯合，故其极易与金属表面呈正电性的金属离子结合，在金属表面发生化学吸附，用金属结合形成很稳定的络合物。植酸分子通过-P＝0磷酸基在铜鼓表面形成一层致密的单分子保护膜，它能有效地阻止O2等进入金属表面，从而减缓了铜鼓的腐蚀。植酸由于具有独特的分子结构及理化性质，而且具有天然毒特性，可以被用来作为缓蚀剂。植酸最有使用价值的是其特殊功能，它与Fe3+、Cn2+、Ni2+、Zn2+等金属离子有着特别强的螯合能力，形成螯合物附着在金属表面阻步金属的腐蚀。因此植酸可作为一种较理想的绿色环保型缓蚀剂。
本发明反复浸泡植酸溶液反复抽真空烘烤，可以使铜鼓表面微孔中的空气抽出，植酸分子可以顺利进入微孔与微孔表面的铜反应，形成保护层，以保证铜鼓每个点都能有效得到铜的植酸螯合物的保护，防止进一步腐蚀。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明利用植酸与铜鼓表面的铜发生螯合反应形成致密、有序的单分子膜，它可以阻挡环境介质对铜鼓上的未腐蚀的铜金属的侵蚀，保护基底金属免遭腐蚀，同时利用真空烘烤的方法和反复浸泡植酸溶液，可以使铜鼓微孔中的空气析出，更有利于植酸与微孔中的铜螯合，使保护层覆盖更致密。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式做进一步的说明。
实施例1
一种青铜铜鼓的防腐方法，具有以下过程和步骤：
(1)将青铜铜鼓先用软毛刷轻轻刷拭表面，然后用干燥的氮气反复吹洗表面，去除青铜表面的灰尘、颗粒以及有害粉状锈；
(2)将经过步骤(1)处理的铜鼓用硬脂酸溶液去除表面的油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗3次，硬脂酸溶液的温度在40℃；
(3)将步骤(2)洗净的铜鼓放在植酸溶液浸泡8h后捞起沥干；
(4)将步骤(3)浸泡好的铜鼓放入真空烘箱中烘烤10h后取出冷却至室温；
(5)重复步骤(3)(4)2次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。
其中，硬脂酸与水的质量比为1:20。植酸溶液的浓度为0.1mol/L，浸泡的温度为40℃，植酸溶液的溶剂为去离子水。
另外，烘箱的烘烤温度为70℃，真空度为-0.06KPa；真空烘烤时，每隔3小时向真空烘箱内通入干燥的氮气，然后重新抽负压至真空度为-0.06KPa。
实施例2
一种青铜铜鼓的防腐方法，具有以下过程和步骤：
(1)将青铜铜鼓先用软毛刷轻轻刷拭表面，然后用干燥的氮气反复吹洗表面，去除青铜表面的灰尘、颗粒以及有害粉状锈；
(2)将经过步骤(1)处理的铜鼓用F127表面活性剂溶液去除表面的油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗5次，F127表面活性剂溶液的温度在60℃；
(3)将步骤(2)洗净的铜鼓放在植酸溶液浸泡12h后捞起沥干；
(4)将步骤(3)浸泡好的铜鼓放入真空烘箱中烘烤20h后取出冷却至室温；
(5)重复步骤(3)(4)4次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。
其中，F127表面活性剂与水的质量比为1:40。植酸溶液的浓度为0.2mol/L，浸泡的温度为60℃，植酸溶液的溶剂为乙醇。
另外，烘箱的烘烤温度为100℃，真空度为-0.1KPa；真空烘烤时，每隔3小时向真空烘箱内通入干燥的氮气，然后重新抽负压至真空度为-0.1KPa。
实施例3
一种青铜铜鼓的防腐方法，具有以下过程和步骤：
(1)将青铜铜鼓先用软毛刷轻轻刷拭表面，然后用干燥的氮气反复吹洗表面，去除青铜表面的灰尘、颗粒以及有害粉状锈；
(2)将经过步骤(1)处理的铜鼓用十二烷基苯磺酸钠溶液去除表面的油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗4次，十二烷基苯磺酸钠溶液的温度在50℃；
(3)将步骤(2)洗净的铜鼓放在植酸溶液浸泡10h后捞起沥干；
(4)将步骤(3)浸泡好的铜鼓放入真空烘箱中烘烤15h后取出冷却至室温；
(5)重复步骤(3)(4)3次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。
其中，十二烷基苯磺酸钠与水的质量比为1:30。植酸溶液的浓度为0.15mol/L，浸泡的温度为50℃，植酸溶液的溶剂为去离子水、乙醇或丙酮中的一种。
另外，烘箱的烘烤温度为80℃，真空度为-0.08KPa；真空烘烤时，每隔3小时向真空烘箱内通入干燥的氮气，然后重新抽负压至真空度为-0.08KPa。
验证实施例
本实施例的具体步骤如下：
(1)准备好实验电解液：实验电解液为3％NaCl溶液。
(2)青铜电极的准备：把与实施例1步骤(2)中处理好的铜鼓相同的青铜片作为电极。其工作面为2cm2，非工作面用环氧树脂涂封；电极先经净化处理，再经氧化还原处理，随后在3％的NaCl溶液中-0.20mV下极化处理120S，再在-0.5mV下极化处理60S，之后立即浸入0.1mol/L的植酸自组装溶液中，组装不同时间，在青铜电极表面得到不同厚度的自组装膜。
(3)电化学体系的构成：采用电解池的三电极体系，以青铜片电极为工作电极，辅助电极为铂电极，参比电极为双液极饱和甘汞电极。
(4)采用的测量仪器:交流阻抗和极化曲线的测定仪器为：Solartron-1287能恒电位仪，Solartron-1255B频响分析仪。交流阻抗的测试频率为0.005Hz～100KHz；正弦电势扰动为5mV；极化曲线法的扫描速率为1mV/S；扫描电位为-0.65V～-0.05V。
验证效果：
青铜电极在植酸自组装液中组装不同时间后在3％NaCl溶液中的极化曲线，其相关的电化学数据，即腐蚀电位Ecoor、腐蚀电流密度Icoor如下表1所示：
表1不同组装时间的自铜电极在3％Nacl溶液中的Ecoor和Icoor
从表1可知，在3％NaCl溶液空的试验时青铜的腐蚀电流密度为51.28μA/cm2，在植酸形成膜组装0.5h后腐蚀电流密度明显降低，为19.95μA/cm2；组装6h后腐蚀电流密度大大降低，为7.761μA/cm2，说明植酸自组装单分子膜对3％NaCl溶液中的青铜有明显的缓蚀效果。组装12h趋于稳定，：说明本发明利用植酸与铜鼓表面的铜发生螯合反应形成致密、有序的单分子膜，它可以阻挡环境介质对铜鼓上的未腐蚀的铜金属的侵蚀，保护基底金属免遭腐蚀，具有较好的应用价值。

Claims (6)

1.一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于，具有以下过程和步骤：
(1)将青铜铜鼓先用软毛刷轻轻刷拭表面，然后用干燥的氮气反复吹洗表面，去除青铜表面的灰尘、颗粒以及有害粉状锈；
(2)将经过步骤(1)处理的铜鼓用清洁剂溶液去除表面的油污，再用去离子水反复将铜鼓表面冲洗3～5次，清洁剂溶液的温度在40～60℃；
(3)将步骤(2)洗净的铜鼓放在植酸溶液浸泡8～12h后捞起沥干；
(4)将步骤(3)浸泡好的铜鼓放入真空烘箱中烘烤10～20h后取出冷却至室温；
(5)重复步骤(3)(4)2～4次后，最后用乙醇清洗铜鼓表面即可。
2.根据权利要求1所述一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于：所述清洁剂为硬脂酸、F127表面活性剂或十二烷基苯磺酸钠中的一种，且清洁剂与水的质量比为1:20～1:40。
3.根据权利要求1所述一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于：所述植酸溶液的浓度为0.1～0.2mol/L，浸泡的温度为40～60℃。
4.根据权利要求1所述一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于：所述植酸溶液的溶剂为去离子水、乙醇或丙酮中的一种。
5.根据权利要求1所述一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于：所述烘箱的烘烤温度为70～100℃，真空度为-0.06～-0.1KPa。
6.根据权利要求1所述一种青铜铜鼓的防腐方法，其特征在于：真空烘烤时，每隔3小时向真空烘箱内通入干燥的氮气，然后重新抽负压至真空度为-0.06～-0.1KPa。
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