CN108456892A - 一种带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法 - Google Patents

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张瑜瑾
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Abstract

本发明公开了一种带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，该方法以钼酸铵和硝酸银的混合水溶液作为水相、环己烷作为油相，以聚氧乙烯蓖麻油和司班‑80复配为表面活性剂，乙醇、正丁醇、异丁醇或正戊醇为助表面活性剂，制成反相微乳液，然后将带锈铁质文物浸泡在该反相微乳液中，直至铁质文物上的氯离子清除。本发明方法能够有效脱除铁质文物中的活性氯离子，而且在脱盐过程中，反相微乳液中的钼酸根离子在铁质文物表面缓慢地形成致密保护膜，同时实现了对铁质文物的缓蚀保护处理。

Description

一种带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法
技术领域
本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种针对带锈铁质文物的一步法脱盐和缓蚀方法。
背景技术
带锈铁质文物腐蚀是一个复杂的电化学过程，腐蚀形态主要是不均匀腐蚀，氯离子被认为是铁器发生腐蚀的主要原因之一。由于氯离子离子半径小，电负性较强，因而其吸附性和扩散穿透力极强，具有活化金属钝化膜的作用，是金属腐蚀的促进剂。铁质文物表面腐蚀产物具有一定吸湿性，如果不进行相应的缓蚀保护处理，很容易在大气环境下腐蚀殆尽。因此，脱盐、缓蚀和封护等保护处理一直是铁质文物研究的重点内容。以往的文献报道中，铁质文物的脱盐和缓蚀处理是独立进行和分步骤进行的，而且在脱盐和缓蚀过程中采用的都是水溶液进行处理，极易产生电化学腐蚀，水分子与氧气的存在使得铁被氧化成氢氧化铁，分解后形成铁锈，电化学腐蚀是造成铁质文物腐蚀的重要原因，这对铁质文物的保护是非常不利的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，该方法基于反相微乳液中“微反应池”的结构特点，避免了铁质文物与水的直接接触，实现对铁质文物中活性氯离子高效去除同时，在铁质文物表面生成致密的保护膜达到抑制或者减缓文物继续劣化的缓蚀作用。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：将带锈铁质文物浸泡于反相微乳液中，浸泡10～12小时后，更换反相微乳液，直至铁质文物上的氯离子清除，其中所述的反相微乳液由油相、水相、复配表面活性剂、助表面活性剂组成，其中油相为环己烷，水相为0.1～1mol/L硝酸银水溶液和0.1～1mol/L钼酸铵水溶液的混合液，且混合液中硝酸银和钼酸铵的浓度均不小于0.05mol/L，复配表面活性剂的体积百分比组成为：聚氧乙烯蓖麻油55％～65％、司班-80 35％～45％，助表面活性剂为乙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇中的任意一种，助表面活性剂与复配表面活性剂的体积比为1:1～2，水相的加入量为油相体积的1％～3％，复配表面活性剂的加入量为油相体积的0.5％～2％，助表面活性剂的加入量为油相体积的1％～2％。
上述的反相微乳液中，优选水相为0.75～1mol/L硝酸银水溶液和0.75～1mol/L钼酸铵水溶液体积比为1:1的混合液。
上述的反相微乳液中，优选水相的加入量为油相体积的3％，复配表面活性剂的加入量为油相体积的1％，助表面活性剂的加入量为油相体积的1％。
上述的复配表面活性剂的质量百分比组成优选：聚氧乙烯蓖麻油60％、司班-8040％。
上述复配表面活性剂与助表面活性剂的质量比优选为1:2。
上述的助表面活性剂优选乙醇。
本发明采用反相微乳液体系，以硝酸银和钼酸铵水溶液作为水相，能够渗入到带锈铁质文物的盐层内，有效去除活性氯离子，还能在锈层表面形成致密的保护膜，一步法达到脱盐和缓蚀效果的同时，克服了水溶液脱盐和缓蚀易发生电化学腐蚀的缺点，抑制基体进一步腐蚀，缩短了保护周期，提高了保护效率，在带锈铁质文物保护领域具有重要的应用价值。
附图说明
图1是实施例1中带锈铁钱一步法脱盐和缓蚀处理前后的动电位极化曲线。
图2是实施例2中带锈铁钱一步法脱盐和缓蚀处理前后的动电位极化曲线。
图3是实施例3中灰口铸铁一步法脱盐和缓蚀处理前后动电位极化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将0.6mL聚氧乙烯蓖麻油和0.4mL司班-80混合均匀，然后加入2.0mL乙醇，混合均匀，所得混合物加入100mL环己烷中，在30℃恒温搅拌状态下，逐滴加入1.5mL 1mol/L的硝酸银水溶液和1.5mL1mol/L的钼酸铵水溶液，形成白色透明状反相微乳液。将表面带有土壤锈蚀的出土铁钱浸泡于所得反相微乳液中，室温浸泡12小时后，更换反相微乳液再浸泡12小时。
实施例2
将0.6mL聚氧乙烯蓖麻油和0.4mL司班-80混合均匀，然后加入2.0mL乙醇，混合均匀，所得混合物加入100mL环己烷中，在30℃恒温搅拌状态下，逐滴加入0.75mL1mol/L的硝酸银水溶液和0.75mL 1mol/L的钼酸铵水溶液，形成白色透明状反相微乳液。将表面带有土壤锈蚀的出土铁钱浸泡于所得反相微乳液中，室温浸泡12小时后，更换反相微乳液再浸泡12小时。
实施例3
将0.6mL聚氧乙烯蓖麻油和0.4mL司班-80混合均匀，然后加入2.0mL乙醇，混合均匀，所得混合物加入100mL环己烷中，在30℃恒温搅拌状态下，逐滴加入1.5mL 1mol/L的硝酸银水溶液和1.5mL 1mol/L的钼酸铵水溶液，形成白色透明状反相微乳液。将规格为10cm×10cm×0.2cm的灰口铸铁样片浸泡于所得反相微乳液中，室温浸泡12小时后，更换反相微乳液再浸泡12小时。
对上述实施例1～3处理前后的样品进行XRF测试，测试结果见表1及图1～3。
表1实施例1～2样品处理前后的XRF数据
从表1的XRF数据中氯离子含量来看，本发明方法能够有效地去除铁钱锈层的活性氯离子，大大地降低氯离子浓度，从而起到抑制氯离子腐蚀发生的作用。从图1～3的动电位极化曲线中来看，腐蚀电位明显正移，相比较未处理样品具有一定抗腐蚀能力，这表明经过处理的铁质文物表面形成一层保护膜。此外，图1和图2中阳极的Tafel曲线的斜率显著增大，意味着金属离子需要克服更大的势垒才能从金属表面转入溶液中，说明本发明方法具有良好的缓蚀效果。图3是灰口铸铁对比样品的动电位极化曲线，腐蚀电位正移量相对于前者明显减少，这也充分说明本发明方法对于带锈铁质文物具有显著缓释效果。同时，图1和图2中阴极和阳极极化曲线可以看出，其腐蚀机理主要以抑制阳极为主，这应该是与Fe2+结合吸附在阳极区域，抑制了阳极反应。

Claims (6)

1.一种带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：将带锈铁质文物浸泡于反相微乳液中，浸泡10～12小时后，更换反相微乳液，直至铁质文物上的氯离子清除；
上述的反相微乳液由油相、水相、复配表面活性剂、助表面活性剂组成，其中油相为环己烷，水相为0.1～1mol/L硝酸银水溶液和0.1～1mol/L钼酸铵水溶液的混合液，且混合液中硝酸银和钼酸铵的浓度均不小于0.05mol/L，复配表面活性剂的体积百分比组成为：聚氧乙烯蓖麻油55％～65％、司班-80 35％～45％，助表面活性剂为乙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇中的任意一种，助表面活性剂与复配表面活性剂的体积比为1:1～2，水相的加入量为油相体积的1％～3％，复配表面活性剂的加入量为油相体积的0.5％～2％，助表面活性剂的加入量为油相体积的1％～2％。
2.根据权利要求1所述的带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：所述水相为0.75～1mol/L硝酸银水溶液和0.75～1mol/L钼酸铵水溶液体积比为1:1的混合液。
3.根据权利要求1或2所述的带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：所述水相的加入量为油相体积的3％，复配表面活性剂的加入量为油相体积的1％，助表面活性剂的加入量为油相体积的1％。
4.根据权利要求1或2所述的带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：所述复配表面活性剂的质量百分比组成为聚氧乙烯蓖麻油60％、司班-8040％。
5.根据权利要求1或2所述的带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：所述复配表面活性剂与助表面活性剂的质量比为1:2。
6.根据权利要求1或2所述的带锈铁质文物一步法脱盐和缓蚀的方法，其特征在于：所述助表面活性剂为乙醇。
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