典型有机酸性污染物对青铜文物材料的腐蚀行为及影响研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ankang1991
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青铜文物具有极高的艺术价值和人文价值,青铜文化展现了我国古代能工巧匠的智慧与社会的高度文明。但是,空气中的有机酸性气体会对青铜文物造成腐蚀和损坏,而这种腐蚀常常为人所忽略。研究有机酸对青铜的腐蚀行为,可以为博物馆青铜文物的储藏和保护提供参考。本文采用了薄层液膜法和模拟暴露环境室内加速腐蚀实验两种方法,通过电化学测试(EIS和Tafel),考察了青铜试样在有机酸性污染物中不同厚度液膜下的电化学腐蚀行为,并结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测定了腐蚀产物的表面形貌与组成成分,并对各不同条件下的结果进行比较分析,以此研究了不同青铜试样在有机酸性污染物中的腐蚀行为和规律。在有机酸溶液中,裸青铜与带Cu2O锈青铜在甲酸溶液中的腐蚀速率整体大于在乙酸溶液中的,裸青铜与带Cu2O锈青铜的腐蚀速率相差不大,带CuCl锈青铜的腐蚀速率最快。对于裸青铜来说,在有机酸中的腐蚀速率和液膜厚度成正比,液膜越厚,腐蚀越快。对于带Cu2O锈青铜来说,在液膜厚度为200μm左右处腐蚀最快,达到临界厚度。带CuCl锈青铜在液膜厚度为150μm左右处腐蚀速率最快。另外,由于甲酸、乙酸都是属于弱电解质,青铜试样在本体溶液中的腐蚀速率明显大于在带有薄层液膜时的腐蚀速率。裸青铜和带Cu2O锈青铜在含甲酸、乙酸的大气模拟腐蚀液中比在空白大气模拟腐蚀液中腐蚀得更严重。在含甲酸的大气模拟腐蚀液中,裸青铜的腐蚀速率最慢,带Cu2O锈青铜和带CuCl锈青铜的腐蚀速率都很快,而在含乙酸的大气模拟腐蚀液中,带Cu2O锈青铜的腐蚀速率最慢,带CuCl锈青铜最快,说明H+浓度对带Cu2O锈青铜影响最大,同时,H+浓度对带CuCl锈青铜的影响最小,同时,带CuCl锈青铜属于有害锈,会加速青铜基体的腐蚀。裸青铜在两种溶液中的临界厚度为200μm左右。带Cu2O锈青铜在液膜极薄时,腐蚀速率很小,在其他薄层液膜厚度时,腐蚀速率接近。对于带CuCl锈青铜来说,腐蚀速率随着液膜的增厚而减小。对不同青铜试样的表面腐蚀产物分析表明,裸青铜与带Cu2O锈青铜在有机酸中的最终腐蚀产物主要是氧化亚铜和相应的铜的羧酸盐,带CuCl锈青铜的腐蚀产物主要是碱式氯化铜。同时,对青铜文物残片的研究表明,大气中的有机酸性污染物会对青铜文物会造成腐蚀破坏,研究有机酸性气体对青铜的腐蚀行为对青铜文物的保护具有重要的理论指导意义和价值。
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