一種用於古代鑄鐵文物保護的緩蝕劑的製作方法
2023-06-01 20:57:51 2
專利名稱：一種用於古代鑄鐵文物保護的緩蝕劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於緩蝕劑的研究，具體地說，涉及一種用於保護鑄鐵文物的緩蝕劑。
背景技術：
我國是世界上生產和製造鐵器最早的國家之一，鐵器貫穿了我國幾千年的歷史， 其中體現著我國各個時代文化、政治、軍事、生活等方面的特點，在研究歷史和科技發展方 面都起著重要的作用。但由於鐵極易在潮溼空氣中發生腐蝕，鐵質文物的保存與保護工作 一直是文物保護中的重點和難點。在鐵質文物保護中，緩蝕是至關重要的一步。採用緩蝕 劑進行緩蝕保護是一種常見有效的方法。目前鐵質文物常用的緩蝕劑主要有單寧酸和六偏 磷酸鈉等[郭嵐，王世雄，鐵器文物的緩蝕研究與處理實施。全國考古及文物保護化學學術 交流會論文集摘要，西安1989，20.]，但單寧酸會在鐵器表面形成紫黑色膜，較大地改變了 文物外觀。在工業上，鋼鐵的緩蝕研究已經有一百多年的歷史。現在，工業上已經有很成熟 的針對不同鋼鐵材料不同工業環境下的緩蝕配方[有關這方面的材料可參閱張天勝編， 緩蝕劑，北京化學工業出版社，2002]。鐵質文物保護中的傳統緩蝕劑也是從工業緩蝕劑 中借鑑來，研究並應用的。但是，鐵質文物中使用的緩蝕劑相對於工業緩蝕劑，還要求緩蝕 劑具有不改變文物外觀和無毒無汙染的特點[有關這方面的材料可以參閱1)郭宏，論「不 可改變原貌原則」的本質意義_兼論文物保護科學的文理交叉性.文物保護與考古科學， 2004(16) :60 64;2)宋迪生等，文物與化學.四川四川教育出版社，1992，9 11 ;3)侯 衛東，文物保護原則與方法論淺談.考古與文物，1995(6) :71 76.]。
發明內容
本發明是基於「十一五」國家科技支撐計劃項目課題「鐵質文物綜合保護技術研 究」(課題編號2006BAK20B03)的專利申請。本發明的目的在於提供一種用於鑄鐵文物保護的緩蝕劑，以期達到該緩蝕劑在起 到緩蝕作用同時，不改變文物外觀和無毒無汙染的目的。為實現上述目的，本發明提供的用於鑄鐵文物保護的緩蝕劑，含有乙醇 胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉，其中乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉之間為 1.0-2.0 8. 0-9. 0 2. 0-3. 0(摩爾比)，優選的摩爾比為 1. 5 8. 5 2. 3。本發明將乙醇胺與苯並三氮唑、葡萄糖酸鈉混合後，發生緩蝕協調作用，緩蝕效果 顯著提高，對模擬鑄鐵文物材質的Z30鑄鐵具有較好的緩蝕性。
圖1為Z30鑄鐵電極在不同緩蝕劑中的極化曲線。圖2A為未加緩蝕劑的Z30鑄鐵的掃描電鏡二次電子像。圖2B為未加緩蝕劑的Z30鑄鐵的掃描電鏡背散射電子像。
圖2C為加入緩蝕劑的Z30鑄鐵的掃描電鏡二次電子像。圖2D為加入緩蝕劑的Z30鑄鐵的掃描電鏡背散射電子像。
具體實施例方式根據鐵質文物的特殊性，本發明在工業緩蝕劑中篩選了幾種工業上研究應用已經 頗為成熟的緩蝕劑，用Z30鑄鐵模擬古代鑄鐵樣品，與本發明的緩蝕劑進行性能比較，並對 本發明的緩蝕劑其作用機理加以詳細說明。在古代鐵器的腐蝕中，cr會對鐵器的電化學反應起到極大的促進作用，同時 cr還可以加速點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕的進行，是影響鐵器腐蝕 速率最大的因素。因此，本發明選擇3. 5% NaCl溶液作為腐蝕環境，對不同緩蝕劑進行緩蝕 性能對比及分析(這裡所說的不同緩蝕劑包括公知的緩蝕劑和本發明提供的緩蝕劑)。一、實驗部分1、樣品由於我國古代的室外鐵器大多為鑄鐵器物(鐵錨等為鍛鐵)，因此本發明 以Z30鑄鐵模擬古代鐵器。Z30鑄鐵為50X 25X 2mm規格，其中C含量為3.3%，Si含量為 2. 8 3. 2%。1)採用失重法，將鑄鐵樣品在3. 5% NaCl溶液及加入緩蝕劑的3. 5% NaCl溶液中 懸掛浸泡168小時後取出，採用失重法的實驗結果如表1和表2所示。表1 空白樣(3. 5% NaCl溶液中)的失重結果 表2 在3. 5% NaCl溶液中加入緩蝕劑的失重結果 注表2中，序號1-1 1-3為1. 5mol/L濃度的乙醇胺，2-1 2_3為8. 5mmol/L 濃度的苯並三氮唑，3-1 3-3為2. 3mmol/L濃度的葡萄糖酸鈉，4-1 4-3為1. 5mol/L乙 醇胺+8. 5mmol/L苯並三氮唑+2. 3mmol/L葡萄糖酸鈉混合緩蝕劑。通過表1和表2的實驗數據得知，在3. 5% NaCl溶液中，乙醇胺、苯並三氮唑、葡萄 糖酸鈉都不同程度的對鑄鐵產生緩蝕性。乙醇胺的緩蝕效果最佳。而將這幾種緩蝕劑混合 後，緩蝕率達到90%以上，表明幾種緩蝕劑之間存在緩蝕協同作用，使緩蝕性增強。2)極化曲線法將Z30鑄鐵作為工作電極進行動電位掃描，得到動電位極化曲線。以電位V為y 軸，電流密度的對數lg I為x軸作圖。通過不同緩蝕劑的圖形曲線比較各種緩蝕劑的緩蝕 效果。以3. 5% NaCl溶液為介質，加入不同種類的緩蝕劑(極化曲線法所採用的不同種 類的緩蝕劑與失重法採用的相同)，混合液的總體積為250mL。將Z30鑄鐵做成lcmX lcm 正方形表面的工作電極。用600#、1000#的砂紙將電極表面打磨平整光滑後，再用丙酮除去 表面的油，去離子水衝洗乾淨。參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉬絲電極。掃描速度 2mV/s,掃描範圍為-0. 6 0. 6V。Z30鑄鐵在加入不同緩蝕劑的3. 5% NaCl溶液中的動電位掃描極化曲線見圖1。 Z30鑄鐵在空白溶液的自腐蝕電位為-0. 72753V，BTA的自腐蝕電位為_0. 63080V，PMP的自 腐蝕電位為-0. 65205V,乙醇胺的自腐蝕電位為-0. 51939V，BTA+乙醇胺+葡萄糖酸鈉的自 腐蝕電位為-0.47267V。加入緩蝕劑的陰極極化曲線與空白溶液的陰極曲線相近。而陽極 極化曲線變化較大，在相同電位下，電流均有不同程度減小，可見這幾種緩蝕劑均能抑制金屬的陽極溶解過程，屬於陽極型緩蝕劑。其中，乙醇胺溶液中的極化曲線在-0. 70000V左右 時開始出現鈍化峰，隨著電位的升高，腐蝕電流基本保持不變，在-0. 20000V左右時膜被擊 穿，發生破鈍化。而BTA+乙醇胺+葡萄糖酸鈉混合緩蝕劑中的極化曲線也在-0. 70000V左 右出現鈍化峰，且維鈍電流明顯降低了，這表明加入本發明的BTA和葡萄糖酸鈉能夠改善 乙醇胺對鑄鐵試樣的成膜效果，三者之間發生了緩蝕協同作用，使緩蝕率得到提高。3)掃描電鏡測試將Z30鑄鐵片打磨，衝洗，脫油，脫水，乾燥。具體操作步驟和失重法相同。將處理 後的鐵片分別懸掛浸泡在不同的緩蝕劑的3. 5% NaCl溶液中浸泡96個小時(掃描電鏡測 試方法中所採用的不同種類的緩蝕劑與失重法採用的相同)。將鐵片取出後，用去離子水衝 洗，脫水，吹風機吹乾後放入乾燥皿。通過掃描電鏡分析緩蝕前後的鐵片表面形貌。圖2A、圖2B為未加入緩蝕劑的Z30鑄鐵在3. 5% NaCl溶液中腐蝕168小時後的 掃描電鏡二次電子像和背散射電子像。圖2C、圖2D為加入BTA+乙醇胺+葡萄糖酸鈉混合 緩蝕劑的Z30鑄鐵在3. 5% NaCl溶液中腐蝕168小時後的掃描電鏡二次電子像和背散射電 子像。由加入緩蝕劑和空白樣圖片對比可見，加入本發明的緩蝕劑後的Z30鑄鐵在NaCl溶 液中的腐蝕程度明顯低於沒有加入緩蝕劑的。由上述三種測試方法的結果可以看出，苯並三氮唑、乙醇胺和葡萄糖酸鈉對於Z30 鑄鐵具有不同程度的緩蝕效果。其中乙醇胺的緩蝕效果最好。而將乙醇胺與苯並三氮唑、葡 萄糖酸鈉混合後，發生緩蝕協調作用，緩蝕效果顯著提高，對Z30鑄鐵具有較好的緩蝕性。
權利要求
一種用於鑄鐵文物保護的緩蝕劑，含有乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉，其中乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉之間的摩爾比為1.0-2.0∶8.0-9.0∶2.0-3.0。
2.如權利要求1所述的緩蝕劑，其中，乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉之間的摩爾比 為 1. 5 8. 5 2. 3。
全文摘要
一種用於鑄鐵文物保護的緩蝕劑，含有乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉，其中乙醇胺、苯並三氮唑和葡萄糖酸鈉之間的比例為1.0-2.0∶8.0-9.0∶2.0-3.0(摩爾比)。本發明將乙醇胺與苯並三氮唑、葡萄糖酸鈉混合後，發生緩蝕協調作用，緩蝕效果顯著提高，對模擬古代鑄鐵材質的Z30鑄鐵具有較好的緩蝕性。
文檔編號C23F11/14GK101857956SQ20091013123
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月10日 優先權日2009年4月10日
發明者李園, 馬清林 申請人:中國文化遺產研究院