Dr Biborski
Konserwacja zabytków archeologicznych
(metalowych)
Konserwacja
à polega na zatrzymaniu procesu niszczenia(korozji), usunięcia jej przyczyny, przywróceniu w miarę możliwości pierwotnego wyglądu obiektu i zabezpieczeniu go przed agresywnym działaniem otoczenia
à jest nauką interdyscyplinarną, adaptującą współczesne zdobycze nauki do swych celów
à działania konserwatorskie można podzielić na konserwacją pasywną i konserwację aktywną
Podstawowe zasady konserwacji
à zachowanie autentyzmu, wartości artystycznej i dokumentalnej konserwowanego dzieła
à świadoma odpowiedzialność za prowadzone prace
à działanie wg zasady ‘Primum non nocere’
Program konserwatorski powinien obejmować:
1. Badania naukowe nad technologią wykonania obiektów zabytkowych i w związku z tym wykorzystanie innych dyscyplin naukowych jak np. fizyki, chemii, materiałoznawstwa, technologii, geologii, nauk przyrodniczych
2. Odpowiednie prowadzenie procesu konserwatorskiego
a) wybór metody konserwacji
b) wykonanie dokumentacji konserwatorskiej, opisowej i fotograficznej, załączenie wyników badań;
Proces konserwacji musi być odwracalny
Historia konserwacji
à człowiek i dzieło sztuki
S. Sawicki ‘Papirusy tebańskie’ à antyczne źródło wiedzy o technikach artystycznych
Teofil Prezbiter ‘Diversarium Artium Schedula’ à rozprawa średniowieczna
Zainteresowanie konserwacją przypada na XIX w.
v Wojny Napoleońskie
v na początku XX wieku konserwatorzy jako tacy nie istnieją – są tylko różni rzemieślnicy (~obrazy konserwowane głównie przez malarzy)
v potem przy ASP powstają katedry konserwacji
Podstawy zjawisk korozyjnych
korozja = patyna
- szlachetna (nie powoduje żadnych zniszczeń)
- złośliwa (powoduje dalsze zniszczenia)
Korozja à zespół procesów niszczących, min. fizycznych i chemicznych, które powodują zmiany nie tylko na powierzchni ale i w strukturze zabytków. W wyniku korozji zmienia się stan i własności metali. Występuje zjawisko dążenia metalu do stanu pierwotnego(do rudy – dotyczy metali reagujących - ulegających korozji), najmniej aktywnego tj. do stanu równowagi chemicznej
Metalurgia
Wytwarzanie
Korozja
Rodzaje korozji
à ogólna (tlenki na powierzchni)
à wżerowa (warstwy tlenku siarki)
à międzykrystaliczna
à warstwowa
à selektywna (często na łączeniach różnych metali)
àgrafityczna
à korozyjne pękanie naprężniowe
à zmęczeniowa
à szczelinowa
à osadowa
Procesy fizyczne:
à naturalne starzenie się
à uszkodzenia mechaniczne
à działania światła (srebro ciemnieje pod wpływem światła à tlenu)
à działanie temperatury
Procesy chemiczne:
àdziałanie czynników chemicznych, tj. roztworów i gazów. Np. na skutek działania kwasów lub zasad na metale powstają związki soli. W przypadku działania tlenu powstaje zjawisko utleniania. Procesowi temu nie towarzyszy zjawisko powstawania prądu elektrycznego.
Procesy elektrochemiczne:
à ten typ korozji, której towarzyszy zjawisko powstawania prądu elektrycznego. Może powstać w oparciu o zjawisko związane z występowaniem szeregu napięciowego metali. Pozwala przewidzieć odporność korozyjną. Szereg potencjałów wyraża kolejność, w której metale wykazują zdolność do wypierania się nawzajem z roztworów. Im dalej leżą od siebie, tym większe wypieranie metalu o wyższym napięciu przez metal o niższym napięciu.
Korozja biologiczna
à oddziaływanie na zabytki organizmów żywych np. grzybów, bakterii, roślin i zwierząt;
Korozja ziemna
à jest poniekąd sumą wszystkich zachodzących w niej procesów niszczących
à mamy tu do czynienia z większością zjawisk korozyjnych, np. chemiczną, elektrochemiczną, biologiczną itd.
Korozja wodna (morska)
à podobnie jak w przypadku ziemnej jest wielowektorowa. Zachodzą tam przede wszystkim procesy chemiczne i elektrochemiczne
à chlor --. Największy stymulator korozji à chlorek sodu
Działania przygotowujące obiekty metalowe do konserwacji
wynik zabiegów konserwatorskich zależy od właściwego wyboru metody konserwacji. Zatem przed konserwacją należy zabytek poddać kompletnym badaniom diagnostycznym
Powinny one określić:
1) stan zachowania zabytku
2) jego pierwotną formę
3) skład chemiczny metalu
4) grubość i charakter patyny
5) skład chemiczny produktów korozji
W razie konieczności należy przeprowadzić badanie o charakterze nieniszczącym tj. obserwacje makro i mikroskopowe, defektoskopię rentgenowską, magnetyczną, ultradźwiękową, spektografię, absorbcję atomową, itp. Czasem jednak konieczne jest pobranie próbek – należy wybrać odpowiednie miejsce i zabezpieczyć zabytek po jej pobraniu.
1) metody mikro i makroskopowe
2) spektometria rentgenowska i laserowa
3) badania twardości i mikrotwardości
àdefektoskopia magnetyczna à dotyczy głównie przedmiotów z żelaza. Umieszcza się je między magnesami i przepuszcza prąd à na wykresie widać czy przedmiot ma strukturę ciągłą, nieuszkodzoną àwtedy na wykresie jest jedna linia à obraz jest zróżnicowany gdy przedmiot jest uszkodzony
à metoda ultradźwiękowa à można stosować do różnych metali, wiązka ultradźwiękowa na zdrowym metalu się załamuje, na patynie przeleci;
è miejsce pobrania próbki należy oznaczyć i opisać
è mikropolerka à do wykonywania zgładów. Im większe powiększenie tym lepiej próbka musi być wygładzona
Podstawowe procesy konserwatorskie
1) metody mechaniczne
2) metody chemiczne
3) metody redukcyjne
v elektrochemiczne
v elektrolityczne
v termiczne
4) metody fizyczne
Wybór metody oczyszczania metalowych obiektów zabytkowych
v zastosowanie metody nie może powodować zniszczenia metalu ani innych materiałów jeśli takowe występują
v każdy obiekt wymaga odpowiedniego odrębnego traktowania, a zakres prac, wybór metody i środków zależą od rodzaju obiektu i stopnia jego zachowania, składu stopu, techniki wykonania, charakteru produktów korozji i przyczyny ich powstania
Metody mechaniczne
Ten etap konserwacji polega na zdejmowaniu nawarstwień korozyjnych ręcznych narzędzi i mechanicznych urządzeń
à np turbina o regulowanych obrotach (0-30 tyś obr/min) à najważniejszy element : wymienne końcówki – tarczki diamentowe, wiertła, szczotki z cienkich drutów stalowych, mosiężnych czy odpowiednio spreparowanych plastikowych, z włosia itp;
à mikrogumki, pędzle, igły, skalpele i aparaty ultradźwiękowe(fala ultradźwiękowa uderza w powierzchnię zabytku i kruszy patynę), maszynka do piaskowania (wyrzucanie piasku pociskiem)
Metody chemiczne
mają na celu rozpuszczenie i usunięcie warstw korozji z obiektów o dobrze zachowanym rdzeniu metalicznym lub zatrzymanie i ustabilizowanie procesów korozyjnych zachodzących w obiektach o częściowo zachowanym rdzeniu. Stosuje się kwasy, zasady i środki kompleksujące. Działania tych środków powinny prowadzić do rozpuszczenia warstw korozji przy minimalnym rozpuszczeniu metalu. W tym celu do roztworów dodaje się inhibitory. Są to substancje typu amin(anion? Bezsens nie mogę odczytać ;/), pochodnych mocznika, tiomocznika a także aldehydy, ketony i kwasy karboksylowe. Inhibitory hamują rozpuszczanie metalu.
W przypadku obiektów silnie zmineralizowanych lub o minimalnie zachowanym rdzeniu metalicznym poddaje się je procesowi stabilizacji produktów korozji. Proces ten polega na zastosowaniu takich związków chemicznych które powodują powstanie na powierzchni zabytku nierozpuszczalnych warstw.
po przeprowadzonych zabiegach chemicznych przeprowadza się kąpiele zobojętniające w celu usunięcia resztek aktywnych środków chemicznych użytych w konserwacji
w zależności od stopnia zachowania i potrzeb stosujemy różne rodzaje metod chemicznych, w tym:
a) najczęściej kąpiele w roztworach
b) stosowanie past będących nośnikami aktywnych środków chemicznych
à patynę można rozpuścić (kwasem ortofosforowym) lub ustabilizować (roztworem na bazie taniny)
Metody redukcyjne
a) elektrochemiczne
b) elektrolityczne
c) termiczne
à W tych metodach czynnikiem ułatwiającym oczyszczanie jest najczęściej gazowy wodór wydzielający się podczas zachodzącej redukcji. Działanie wodoru polega na mechanicznym spulchnieniu i XXXX produktów korozji. Także i w tym przypadku może zachodzić zjawisko korozji wtórnej wodorowej.
a) w redukcji elektrochemicznej skorodowany obiekt jest elektrodą zwartego ogniwa elektrycznego na którym wydziela się wodór. Drugą elektrodą jest metal o bardziej ujemnym potencjale niż metal zabytku – najczęściej cynk i glin. Metodę można stosować selektywnie à można posypać pewne miejsca proszkiem cynkowym i polać wodorotlenkiem sodu
b) w redukcji elektrolitycznej wykorzystywane jest zjawisko przepływu prądu elektrycznego przez elektrolit. Najważniejszym czynnikiem jest natężenie prądu (2-20 amperów); elektrolitem jest najczęściej roztwór kwasów, soli lub zasad. Przy redukcji katodowej wydziela się wodór a przy redukcji anodowej tlen.
c) Przedmioty (głównie z żelaza) są traktowane tzw. żywym płomieniem è wyciągnięcie z powierzchni spatynowanej tlenu è zmienia się wartościowość patyny i zeszczotkowuje się ją. Niebezpieczne gdy przedmiot wykonany jest z wielu części : w patynie jest para wodna à dochodzi do mikrowybuchów à nie poleca się jej
Metody fizyczne
a) metoda z zastosowaniem ultradźwięków (myjka ultradźwiękowa) à bardziej pomocnicza
b) metoda obróbki plazmowej
à plazma to bardzo silnie lub całkowicie zjonizowany gaz (zjawisko odrywania się elektronów) w którym występują cząsteczki naładowane ujemnie i dodatnio
Standardowa metoda plazmowa – dwustopniowa
Stopień I
W komorze wypełnionej mieszanką wodoru i metanu, w temperaturze 250- 3000 C przez ok. 2 godz. Przy prądzie 27 MHz i 4 KW i warunkach niskociśnieniowych èpatyna się spulchnia
Stopień II
Właściwa obróbka plazmowa. W komorze wypełnionej mieszaniną wodoru, azotu, argonu, metanu w temperaturze 4000 C przez ok. 20 godz. è po tych zabiegach powierzchnia zabezpiecza się.
c) metoda laserowa à głównie do żeliwa, kamienia;
Kolejność postępowania konserwatorskiego
1) usuwanie nawarstwień korozyjnych lub ich stabilizacja
2) wymywanie środków aktywnych
3) zobojętnianie powierzchni
4) suszenie (komory do suszenia)
5) ewentualnie klejenie i uzupełnianie ubytków
6) polerowanie
7) odtłuszczanie przed ostatecznym zabezpieczeniem
8) zabezpieczenie powierzchni
Konserwacja archeologicznych zabytków metalowych
v symbol chemiczny Fe (ferrum), należy do grupy żelazowców, jest metalem srebrzystym o błyszczącym kolorze i właściwościach magnetycznych; ciężar właściwy 7,90 g/cm3 , temperatura topnienia : 15350 C, wrzenia : 2880 st.C. Żelazo jest dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Dość podatne na działanie czynników chemicznych. Ulega działaniu wilgotnego powietrza natomiast suche nie działa na niego podobnie jak woda bez tlenu. Czyste żelazo nie występuje – w postaci rud występuje w następujących odmianach : magnetyt (Fe3O4),hematyt (Fe2O3), limonit i syderyt. Najpopularniejsza ruda à ruda darniowa.
Metalurgia. Techniki hutnicze i organizacja produkcji żelaza w starożytności. Rys historyczny.
w II tyś p.n.e. na terenie Bliskiego Wschodu i w Egipcie poświadczone są najstarsze zabytki żelazne. Prawdopodobnie najwcześniej zaczęto używać żelaza meteorytowego(Hetyci?). W Europie początki metalurgii przypadają na przełom VII i VI w. p.n.e. a rozwój następuje pod wpływem Celtów w IV w. p.n.e.
technika hutnicza w starożytności nie była jednolita. Spotyka się wiele typów i odmian pieców hutniczych; min piece:
1) do jednorazowego wypału typu dymarkowego(kotlinkowego)
2) piece rzymskie kopułowe do wielokrotnego wypału
à dymarski proces hutniczy à redukcja rudy
v Surowiec uzyskiwany w wyniku procesu dymarskiego – tzw. łupka i jej przerób
à pozostałością był żużel pozostający w kotlince
Piec : Kotlinka w ziemi gdzie wkładano paliwo. Powyżej – piec właściwy, najczęściej z gliny o wysokości powyżej 2m. Glina do wyrobu pieca często schudzana. W górnej partii piec był grubszy i do tych części naziemnych wsypywano materiał z którego miało powstać żelazo (ruda) i zasypywano komory pieca. Paliwo – węgiel drzewny (buk, dąb). Topniki (prażone wapno). Mi 3 składnikami na przemian wypełniano szyb piecowy. Wypał – kilka do kilkunastu godzin. Wypał może trwać w określonych porach roku gdy wiatry zachodnie były silne. Najwyższa temperatura była przy wylocie pieca. Tzw. łupka to dopiero początek surowca.
Cecha metalu statycznego è w zasadzie nie przechodził w stan ciekły è można to zauważyć w strukturze metalu (w stanie ciekłym w Polsce dopiero w XVIII w. )
Najwcześniej w Europie ciekłe żelazo pojawia się w Belgii à...
tomek3tam