بخشی از مقاله
چکیده
بررسی روند خوردگی آثار فلزی تاریخی حاوی اطلاعات با ارزشی از شیوه ساخت و محیط قرار گیری آثار است. در این تحقیق، دو نمونه از آثار فلزی مکشوفه از تپه باستانی صرم، با هدف بررسی سازوکار فرسایش، با استفاده از شیوههای میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی - - SEM و روش های تجزیه دستگاهی EDX و XRD مطالعه شده اند. نتایج نشان می دهد سازوکار خوردگی، پدیده انحلال و خارج شدن مس و باقیماندن محصولات اکسیدی قلع در قسمت های مرکزی نمونه است.
وجود آنیون کلرید در خاک محوطه و نفوذ آن از میان لایه های اکسیدی کوپریت، ضمن تشکیل کلریدهای بازی مس، روند خوردگی را در این آثار تسریع نموده است. علی رغم استحاله کامل فلز در نمونه های مذکور، باقیماندن تصویری از ریز ساختار دانه بندی و نوارهای لغزش و دوقلویی در لایه های اکسیدی یک نمونه از آثار انتخابی، حکایت از انجام کار سرد، عملیات حرارتی و شکل دهی نهایی آثار با روش چکش کاری سرد یا گرم در ساخت این شیء دارد. توزیع برمید نقره در لایه های خوردگی این آثار نشان دهنده استفاده از برنز قلع با ناخالصی های نقره باقیمانده از سنگ معدن اولیه و خوردگی آخال های نقره در خاک پر نمک منطقه است.
مقدمه
تغییر شرایط محیطی می تواند روند خوردگی را برای تشکیل محصولات اکسیدی مختلف موثر در مقاومت به خوردگی اثر تغییر دهد. تماس اثر با یک محیط اکسنده یا کاهنده در خوردگی انتخابی فازهای غنی از مس یا قلع و تشکیل محصولات اکسیدی از آنها موثر است.[1] طبق نمودارهای پوربه - پتانسیل- - pH برای سیستم های Cu-H2O و Sn-H2O ، خوردگی فاز غنی از مس و تشکیل محصولات اکسیدی مس در شرایط اکسنده صورت گرفته در حالی که قلع تحت یک لایه پسیو و غیر فعال SnO2 حفاظت می شود. [2]خوردگی فاز غنی از قلع و تشکیل محصولات اکسیدی قلع در محیط کم اکسیژن بیشتر خواهد بود. در برنز هایی تا حدود %6 قلع، رشد لایه ضخیمی از کوپریت مشاهده می شود. فیلم تشکیل شده مقاومت کمی در مقابل خوردگی داشته و فیلم چسبنده و مقاوم در برابر خوردگی بر روی آلیاژهایی با میزان قلع بالاتر شکل گیرد.[3]
زنگار برنزهای باستانی بسته به شرایط محیطی می تواند نشان دهنده صور مختلفی از حضور لایه های خوردگی غنی از قلع باشند که البتهاساساً بستگی به حلالیت انتخابی مس1 در این آثار دارد.[4] ساختار سه لایه شامل ترکیبات مس7 II در قسمت خارجی، لایه کوپریت - - Cu2O در زیر لایه فوقانی و در نهایت یک لایه داخلی از اکسیدهای مس/قلع در آثار برنزی بر اساس مهاجرت مس به قسمت های خارجی یکی از فرایندهای خوردگی وابسته به حلالیت مس است که در نمونه هایی از آثار برنزی ایران نیز پیشتر گزارش شده است.
[5] سازوکار خوردگی و ترکیبات حاصل از خوردگی تشکیل شده در کاهش و یا افزایش نرخ خوردگی آثار فلزی تأثیر داشته[6] و حتی می توانند باعث افزایش و یا کاهش بازدهی روش های درمان در فرآیندهای حفاظت آثار تاریخی گردد. [7] بنابراین بررسی سازوکار خوردگی آثار تاریخی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس با توجه به شواهد ظاهری از روند خوردگی شدید در آثار برنزی مکشوفه از محوطه باستانی صرم مطالعه این آثار هدف این تحقیق بوده است.
تپه صرم در حدود 15 کیلومتری جنوب شرقی جاده کاشان در بخش کهک حد فاصل میان راه روستایی خور آباد و صرم قرار دارد. گورستان تاریخی صرم یکی از مهمترین محوطه های عصر آهن ایران بوده و سه فصل کاوشهای باستان شناسی از سال 1380 تا 1383 در تپه باستانی صرم مربوط به آثار هزاره نخست پیش از میلاد است. آثار برنزی، آهنی و در مواردی دوفلزی - آهن-مفرغ - شامل ادوات رزم - شمشیر، خنجر، پیکان و سرنیزه - و زیور آلات از جمله آثار فلزی مکشوفه از این محوطه می باشد. تحقیق حاضر با هدف بررسی رفتار خوردگی بر روی دو نمونه از آثار برنزی مطالعاتی این محوطه انجام گرفته است.
مواد و روش تحقیق
جهت مطالعه لایه های خوردگی آثار تاریخی فلزی محوطه های مختلف، نمونه برداری از آثار مذکور با استفاده از ابزار ظریف جواهرسازی در کمترین حد ممکن انجام شده است. شناسایی محصولات خوردگی با استفاده از روش شیمیایی تر و یا با استفاده از تجزیه پراش سنج پرتو 4 - XRD - X از نوع پودری مدلT2T متعلق به کمپانی SEIFERT صورت گرفته است. برای بررسی ریخت شناسی سطح نمونه های فلزی به منظور استخراج شواهد ظاهری از پدیده های احتمالی خوردگی از استرئومیکروسکوپ مدلLeika,WildM8 و جهت مطالعه سطوح صیقلی، بعد از مانت نمونه های انتخابی در رزین اپوکسی، با استفاده از سنباده های مختلف - ورق های سیلیسم کارباید با مش های بین 100 تا - 2000 و نمد پولیش مراحل آماده سازی نمونه انجام گرفته و سطح صیقلی نمونه ها با میکروسکوپ نوری انعکاسی مدل Olympus,PMG3 مطالعه شده است. به منظور مطالعه و تجزیه فازها و آخال های موجود در لایه های خوردگی از میکروسکوپ های روبش الکترون - SEM-EDX - مدل VEGA-TESCAN مجهز به دستگاه تجزیه عنصری EDX استفاده شده است.
نتایج و بحث
نمونه1 قطعهای احتمالاً از یک دستبند مفرغی مکشوفه از محوطه باستانی صرم است. تصویر استرئومیکروسکوپ از مقطع عرضی، محصولات سبز رنگ مس را در کنار لایه اکسیدی قرمز نشان می دهد. - شکل - 1 مطالعات میکروسکوپ نوری انعکاسی صورت گرفته روی نمونه مذکور حاکی از عدم وجود باقیمانده ای از مغزه فلزی در اثر خوردگی شی در طول زمان است که با توجه به خاک پر املاح این محوطه قابل توضیح است. - شکل - 2 فازهای مختلف - 1-4 در شکل - 3 در تصویر الکترون برگشتی سطح مقطع نمونه وجود مقادیر متفاوت مس و قلع را در طیف های EDX و در کنار عنصر کلر نشان می دهد.
