بخشی از مقاله
چکیده: رفتار خوردگی برنز تاریخی متأثر از ترکیب آلیاژی و شیمی محیط بوده و در انتخاب روش حفاظت این آثار دارای اهمیت است. در این راستا در این تحقیق، روند خوردگی یک نمونه حلقه برنزی مکشوفه از تپه باستانی صرم، نمونه ای برنزی از محوطه ولیران دماوند و یک برنز سرب دار متعلق به موزه رضا عباسی با استفاده از شیوههای میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی - - SEM، پراش سنج پرتو - XRD - X و با استفاده از روش های دستگاهیXRF و EDX و PIXE به منظور بررسی سازوکار فرسایش و تأثیر آن در مقاومت به خوردگی آثار، مطالعه شده اند.
نتایج بررسی های انجام شده حاکی از فرایند فرسایش مختلف این آثار است. پدیده انحلال مس و خارج شدن آن به لایه های خوردگی با تأثیر آنیون های کلرید در یک محیط اکسنده در نمونه صرم، فرایند انحلال قلع و و ظاهر شدن آن در لایه های خارجی در محیطی با فشار اکسیژن پایین تر در نمونه مکشوفه از ولیران و تغییر شرایط محیط دفن به حالت بی هوازی و ترسیب مجدد مس فلزی در پیکرک، سازوکار های خوردگی متأثر از شیمی محیط دفن است. فرایند های مذکور بر مقاومت به خوردگی و انتخاب شیوه های حفاظت و درمان آثار فلزی موثر هستند.
مقدمه
در برخی از آثار برنزی لایه های محصولات خوردگی، سه لایه بوده و شامل ترکیبات مسII در قسمت خارجی، لایه کوپریت - - Cu2O در زیر لایه فوقانی مذکور و در نهایت یک لایه داخلی از اکسیدهای مس/قلع است. لیکن زنگار برنزهای باستانی بسته به شرایط محیطی می تواند نشان دهنده صور مختلفی از حضور لایه های خوردگی غنی از قلع باشند که البته اساساً بستگی به حلالیت انتخابی مس در این آثار دارد. [1] در برنز هایی تا حدود %6 قلع، رشد لایه ضخیمی از کوپریت، اکسید مس - - I، مشاهده می شود. فیلم تشکیل شده مقاومت کمی در مقابل خوردگی داشته و فیلم چسبنده و مقاوم در برابر خوردگی بر روی آلیاژهایی بامیزان قلع بالاتر شکل می گیرد.[2]
شیوه تحقیق
در تحقیق حاضر شناسایی محصولات خوردگی با استفاده از روشXRD صورت گرفته است.جهت مطالعه سطوح صیقلی نمونه ها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ روبش الکترون مجهز به دستگاه تجزیه عنصری EDX استفاده شده است. در تجزیه عنصری محصولات خوردگی از روش XRF هم کمک گرفته شده است. برای بررسی چگونگی توزیع عناصر به منظور ارائه تحلیل فرایند های صورت گرفته ضمن استفاده از قابلیت های سیستم SEM-EDX، از روش تجزیه PIXE استفاده شده است.
بحث و بررسی
نمونه اول قطعه ای مفرغی احتمالاً از یک دستبند مکشوفه از تپه باستانی صرم و متعلق به عصر آهن می باشد. - شکل - 1 نقشه توزیع عناصر با استفاده از سیستم SEM-EDX - شکل - 1 نشان دهنده تمرکز قلع در مرکز نمونه و حضور مس در لایه میانی است. چنین روند انتخابی از حرکت مس به سمت لایه های خارجی، ساختاری سه لایه با مقادیر متفاوتی از قلع و مس - لایه خارجی شامل ترکیبات مس، لایه میانی شامل اکسید مس و لایه داخلی شامل ترکیبات اکسیدی مس و قلع - ایجاد کرده است. حضور آنیون مهاجم کلرید در لایه خارجی و حرکت آن به سمت مرکز نمونه تسریع روند خوردگی را باعث شده است.
نمونه دوم حلقه ای برنزی مکشوفه از محوطه ولیران دماوند و متعلق به دوره اشکانی است. در نمونه 2 ، تصویر SEM در مطالعه میکروسکوپی مقطع عرضی نمونه و نتایج تجزیه عنصری به روشEDX از فازA، ترسیب قلع را به صورت فاز سفیدرنگ اکسیدی - شکل - 2 در لایه های خارجی خوردگی نشان میدهد. با توجه به نتایج توزیع عناصر مس و قلع با استفاده از روش تجزیه عنصری - PIXEشکل - 2، مکانیزم محتمل، جدایش معکوس و تجمع قلع در سطح بیرونی اثر در طول خنک شدن برنز ریخته شده و انحلال و خوردگی فاز غنی از قلع و تبدیل آن به محصولات اکسیدی در یک شرایط کم اکسیژن است. مهاجرت یون ها از میان لایه های اکسید قلع بسیار آرام تر از لایه های کوپریت صورت می می گیرد.
بنابراین روند خوردگی کند شده و یا حتی متوقف می شود. طبق نمودارهای پوربه - پتانسیل- - pH برای سیستم های Cu-H2O و Sn-H2O تحت شرایط اکسنده، مس خورده می شود در حالی که قلع تحت یک لایه پسیو و غیر فعال SnO2 حفاظت می شود.[3] نمونه سوم مورد مطالعه در این تحقیق پیکرک برنزی متعلق به موزه رضا عباسی است که از محل کشف اثر اطلاعی در دست نیست. .تجزیه عنصری محصولات خوردگی این اثر به روش XRD، مس فلزی را همراه با کوپریت، نانتوکیت - - CuCl، اسمیت سونیت - ZnCO3، - و فدلریت - - - Pb3Cl4 - OH - 2 نشان داده است.
در نمونه مذکور، اکسیداسیون سرب فلزی و مهاجرت به سمت خارج با مهاجرت یون های مسI به سمت داخل فضاهای خالی شده از سرب و تشکیل کوپریت همراه است. حفره های به جای مانده از خوردگی سرب می تواند با مس ترسیب شده جایگزین شود که در قسمت های نزدیک به سطح می تواند به کوپریت اکسیده شود. این در حالی است که با توجه به پتانسیل احیای استاندارد پیش بینی می شود کوپریت با تبدیل شدن به مس، سرب را به اکسید سرب اکسیده نماید. pH سیستم، حضور کلرید و دیگر یونهایی که ممکن است بر پتانسیل واکنش موثر باشند از عوامل تأثیر گذار بر این فرآیند می باشند.[6]
