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铁器文物如何防腐

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【铁器文物如何防腐】脱氯技术铁器文物的腐蚀与防腐1 研究铁器文物脱氯技术的目的和意义
铁器文物的腐蚀是一个复杂的电化学过程，其腐蚀形态主要是脱成分的选择性局部腐蚀，氯离子是铁器发生局部腐蚀的重要因素之一 。从海底打捞出的铁器文物或从潮湿的土壤环境出土的铁器文物以及临海的馆藏铁器文物不仅外表面残留大量的氯化物，而且其内部也含有大量的氯离子，由于氯离子半径小，所以它的穿透能力和电负性都很强，它能破坏或取代金属的氧化物，形成可溶盐，使文物表面不能形成致密的保护膜，从而使得局部腐蚀继续进行，短时间内在铸铁中的腐蚀产物迅速膨胀造成永久破坏 。并且由其形成的疏松的腐蚀产物具有一定的蓄水作用，在酸性或碱性和一定湿度的环境中条件下铁器的腐蚀会周而复始地进行下去 。所以出土或从海底打捞出的铁器如果不及时脱氯或保存环境不好，即使是近代的铁器，如上海地区出土的清代铁炮，有的也已锈烂不堪，尤其是现代工业和旅游事业带来的污染对铁器文物的侵蚀更加严重[1]，这些无价之宝都在经受着不同程度的破坏和损害，铁器文物面临严重的侵害与腐蚀危机[2] 。文物有不可再生的特性，这种特性使文物保护的研究工作既重要而又艰巨，因此铁器文物脱氯技术的研究工作具有重要的意义 。
2 铁器文物的脱氯机理
在各种脱氯方法中，把氯离子从铁器文物中清洗出来的总的反应式可以象征性的表示为：
Fe(OH)Cl(solid)+ X-(wash water) → Fe(OH)X(solid) + Cl-(wash water)
其中X-一般为OH-、HCO3-或CO3-2，X-扩散进入腐蚀产物层使腐蚀产物释放出Cl-，然后Cl-扩散出腐蚀产物层进入清洗液 。对不同脱氯方法的测试表明[3]：氯离子的排除速度几乎完全是由氯离子通过腐蚀产物层的速度决定的 。在使用溶液清洗的方法中，氯离子从器物中扩散出来的速度遵循扩散原理，在清洗的初始阶段氯离子的扩散按下式进行：Q∝ (Dt)1/2
其中Q为排除的氯的量，t为处理时间，D为氯离子在腐蚀产物中的扩散系数 。
在清洗的后续阶段，则变为：Q ∝ [1k1exp(-k2 Dt/d2)
其中k1和k2是取决于物体形状的常数，d为腐蚀产物层的厚度 。
从上两式可以看出：这些式子中只有一个因素可以改变，即氯离子在腐蚀产物中的扩散系数D，而D很大程度上取决于腐蚀产物的孔隙度，孔隙度越大，氯离子的扩散速度越大，所以增大腐蚀产物的孔隙度可以提高处理效果和缩短处理时间 。另一个需要注意的因素是腐蚀层厚度d，但它是不能改变的 。
腐蚀产物的孔隙度的增大可通过把铁的基体化合物还原成为更为致密的形态来实现，如碱性硫化物还原法[4-6]、电解[6-8]及氢气高温还原法[6]等 。另一种提高氯离子扩散速度的方法是增大溶液中离子的迁移率，把器物放在热溶液中或将器物于冷热状态中交替浸泡都可以达到这一目的，如煮沸法[6]及蒸气浴法[6]等 。
3 国内外铁器文物脱氯技术的现状
目前在文物保护界铁器文物的脱氯方法可归纳为溶液浸泡脱氯法、电解脱氯法及热处理脱氯法三大类 。（责编：罗聪）


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