ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----o0o-----
LÊ CẢNH LAM
TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU CÁC TÁC NHÂN GÂY GỈ VÀ MÔI
TRƢỜNG LƢU GIỮ ĐỐI VỚI CÁC DI VẬT VĂN
HÓA CHẤT LIỆU HỢP KIM ĐỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----o0o-----
LÊ CẢNH LAM
TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU CÁC TÁC NHÂN GÂY GỈ VÀ MÔI
TRƢỜNG LƢU GIỮ ĐỐI VỚI CÁC DI VẬT VĂN
HÓA CHẤT LIỆU HỢP KIM ĐỒNG
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 604425
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Trọng Uyển
Hà Nội - 2011
1
Mục lục
Ký hiệu
Nội dung
Trang
Mở đầu
1
Chƣơng 1
Tổng quan
3
1.1
Sơ lƣợc về kỹ thuật luyện kim, chế tác hiện vật văn
hóa chất liệu đồng và hợp kim đồng
3
1.2.
Đồng và hợp kim đồng
4
1.3
Các hợp chất đồng
11
1.3.1
Quặng đồng
11
1.3.2
Rỉ đồng
15
1.4
Các cơ chế ăn mòn hiện vật đồng
16
1.5
Tốc độ ăn mòn
18
1.5.1
Các định luật cơ bản
18
1.5.1.1
Phƣơng trình Nernst
18
1.5.1.2
Định luật Faraday
19
1.5.2
Các phƣơng pháp xác định tốc độ ăn mòn
19
1.5.2.1
Phƣơng pháp tổn hao khối lƣợng
19
1.5.2.2
Phƣơng pháp xác định nồng độ hòa tan các chất vào
dung dịch
20
1.5.2.3
Phƣơng pháp điện hóa
21
1.6
Chất ức chế ăn mòn
21
1.6.1
Phân loại chất ức chế
21
1.6.1.1
Chất loại trừ tác nhân ăn mòn
22
1.6.1.2
Chất ức chế ở bề mặt tiếp xúc pha
22
1.6.1.3
Chất ức chế pha lỏng
22
1.6.1.4
Chất ức chế anốt
22
1.6.1.5
Chất ức chế catốt
23
1.6.1.6
Chất ức chế hỗn hợp
24
1.6.1.7
Chất ức chế trong pha hơi
26
1.6.2
Ví dụ về chất ức chế
27
1.6.2.1
Chất ức chế chứa nguyên tử oxy
28
1.6.2.2
Chất ức chế chứa nguyên tử nitrơ
28
1.6.2.3
Chất ức chế chứa nguyên tử lƣu huỳnh
28
1.6.2.4
Polyme dẫn điện tử
29
1.6.2.5
Phức phối trí
29
1.7
Mức độ ăn mòn của một số kim loại trong các môi
trƣờng khác nhau
30
Chƣơng 2
Nội dung nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm
31
2.1
Nội dung nghiên cứu
31
2.1.1
Khảo sát tốc độ ăn mòn
31
2.1.2
Xác định cơ chế ăn mòn
32
2.2
Giới thiệu mẫu
32
2.3
Tiến hành thí nghiệm
36
2
2.3.1
Tác nhân gây gỉ đồng
36
2.3.1.1
Không khí
37
2.3.1.2
Ôxy
37
2.3.1.3
Cácboníc
37
2.3.1.4
Đốt gỗ mít (O2 + CO2+ NOx + SOx +NH3 + H2O)
38
2.3.1.5
Amoniắc
39
2.3.1.6
Axít nitơric đặc/nóng
40
2.3.1.7
Axít nitơric loãng
40
2.3.1.8
Axít sunphuric đặc/nóng
41
2.3.1.9
Dung dịch cƣờng toan
41
2.3.1.10
Axít clohydric
42
2.3.1.11
Muối natriclorit
43
2.3.1.12
Ức chế 1,2,3 BTA và phủ keo Paraloid –B72
44
2.3.2
Môi trƣờng lƣu giữ sau khi tạo gỉ
46
2.3.2.1
Bình hút ẩm
46
2.3.2.2
Trong phòng
46
2.3.2.3
Chôn trong đất
46
2.3.2.4
Bình ẩm bão hòa hơi nƣớc
47
2.3.2.5
Để ngoài trời
47
Chƣơng 3
Kết quả và thảo luận
48
3.1
Cơ chế ăn mòn
48
3.2
Khảo sát tốc độ ăn mòn
56
3.2.1
Tốc độ ăn mòn của mẫu đồng hiện đại
58
3.2.2
Tốc độ ăn mòn của mẫu tiền đồng cổ
60
3.3
Khuyến nghị và đề xuất
63
Kết luận
65
Phụ lục
66
Tài liệu tham khảo
87
3
MỞ ĐẦU
Vấn đề chống ăn mòn kim loại đồng và hợp kim đồng đã đƣợc nhiều nhà
khoa học nghiên cứu. Trong nghiên cứu luyện kim thì nghiên cứu thành phần
hợp kim nhƣ thế nào để thuận tiện cho việc đúc, giá thành nguyên liệu thấp mà
khả năng chịu đƣợc ăn mòn cao. Trong thiết kế công trình xây dựng thì nghiên
cứu hàn, nối nhƣ thế nào để dễ dàng tiêu thoát nƣớc bẩn ứ đọng trên chi tiết và
dễ dàng thi công, sơn quét chất bảo quản. Các loại vật khớp nối, long đen, bu
lông cũng đƣợc nghiên cứu khi kết nối các cấu kiện để giảm ăn mòn tiếp xúc.
Trong lĩnh vực hóa học thì nghiên cứu áp dụng các chất ức chế là các hợp chất
hữu cơ nhƣ các bazơ azometin, aminoxeton, amin,.... các phƣơng pháp chống
ăn mòn điện hóa, đã đƣợc áp dụng hiệu quả trong nền kinh tế quốc dân. Với các
hiện vật đồng và hợp kim đồng cổ đã đƣợc áp dụng chất ức chế 1,2,3-
Benzotriazol phổ biến và cũng đã có một vài công trình tập trung nghiên cứu
khả năng ức chế của 1,2,3 Benzotriazol đối với các mẫu đồng và hợp kim đồng
phục vụ công tác bảo quản hiện vật trong bảo tàng.
Các nghiên cứu trƣớc đây đều cắt bớt các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình
gây gỉ và thừa nhận ảnh hƣởng của các yếu tố không đƣa vào nghiên cứu. Chẳng
hạn đối với các hợp kim đồng khác nhau ngƣời ta mới chỉ chú ý bảo quản đồng
mà chƣa đánh giá vai trò của các nguyên tố phụ khác nhƣ Zn, Sn... nên đều áp
dụng các chất ức chế với Cu mà bỏ qua vai trò của các nguyên tố khác trong hợp
kim. Về các dạng ăn mòn chƣa chỉ ra dạng ăn mòn nào là chủ yếu và có các giải
thích khoa học thuyết phục. Về tác nhân ăn mòn thì thừa nhận các ion gây gỉ
mạnh nhất là Cl- để chỉ tiến hành kiểm tra loại bỏ Cl - đã hết chƣa mà không
quan tâm đến các ion khác. Chƣa khảo sát đầy đủ các điều kiện môi trƣờng lƣu
giữ thực tế hiện vật, các thí nghiệm hầu hết dùng hai môi trƣờng NaCl, HCl để
thử nghiệm ăn mòn, trong hai môi trƣờng này điều kiện nghiên cứu đƣợc tiến
hành với nồng độ cao, không sát thực với thực tế. Những thí nghiệm với nồng
độ tác nhân gây gỉ cao tạo ra phản ứng rửa trôi ngay các lớp gỉ vào dung dịch
hoàn toàn khác với hiện tƣợng gỉ trong tự nhiên tạo ra các chất gỉ lắng đọng
ngay trên bề mặt hiện vật. Hầu hết thí nghiệm trên mẫu vật hợp kim đồng mới,
sạch chứ không giữ lại lớp patina gỉ nhƣ hiện vật khảo cổ. Vì vậy để làm cơ sở
định hƣớng cho việc bảo quản các hiện vật đồng chúng tôi lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu các tác nhân gây gỉ và môi trƣờng lƣu giữ đối với các di vật
văn hóa chất liệu hợp kim đồng”.
Để giải quyết vấn đề trên, chúng tôi đã tiến hành các nội dung sau:
1. Tập hợp và hệ thống hóa tƣ liệu
2. Lựa chọn mẫu hợp kim đồng cổ và hiện đại, xác định thành phần các
nguyên tố cơ bản.
3. Nghiên cứu cơ chế ăn mòn di vật đồng.