Bronzekrankheit - Bronze disease

Informationen zum Zustand der Hyperpigmentierung (Hautverfärbung) mit dem Spitznamen "Bronzekrankheit" finden Sie unter Morbus Addison .

Die Bronzekrankheit ist ein irreversibler und nahezu unaufhaltsamer Korrosionsprozess , der auftritt, wenn Chloride mit Bronze oder anderen kupferhaltigen Legierungen in Kontakt kommen . Es kann sowohl eine dunkele auftritt grüne Beschichtung oder als viel leichter weißlich unscharf oder grün haarig Beschichtung. Es handelt sich nicht um eine bakterielle Infektion, sondern um das Ergebnis einer chemischen Reaktion mit den Chloriden, die normalerweise aufgrund einer Kontamination des Bronzeobjekts durch Salzwasser oder durch Bestattung in bestimmten Bodentypen, in denen Chloridsalze vorhanden sind, auftritt. Wenn nicht behandelt, ist eine vollständige Zerstörung des betroffenen Artefakts möglich. Die Behandlung ist sehr schwierig, kostspielig und nicht immer effektiv. Die Übertragung von Chloriden vom kontaminierten Artefakt auf andere Artefakte kann den Zustand verbreiten.

Beschreibung

Bronzekrankheit ist die Chloridkorrosion von Kupfer (II) -Artefakten. Es wurde ursprünglich angenommen, dass es durch Bakterien verursacht wird. Es ist insofern ansteckend, als die Chloride, die es verursachen, den Zustand verbreiten können, wenn sie mit einem anderen kupferhaltigen Gegenstand in Kontakt gebracht werden. Trotz seines Namens kann die Bronzekrankheit jede kupferhaltige Legierung betreffen, nicht nur Bronze. Es ist nicht für antike Gegenstände reserviert, kann jedoch zeitgenössische Metalle wie moderne Kupfernickelmünzen betreffen .

Die Bronzekrankheit reicht von lebhaftem Grün bis zu Pastellgrün. Aufgrund der Reihe von Reaktionen, die es verursachen, ist es üblicherweise in allen Farben dieses Bereichs vorhanden, und es können auch winzige, möglicherweise mikroskopisch kleine blaue Kristalle vorhanden sein. Die Bronzekrankheit betrifft typischerweise isolierte Flecken des Objekts in schweren Fällen, die eine sichtbar und taktil erhabene Blüte mikroskopisch kleiner Kristalle sind und mit Lochfraß verbunden sind. Die Flecken der Bronzekrankheit können mit einem Fingernagel oder einem Holzpickel von der Oberfläche abgekratzt werden. Diese Eigenschaften stehen im Vergleich zu Grünspan , der normalerweise ein stumpferer Farbton ist, über das gesamte betroffene Objekt gleichmäßig ist und nicht mit Holz oder Fingernägeln abgekratzt werden kann. Im Gegensatz zur Bronzekrankheit dient Grünspan zum Schutz des Metalls.

Da es auf die Anwesenheit von Chloriden, Wasser und Sauerstoff angewiesen ist, stoppt das Fehlen eines dieser drei Faktoren den Fortschritt, obwohl jeder verursachte Schaden irreversibel ist. Die Behandlung des Zustands umfasst typischerweise die physikalische Entfernung der Chloride (durch Schrubben), die chemische oder elektrochemische Entfernung und die anschließende Isolierung des Objekts gegen Sauerstoff, Wasser und zukünftige Chloridverunreinigungen unter Verwendung eines luftdichten Behälters oder einer Wachsbeschichtung. Diese Behandlungen können auch jegliche Patina entfernen , deren Verlust für Sammler und Konservatoren oft als unerwünscht angesehen wird, aber dem Verlust des Objekts vorzuziehen ist.

Bronzekrankheiten sind bei Artefakten, die aufgrund des Vorhandenseins von Chloriden im Meerwasser aus einer Meeresumwelt gewonnen wurden, häufig oder sogar allgegenwärtig. Küstengebiete können auch aufgrund des in der Atmosphäre enthaltenen Salzes und der Luftfeuchtigkeit gefährlich sein. Das Fehlen von gelösten Chloriden und Sauerstoff im Boden bedeutet, dass vergrabene Gegenstände während der Bestattung nicht beeinträchtigt werden können (in ähnlicher Weise bedeutet der Mangel an löslichen Salzen und Sauerstoff, dass vergrabene Metalle möglicherweise keine Patina entwickeln oder dass die Oxidation des Metalls umgekehrt wird). Wenn ein Artefakt geborgen wird, können Oberflächenverkrustungen die Bronzekrankheit verbergen und / oder schützen.

Chloride können im oder am Metall aufgrund von Verunreinigungen durch Boden, Wasser (insbesondere Meerwasser), die Atmosphäre, menschlichen Schweiß oder als Verunreinigungen bei der Erstellung des Objekts auftreten. In vielen Fällen können Chloride im Inneren des Artefakts vorhanden sein; Die Krankheit kann erneut auftreten, wenn sie nicht aus Wasser und / oder Sauerstoff isoliert wird.

Reaktion

Zunächst wird Kupfer zum Kupfer (I) -Ion oxidiert: (1) Cu → Cu + + e -

Das Kupfer (I) -Ion reagiert mit dem Chloridion unter Bildung des unlöslichen weiß gefärbten Salzes Kupfer ( I) -chlorid : (2) Cu + + Cl - → CuCl

Das Kupfer (I) -chlorid reagiert mit Luftfeuchtigkeit und Sauerstoff unter Bildung einer grünen Kupfer (II) -chlorid / Kupfer ( II) -hydroxid-Verbindung und Salzsäure : (3) 4 CuCl + 4 H 2 O + O 2 → CuCl 2 · 3 Cu (OH) 2 + 2 HCl

Das verbleibende Kupfer wird durch Luft zum Kupfer (I) -Ion oxidiert: (4) Cu → Cu + + e -

Das Kupfer (I) -Ion reagiert mit dem Chloridion in der Salzsäure unter Bildung des unlöslichen weiß gefärbten Salzes Kupfer ( I) chlorid : (5) Cu + + Cl - → CuCl

Die Reaktion wiederholt sich dann aus Gleichung (3). Es ist das Vorhandensein von zwei verschiedenen weißen und grünen Salzen, die zu dem unscharfen grünen Aussehen führen.

Behandlung

Bei der Erstbehandlung kann das Objekt in eine trocknende Umgebung gebracht werden. Ohne Wasser kann die Reaktion nicht fortgesetzt werden. Eine erneute Exposition des Objekts gegenüber sogar atmosphärischem Wasser kann den Prozess jedoch neu starten. Die Bronzekrankheit bleibt zusammen mit ähnlichen visuellen Zuständen, die durch andere Einheiten verursacht werden, ein aktives Forschungsgebiet im Bereich der Objektkonservierung.

Oberfläche

Bildung harmloser, nicht identifizierter Natriumcarbonatkristalle auf einer antiken römischen Bronzemünze, die vier Wochen lang in Carbonatlösung gegen Bronzekrankheiten behandelt und mehrmals entfernt und gespült wurde. Das Video wurde auf das Zehnfache der normalen Geschwindigkeit beschleunigt.

Die Entfernung der Chloride ist wesentlich. In der Praxis umfasst dies zunächst eine physikalische Reinigung (mit einem Holz- oder sogar Metallpickel), um den Großteil der Chloride zu entfernen, und anschließend eine chemische Behandlung. Eine chemische Behandlung besteht darin, das Objekt in einer 5% igen Natriumsesquicarbonatlösung zu tränken . Dies dient dazu, die das Metall angreifende Säure zu neutralisieren und das reaktive Kupfer (I) -chlorid in weitgehend inertes Kupfer (I) -oxid umzuwandeln. Das Oxid kann das Artefakt mit unschönen, aber harmlosen schwarzen Flecken überziehen oder das Metall im Allgemeinen abdunkeln.

Die Einweichdauer kann bei stark kontaminierten Gegenständen Tage bis Wochen oder sogar ein Jahr betragen. Das Sesquicarbonat kann Kupfer aus dem Artefakt entfernen, da es mit Kupfer ein komplexes Ion bildet . Amateure berichten, dass die Patina möglicherweise vom Artefakt befreit wird, aber dies ist der Zeitpunkt, an dem die Lösung gekocht wird, so dass die Carbonatspülung die Chloride in Stunden entfernt und nicht das kühle Bad von langer Dauer, das von professionellen Konservatoren verwendet wird.

Das Einweichen in Natriumcarbonat - das mit Kupfer kein komplexes Ion bildet und die Patina wahrscheinlich nicht beeinträchtigt, aber langsamer als das Sesquicarbonat ist - oder wässrige Benzotriazol- Lösungen können ebenfalls verwendet werden. Das Carbonat hat eine ähnliche Wirkung wie das Sesquicarbonat. Das Benzotriazol entfernt nicht die Chloride oder neutralisiert die vorhandene Säure, sondern wirkt als physikalische Barriere gegen Wasser, Sauerstoff und Chloride und kann daher in allen Fällen als letzter Schritt verwendet werden, in nur geringfügigen Fällen jedoch als erster oder einziger Schritt.

Die Verwendung von Leitungswasser für die anfängliche Carbonatspülung ist in Ordnung, da der Chloridgehalt im Wasser im Vergleich zu dem Gehalt, der gefunden wird, wenn sich die Chloride aus dem kontaminierten Artefakt im Wasser aufgelöst haben, gering ist. Spätere Spülungen sollten mit destilliertem Wasser durchgeführt werden, obwohl das Chlor einer chlorierten Stadtwasserversorgung wahrscheinlich innerhalb von 24 Stunden aus dem Leitungswasser verdunstet ist und das Objekt daher nicht weiter kontaminiert.

Nicht identifizierte Natriumcarbonatkristalle (weiß) bildeten sich auf derselben römischen Münze, die wegen Bronzekrankheit behandelt wurde. Die grünen Massen auf der Rückseite der Münze sind Kupferkarbonate, die sich in der Region gebildet haben, in der die Bronzekrankheit am weitesten verbreitet war. Es wird physikalisch entfernt, um sicherzustellen, dass die Chloride auch vor weiteren Konservierungsbemühungen entfernt wurden. Die Fotos wurden etwa 20 Minuten nach dem Spülen und Trocknen der Oberfläche aufgenommen.

Anstelle von Spülungen kann eine Elektrolyse verwendet werden, häufig mit Natriumcarbonat als Elektrolyt und Weich- oder Edelstahl als Anode. Dies wandelt die Kupferionen in elementares Kupfer um. Aus den Chloriden freigesetztes elementares Kupfer kann sich als rosafarbene Beschichtung wieder auf dem Artefakt ablagern. Eine Münze kann nur Stunden dauern, während ein großes Artefakt wie eine Kanone Monate dauern kann.

Nach der Behandlung sollte die Probe in einer trockenen Umgebung aufbewahrt und regelmäßig auf das Wiederauftreten einer Bronzekrankheit untersucht werden, da keine Langzeitbehandlung bestätigt wurde.

Intern

Wenn Chloridionen über die Oberfläche hinaus eingedrungen sind, ist eine strengere Behandlung erforderlich.

Dies beinhaltet typischerweise das Einweichen in Aceton, um jegliches Wasser in der Probe zu verdrängen. Dann Einweichen in einem Benzotriazol (BTA) - Ethanollösung chelatisieren das Kupfer und es nicht reaktiv machen. Gruben und Löcher können mit Zinkpulver gefüllt werden, das dann mit Schellack übermalt wird , um wie die Probe auszusehen.

Verhütung

Mit BTA hergestellte Wachse sind im Handel erhältlich. Die Idee ist, dass das BTA jede Reaktion verhindert, indem es das Oberflächenkupfer und das Wachs chelatisiert, die als physikalische Barriere wirken und die Exposition gegenüber Wasser, Sauerstoff und Chloriden verringern. (Wenn Sie ein infiziertes Objekt jedoch mit Wachs beschichten, wird das Problem nicht behoben.) Wenn Sie das Objekt in einer vollständig trockenen oder sauerstofffreien Umgebung lagern, wird auch eine Bronzekrankheit verhindert, ebenso wie die Isolierung durch Kontakt mit Chloriden.

Verweise

Weiterführende Literatur

Externe Links