Primjena elektrokemijskih tehnika u konzervaciji metalnih artefakata

1. Lidija Valek Žulj Primjena elektrokemijskih tehnika u konzervaciji metalnih artefakata

2. Elektrokemija u konzervaciji kulturne baštine • rastući trend primjene elektrokemije u istraživanju korozijskih procesa i produkata korozije artefakata kako bi se odredili mehanizmi korozijskih procesa pojedinih materijala u svrhu konzervacije kao i u svrhu dugoročnog predviđanja otpornosti materijala • Primjeri uspješne primjene elektrokemijskih tehnika: • “droplet “ tehnika mjerenja korozijskog potencijala u svrhu kvalitativne analize metalnih artefakata • mjerenje korozijskog potencijala s vremenom kod monitoringa ponašanja patine na brončanim spomenicima izloženih atmosferi • monitoring skladištenih artefakata mjerenjem Rp i EIS, • čišćenje artefakata izvađenih iz mora prekrivenih krutim produktima, • čišćenje srebra redukcijom Ag2S u Ag • stabilizacija korozijski aktivnih željeznih ili bakrenih artefakata • procjena efikasnosti zaštite primijenjene na metalu.

3. primjena sofisticirane tehnike i fundamentalnih elektrokemijskih znanja u optimiranju uvjeta i razvoju strategije konzervacije. • Kako bi se bolje razmotrila primjena elektrokemijskih metoda kao konzervatorskih tehnika ili za praćenje efikasnosti zaštite kulturnih objekata potrebno je poznavati: • Mehanizme korozije • Korozijsku otpornost različitih materijala • Tehnike ispitivanja korozije • Tehnike obrade materijala i konzervacije materijala • Metode prevencije ili kontrole korozije • Tehnike monitoringa korozije

4. …. fizikalno-kemijsko međudjelovanje metala i njegova okoliša koje uzrokuje promjenu upotrebnih svojstava metala te može dovesti do oštećenja funkcije metala, okoliša ili tehničkog sustava koji oni čine.

5. KOROZIJSKI PROCES jk Ekor ja

7. Korozijski produkti željeza Hrđa Fe2O3.H2O Magnetit Fe3O4 Plavo-zelena nestabilna hrđa

8. Pourbaixov dijagram željeza 3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 8H+ +8e- O2 + 2H2O+ 4e-4OH- Korozija Pasivitet 2H+ + 2e- H2 Imunitet Korozija

9. Utjecaj pH na brzinu korozije željeza • Brzina korozije ovisi o količini vode, pH, sastavu i temperaturi okoline • pH < 4 - ubrzana korozija uz redukciju vodika kao katodnu reakciju • 4 < pH < 9,5 - srednja brzina korozije uz redukciju kisika kao katodnu reakciju • 9,5 < pH < 14 – spora korozija, pasivna površina 2H+ + 2e-  H2 O2 + 2H2O+ 4e-4OH-

10. stvaranje tankog zaštitnog sloja oksida na površini metala koji sprječava daljnju koroziju. • dvoslojna struktura: • unutarnji barijerni sloj mantetita (Fe3O4) • vanjski sloj maghemita (g-Fe2O3) i/ili njegov hidratizirani oblik lepidokrokit (g-FeOOH) UNUTARNJI SLOJ VANJSKI SLOJ Fe3O4 g-Fe2O3 i/ili g-FeOOH Fe3O4

11. jednolika korozija • galvanska korozija • jamičasta korozija • selektivno otapanje • Korozija pod naprezanjem • intergranularna korozija • mikrobiološka korozija • erozijska korozija • korozija u zazoru

12. Oblik elektrokemijske korozije koji se javlja jednakim intenzitetom po cijeloj površini metala. • Kao posljedica se smanjuje debljina metala • Može se ograničiti ili spriječiti izborom materijala, primjenom premaza ili promjenom korozivnosti okoliša (pH, temperature, konc. O2, dodatkom inhibitora)

13. lokalizirani oblik korozije koji se javlja u prisutnosti agresivnih iona, poput Cl-, rezultira stvaranjem dubokih jamica • materijali podložni jamičastoj koroziji su oni čija se korozijska otpornost temelji na formiranju pasivnog filma (nehrđajući čelici, legure nikla, legure aluminija) • osnovni koraci proboja pasivnog filma: • adsorpcija kloridnih iona • inkorporacija kloridnih iona u pasivni film • inicijacija nukleacije jamice na površini metal / barijerni sloj • pucanje filma • repasivacija ili rast jamice

14. Propagacija jamičaste korozije • Može se spriječiti izborom otpornijeg materijala ili smanjenjem korozivnosti okoliša (pH, konc. Cl-, inhibitori). MeCl2 + 2H2O → Me(OH)2 + 2HCl

15. oblik lokalizirane korozije koji se obično javlja u otopinama malih volumena u uskim šupljinama poput navoja, poklopaca, naslaga pijeska ili kamenca. • javlja se na metalima na kojima je prisutan pasivni film u prisutnosti agresivnih iona poput Cl-.

16. Galvanska korozija • javlja se kada se dva različita metala dovedu u električni kontakt u korozivnom okolišu. • Ako je nepovoljan omjer površina (manja površina anode) otapanje će biti ubrzano • Može se spriječiti odabirom kombinacije materijala sa bližim potencijalima, sprječavanjem kontakta.

20. Korozija aluminija i njegovih legura Korozija Pasivitet Korozija POTENCIJAL Imunitet

21. Korozija bakra i legura bakra

22. Pourbauxovi dijagrami bakra i kositra