Forslag til problemstillinger.

1. Forslag til problemstillinger. • Korrosjon på jerngjenstander etter arkeologisk utgravning, • hvordan best fjerne kloridene? Dette er et problem vi har slitt med lenge innen arkeologisk konservering og ikke har funnet noen fullgod løsning på. Det er jerngjenstander fra kystnære områder som er mest utsatt. Jerngjenstander kommer i store mengder fra arkeologiske utgravninger og krever mye konserveringsarbeid. • Et tilleggsproblem er kompositter, dvs. gjenstander som er satt sammen av flere ulike materialer. Hvordan fjerne kloridene fra jerndelene uten å skade for eksempel organiske deler, kleberstein eller dekorative metallbelegg? PEG, korrosjon og inhibitorer. • Luftkvalitet og luftforurensing • I byområder kan det avsettes større mengder mikropartikler på gjenstander som magasineres over lang tid. Hvilke konsekvenser har dette og er det behov for tiltak, i så fall hvilke? • Andre problemstillinger ? Institutt for energiteknikk (korrosjonskjemikere), Norsk institutt for luftforskning, konservatorer fra Kulturhistorisk Museum, Forsvarsmuseet, NTNU Trondheim, Bergen Museum Onsdag 19.01.2005

2. Korrosjon på arkeologisk jernetter utgravning Grepet på et ukonservert vikingtidsverd. Gravd opp på 1950-tallet ved kysten.

3. Hva skaper korrosjonen og hvordan stoppe den? • Det er hovedsaklig kloridsalter kombinert med luftfuktighet og oksygen som har ansvar for korrosjonsproblemene. • Korrosjonen kan stagges midlertidig ved nedfrysning, fravær av oksygen eller i tørrmagasin (relativ luftfuktighet <12-15%). Hvordan få til mer permanente løsninger? • Hvordan fjerne kloridene? Det har vist seg å være ganske vanskelig å få til en tilstrekkelig effektiv og samtidig praktisk og økonomisk gjennomførbar måte uten å ødelegge gjenstandene. Ikke bare jernet må ivaretas, men også de ytre lagene av gjenstanden som er omdannet til korrosjon. Kun den ytterste korrosjonsavleiringen skal fjernes.

4. På jerngjenstander som har en bevart metallisk kjerne innenfor korrosjonen vil det etter utgravning oppstå korrosjon lokalisert ved overflaten av jernkjernen. Denne aktive korrosjonen har større volum enn jernet den er omdannet fra, og fører til en ekspansjon som presser ut, nærmest sprenger av det ofte tykke korrosjonslaget som sitter utenfor jernkjernen. • Korrosjonslaget består av to sjikt: • jernkorrosjon blandet med sand og jord ligger ytterst. Dette sjiktet ønsker vi å fjerne, og gjør oftest det ved mikrosandblåsing. • Innenfor ligger et korrosjonssjikt som tidligere var del av den metalliske gjenstanden. Nå er dette kun en ”utvasket” rest. Dette sjiktet vil vi beholde. • Når jernkjernen sprenger på, sprekker korrosjonen opp og faller av - både det vi ønsker å fjerne og det vi ønsker å beholde. Vi mister da gjenstandens originaloverflate som ligger i overgangen mellom de to sjiktene i korrosjonslaget.

5. Metoder for saltfjerning I dag bruker Kulturhistorisk Museum i Oslo uvaskingsbad med 0.1 M NaOH (evt. 0.5M NaOH + 0.5 M Na2SO3) på grovere gjenstander). • Gir 0,1M NaOH god nok saltutvasking? • Kan kraftigere alkalisk løsning gi noe mer effektiv utvasking? • Utifra pourbaixdiagrammet virker det som en for høy pH kan føre til korrosjon av metallkjernen, eller reaksjon med korrosjonslag som vi ønsker å beholde. Er dette et problem i praksis? • I Danmark drives det eksperimentell behandling med plasmareduksjon før utvaskingen og dette ser ut til å bedre resultatene.

6. Hvordan effektivt fjerne korrosjonsfremmende salter? Finnes det andre metoder? • Metodene bør ikke avhenge av alt for dyrt utstyr, være helsefarlige eller ekstremt arbeidskrevende. • Resultatet bør være langtidsholdbart, dvs over flere hundre år

7. Film om jernkonserveringved Museet Kulturen i Lund, Sverige http://www.kulturen.com/4/422.htm

8. Metodeoversikt - jernkonservering H20 - Utvasking kun med vann er ikke effektivt nok, selv om det hjelper noe med syklisk veksling mellom kaldt og varmt vann. Gløding Sterk oppvarming av jernet skal i teorien fordampe kloridene. Gløding blir ikke lenger brukt til jernbehandling ved KHM i dag, men ble brukt så sent som midten av 90-tallet . Glødingen ødelegger informasjon om varmebehandling og mekanisk bearbeiding fra gjenstandens originalproduksjon. Gløding med oksygen (700C) gir sterkt rødt og smuldrende korrosjonslag. Gløding med hydrogengass (1000˚C) er bedre for korrosjonslagene, men er en mer krevende prosess. Nyere elektronmikroskopiundersøkelser ser ut til å vise at kloridfordamningen ikke er helt reel, i hvert fall om temperaturen ikke er tilstrekkelig høy. Kloridene har en tendensen til å ha samle seg ved jernkjernens overflate etter gløding, nettopp der de gjør mest skade. Ammoniakk; om gjenstanden puttes i flytende ammoniakk skal det kunne frigjøres mye klorider som er bundet i rusten. Kloridene går i forbindelse til NH4Cl og kan etterpå lett vaskes ut med vann. Problemet er at ammoniakken koker ved –33,4C, så derfor må den holdes flytende ved kjøling eller økt trykk. En krevende potensielt helseskadelig prosess med behov for spesialutrustning. Blir ikke brukt. Overflatebehandling / Etterbehandling Overflatebehandlinger kan virke korrosjonshemmende, men fjerner ikke kloridene og hindrer derfor ikke fremtidig korrosjon pga disse kloridene. Voksing eller lakking begrenser tilgangen på oksygen ved overflaten og kan brukes som etterbehandling. Tanninbehandling (tannic acid) kan skape et mørkt korrosjonshemmende overflatelag. NaOH / Na2SO3 Basisk saltutvasking. Vann med 0.1 M NaOH (natriumhydroksid) eller 0.5M NaOH + 0.5 M Na2SO3 (alkalisk sulfitt) benyttes for å få et mer effektivt utvaskingsbad enn vann. Ved disse løsningsmengdene vil pH ligge omtrent ved 13, og bidra til at korrosjon av jernet i utvaskingsvæsken passiveres. Utvaskingen gjøres gjerne ved 60˚C bl.a. for å redusere utvaskingstiden. Badene må skiftes kanskje 4-5 ganger og kan står 1-3 uker per bad. Jo lavere ppm av klorider jo bedre, 10 ppm kan kanskje være en maksimumsgrense i det avsluttende utvaskingsbadet. Problemet er at det fortsatt kan være alt for mye klorider igjen inne i selve gjenstanden. Na2SO3 gir reduksjon i korrosjonslagene og er noe mer effektivt ved utvasking enn NaOH, men er utsatt for oksidasjon og badene må holdes relativt lufttette. Hydrogen plasmareduksjon ”Elektrolyse i gassfase" med temperatur på under 100C, en lovende eksperimentell metode som er under utvikling i Danmark. Hovedeffekten av plasmabehandlingen er at det blir mye lettere å saltutvaske i etterkant – kloridene frigjøres lettere. Det er noe problemer med at korrosjonslagene kan bli mer porøse og sprø. Utrustning og kompetanse finnes særlig ved Viborg Amts Konserveringsafdeling, Skive, Jylland i Danmark (VAK, Lars Møller Andersen). http://www.amtskonservering.dk/plasma.htm De gjøres for tiden en forsøksserie med måling av total kloridmengde i materialet før og etter plasmareduksjon og utvaskning. Enkelte gjenstander viser seg å inneholde opp til 5% klorid før behandling. Elektrolyse, ionoforese, katodisering Disse metodene er varianter av prinsippet om at elektrisk strøm i en utvaskingsvæske kan fremme bevegelsen av de elektrisk ladde saltionene. Dette øker hastighet og grad av saltutvasking fra jernet. Det virker som disse metodene ikke er særlig effektive i praksis. Elektrolysen kan være effektiv omnok strøm benyttes, men da skaller gjerne korrosjonslagene av jernkjernen, noe som er katastrofalt hvis ikke gjenstanden er svært godt bevart.

9. Jernkonserveringsmetoder (TAMU): http://nautarch.tamu.edu/class/anth605/File10b.htm Jernkonserveringsmetoder (Jacob Selmer ): http://filebox.vt.edu/users/jselmer/iron_corrosion.htm Plasma (VAK): http://www.amtskonservering.dk/plasma.htm Eksempel på behandling av jernkompositt med organiske deler http://www.arc-nucleart.fr/an/etudes/travaux.htm#Traitement