一种用于铁质文物的预膜缓蚀剂及其预膜、评价方法技术

一种用于铁质文物的预膜缓蚀剂及其预膜、评价方法，属于铁质文物缓蚀技术领域。所述的预膜缓蚀剂包括以下成分的水溶液：钼酸钠、葡萄糖酸钠、硝酸铈、氯化锌、聚乙二醇。用于铁质文物的预膜缓蚀，电化学阻抗谱、耐盐雾试验及室外暴露试验均表明该缓蚀剂预膜效果良好，在腐蚀速率最高的液膜厚度下缓蚀效率最高可达90％左右，在48h后缓蚀效率仍保持在50％左右，具有一定的持续防护作用。且经过测定预膜前后铁器表面色差符合文物保护要求，是铁质文物较为理想的预膜缓蚀剂。实验过程中所使用的模拟大气腐蚀装置，相比于将铁器浸泡于电解质溶液中来评价缓蚀剂的缓释效率更贴合文物实际的保存环境，评价缓蚀剂的缓蚀效率更加科学合理。理。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铁质文物的预膜缓蚀剂及其预膜、评价方法


[0001]本专利技术属于铁质文物缓蚀、保护
，具体涉及一种复配预膜缓蚀剂的成分配比与该预膜缓蚀剂的使用及模拟大气腐蚀环境下的评价方法。

技术介绍

[0002]铁质文物受本身性质影响加上保存措施不当会受到不同程度的腐蚀侵害，需研究铁质文物的缓蚀保护技术。由于大多数铁质文物保存在大气环境下，研究铁器的大气腐蚀现象及规律对保护铁器有十分重要的意义。大气腐蚀的本质是液膜下的电化学腐蚀。
[0003]金属文物的预膜缓蚀过程，主要是将缓蚀剂在金属文物表面作用一段时间从而使金属表面形成缓蚀膜，使其得到缓蚀保护。目前常用的预膜缓蚀剂缓蚀效率较低，且随腐蚀时间延长下降较快，甚至出现加速腐蚀现象。需对目前所用的预膜缓蚀剂进行优化才能得到缓蚀效果较好，且具有一定持续缓蚀效果的预膜缓蚀剂。此外目前大多数铁质文物的保护研究及缓蚀剂的检测方法基于浸泡在腐蚀介质溶液中，该方法与铁质文物实际保存的大气腐蚀环境(薄液膜)有出入，故研究铁质文物缓蚀剂在模拟大气腐蚀环境下(薄液膜)的缓蚀效果可为铁质文物缓蚀剂的研发和评价提供新的研究思路和方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术致力于现有技术不足和评价方法的不合理问题的解决，复配了一种效果优良并能够持续一定时间的铁质文物预膜缓蚀剂，并模拟了大气腐蚀环境下铁器的腐蚀，以此来评价预膜缓蚀剂的缓蚀效率。
[0005]本专利技术复配了一种铁质文物预膜缓蚀剂，所述的预膜缓蚀剂包括以下成分的水溶液：钼酸钠、葡萄糖酸钠、硝酸铈、氯化锌、聚乙二醇，其中钼酸钠0.15
‑
0.4g/L、葡萄糖酸钠浓度范围为0.15
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0.4g/L，硝酸铈浓度范围为0.5
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0.9g/L，氯化锌浓度范围为0.1
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0.3g/L，聚乙二醇浓度为1.0
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3.0g/L；各组分含量优选如下：钼酸钠浓度为0.35
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0.40g/L；葡萄糖酸钠浓度为0.25
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0.35g/L；硝酸铈浓度为0.65
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0.75g/L；氯化锌浓度为0.25
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0.30g/L；聚乙二醇浓度为2.5
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3.0g/L。与此同时，挑选了文物保护实际中四种应用过及优化过的复配预膜缓蚀剂与本专利技术的预膜缓蚀剂在铸铁上进行电化学和耐老化的对比实验，实验证明本专利技术的预膜缓蚀剂具有优良的预膜缓释效率。
[0006]预膜缓蚀剂的使用方法：本专利技术的预膜缓蚀剂用于铁质文物预膜时，在预膜温度20
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40℃，预膜时间2
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6h预膜效果较好；通过优选预膜温度为35
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40℃；预膜时间5.5
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6h，铁质文物放置在预膜缓蚀剂溶液底部时预膜效果最佳。
[0007]用来测定铁器在大气环境中的腐蚀的自制模拟大气腐蚀环境装置。
[0008]模拟大气腐蚀研究装置如附图1所示。装置主要由电解池(用于电化学测试)和螺旋测微器(用于液膜厚度测量)组成。将铁器制备的工作电极插入聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)制成的电解池壳体内，工作电极的上表面水平，将参比电极和铂电极对电极(反电极)也置于电解池壳体内组成电解池对应的电极，如按图所示；工作电极的下表面通过欧姆电
表连接螺旋测微器，螺旋测微器的铂针位于工作电极上表面的正上方，将装配好的电解池放在水平台上，水平台可调整以确保可获得上表面水平的工作电极表面，使得电极表面液膜厚度一致。
[0009]上述装置的应用，对液膜厚度的测量，主要通过焊有极细铂针的螺旋测微器的移动实现，螺旋测微器的一头连接反应灵敏的欧姆表，在想电解池中加入腐蚀电解液之前旋转螺旋测微器旋钮使铂针向下移动至欧姆表示数突变(此时铂针接触工作电极上表面)，记录螺旋测微器示数m1，然后提高铂针，再向电解池中加入腐蚀电解液，使工作电极表面被一定厚度液膜覆盖时重新旋转螺旋测微器使铂针向下移动，观察电阻表再次突然出现跳动显示示数时(此时铂针接触腐蚀电解液表面)，记录螺旋测微器的数值m2，此时液膜厚度m＝m1‑
m2；在液膜厚度测量完成后迅速将电解池上部封闭，减少液膜的挥发；在模拟大气腐蚀的条件下通过测试开路电位、电化学阻抗谱(EIS)以及耐盐雾试验、室外老化试验等方法来评价预膜缓蚀剂的缓蚀效率。实验证明，本专利技术的有益效果是：A组缓蚀剂缓蚀效率较低，最高约35％；其余复配缓蚀剂的缓蚀效率最高在60％
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75％之间。且几种缓蚀剂缓蚀效率随腐蚀时间延长下降较快，其中单宁酸复配缓蚀剂及硝酸铈复配缓蚀剂甚至在腐蚀约24h后出现加速腐蚀现象，其余复配缓蚀剂在腐蚀约24h后保持30％左右的缓蚀效率。而本专利技术研发的新的预膜缓蚀剂，EIS谱、耐盐雾试验及室外暴露试验均表明该缓蚀剂预膜效果良好，缓蚀效率最高可达90％左右，实验进行48h后缓蚀效率保持在50％左右，具有一定的持续防护作用，其缓蚀效率优于之前所测缓蚀剂，表明该专利技术的预膜缓蚀剂缓蚀性能优良，为铁质文物预膜缓蚀剂的研发提供了新技术，存在极大的应用价值。
[0010]本专利技术的优点：(1)复配了一种缓蚀效果优良的预膜缓蚀剂。在腐蚀速率最高的300μm液膜下缓蚀效率最高可达87.14％，浸泡48h后缓蚀效率保持在50％左右。而其他预膜缓蚀剂最高缓蚀效率在70％左右，并在24h后缓释效率下降至30％左右甚至负值，相比较，该专利技术的预膜缓蚀剂具有优良的缓蚀效率。(2)自制模拟大气腐蚀环境装置来测定铁器在大气环境中的腐蚀。文物通常保存在室内、展览馆等大气环境下，所受到的腐蚀为大气腐蚀，大气腐蚀的本质是液膜下的电化学腐蚀。本专利技术中的装置可在试样表面形成一层薄的电解质液膜，通过电解质薄膜中水分、离子、溶解氧以及大气中的离子、气体、光线、污染物的共同作用下模拟文物保存在大气环境中所受到的腐蚀，相较于将试样直接浸泡在电解质溶液中模拟文物的腐蚀更贴近大气腐蚀，更为真实。在模拟大气腐蚀环境的基础上测试试样的开路电位与电化学阻抗谱，探究试样的腐蚀过程、计算金属的腐蚀电流密度。并通过盐雾试验与室外老化试验验证预膜缓蚀剂是否具有一定的实际缓释效果。
附图说明
[0011]图1模拟大气腐蚀装置图
[0012]图2预膜铸铁开路电位随浸泡时间的变化，(a)A，(b)B，(c)C，(d)D，(e)E
[0013]图3预膜铸铁EIS图随浸泡时间的变化(a)A，(b)B，(c)C，(d)D，(e)E
[0014]图4各预膜缓蚀剂缓蚀剂预膜铸铁的EIS参数R
ct
随时间的变化规律
[0015]图5各预膜缓蚀剂缓蚀剂预膜铸铁的缓蚀效率随腐蚀时间变化的规律
[0016]图6铸铁耐盐雾腐蚀2h后的照片，(Blank)未预膜，(a)A预膜，(b)B预膜，(d)D预膜，(e)E预膜
[0017]图7铸铁室外暴露7d的表面照片，(Blank)未预膜，(a)A预膜，(b)B预膜，(c)C预膜，(d)D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁质文物预膜缓蚀剂，其特征在于，所述的预膜缓蚀剂包括以下成分的水溶液：钼酸钠、葡萄糖酸钠、硝酸铈、氯化锌、聚乙二醇。2.根据权利要求1所述的预膜缓蚀剂，其特征在于，其中钼酸钠0.15
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0.4g/L、葡萄糖酸钠浓度范围为0.15
‑
0.4g/L，硝酸铈浓度范围为0.5
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0.9g/L，氯化锌浓度范围为0.1
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0.3g/L，聚乙二醇浓度为1.0
‑
3.0g/L。3.根据权利要求1所述的预膜缓蚀剂，其特征在于，钼酸钠浓度为0.35
‑
0.40g/L；葡萄糖酸钠浓度为0.25
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0.35g/L；硝酸铈浓度为0.65
‑
0.75g/L；氯化锌浓度为0.25
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0.30g/L；聚乙二醇浓度为2.5
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3.0g/L。4.根据权利要求1所述的预膜缓蚀剂的应用，用于大气腐蚀环境的下铁器的预膜防腐蚀。5.根据权利要求1所述的预膜缓蚀剂的应用，使用方法：用于铁质文物预膜时，预膜温度20
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40℃，预膜时间2
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6h；通过优选预膜温度为35
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40℃；预膜时间5.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王菊琳，王莉，吴玉清，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：