专利名称：一种用于古代铸铁文物保护的缓蚀剂的制作方法
技术领域：
本发明属于缓蚀剂的研究，具体地说，涉及一种用于保护铸铁文物的缓蚀剂。
背景技术：
我国是世界上生产和制造铁器最早的国家之一，铁器贯穿了我国几千年的历史， 其中体现着我国各个时代文化、政治、军事、生活等方面的特点，在研究历史和科技发展方 面都起着重要的作用。但由于铁极易在潮湿空气中发生腐蚀，铁质文物的保存与保护工作 一直是文物保护中的重点和难点。在铁质文物保护中，缓蚀是至关重要的一步。采用缓蚀 剂进行缓蚀保护是一种常见有效的方法。目前铁质文物常用的缓蚀剂主要有单宁酸和六偏 磷酸钠等[郭岚，王世雄，铁器文物的缓蚀研究与处理实施。全国考古及文物保护化学学术 交流会论文集摘要，西安1989，20.]，但单宁酸会在铁器表面形成紫黑色膜，较大地改变了 文物外观。在工业上，钢铁的缓蚀研究已经有一百多年的历史。现在，工业上已经有很成熟 的针对不同钢铁材料不同工业环境下的缓蚀配方[有关这方面的材料可参阅张天胜编， 缓蚀剂，北京化学工业出版社，2002]。铁质文物保护中的传统缓蚀剂也是从工业缓蚀剂 中借鉴来，研究并应用的。但是，铁质文物中使用的缓蚀剂相对于工业缓蚀剂，还要求缓蚀 剂具有不改变文物外观和无毒无污染的特点[有关这方面的材料可以参阅1)郭宏，论“不 可改变原貌原则”的本质意义_兼论文物保护科学的文理交叉性.文物保护与考古科学， 2004(16) :60 64;2)宋迪生等，文物与化学.四川四川教育出版社，1992，9 11 ;3)侯 卫东，文物保护原则与方法论浅谈.考古与文物，1995(6) :71 76.]。
发明内容
本发明是基于“十一五”国家科技支撑计划项目课题“铁质文物综合保护技术研 究”(课题编号2006BAK20B03)的专利申请。本发明的目的在于提供一种用于铸铁文物保护的缓蚀剂，以期达到该缓蚀剂在起 到缓蚀作用同时，不改变文物外观和无毒无污染的目的。为实现上述目的，本发明提供的用于铸铁文物保护的缓蚀剂，含有乙醇 胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠，其中乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠之间为 1.0-2.0 8. 0-9. 0 2. 0-3. 0(摩尔比)，优选的摩尔比为 1. 5 8. 5 2. 3。本发明将乙醇胺与苯并三氮唑、葡萄糖酸钠混合后，发生缓蚀协调作用，缓蚀效果 显著提高，对模拟铸铁文物材质的Z30铸铁具有较好的缓蚀性。
图1为Z30铸铁电极在不同缓蚀剂中的极化曲线。图2A为未加缓蚀剂的Z30铸铁的扫描电镜二次电子像。图2B为未加缓蚀剂的Z30铸铁的扫描电镜背散射电子像。
图2C为加入缓蚀剂的Z30铸铁的扫描电镜二次电子像。图2D为加入缓蚀剂的Z30铸铁的扫描电镜背散射电子像。
具体实施例方式根据铁质文物的特殊性，本发明在工业缓蚀剂中筛选了几种工业上研究应用已经 颇为成熟的缓蚀剂，用Z30铸铁模拟古代铸铁样品，与本发明的缓蚀剂进行性能比较，并对 本发明的缓蚀剂其作用机理加以详细说明。在古代铁器的腐蚀中，cr会对铁器的电化学反应起到极大的促进作用，同时 cr还可以加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀的进行，是影响铁器腐蚀 速率最大的因素。因此，本发明选择3. 5% NaCl溶液作为腐蚀环境，对不同缓蚀剂进行缓蚀 性能对比及分析(这里所说的不同缓蚀剂包括公知的缓蚀剂和本发明提供的缓蚀剂)。一、实验部分1、样品由于我国古代的室外铁器大多为铸铁器物(铁锚等为锻铁)，因此本发明 以Z30铸铁模拟古代铁器。Z30铸铁为50X 25X 2mm规格，其中C含量为3.3%，Si含量为 2. 8 3. 2%。1)采用失重法，将铸铁样品在3. 5% NaCl溶液及加入缓蚀剂的3. 5% NaCl溶液中 悬挂浸泡168小时后取出，采用失重法的实验结果如表1和表2所示。表1 空白样(3. 5% NaCl溶液中)的失重结果 表2 在3. 5% NaCl溶液中加入缓蚀剂的失重结果 注表2中，序号1-1 1-3为1. 5mol/L浓度的乙醇胺，2-1 2_3为8. 5mmol/L 浓度的苯并三氮唑，3-1 3-3为2. 3mmol/L浓度的葡萄糖酸钠，4-1 4-3为1. 5mol/L乙 醇胺+8. 5mmol/L苯并三氮唑+2. 3mmol/L葡萄糖酸钠混合缓蚀剂。通过表1和表2的实验数据得知，在3. 5% NaCl溶液中，乙醇胺、苯并三氮唑、葡萄 糖酸钠都不同程度的对铸铁产生缓蚀性。乙醇胺的缓蚀效果最佳。而将这几种缓蚀剂混合 后，缓蚀率达到90%以上，表明几种缓蚀剂之间存在缓蚀协同作用，使缓蚀性增强。2)极化曲线法将Z30铸铁作为工作电极进行动电位扫描，得到动电位极化曲线。以电位V为y 轴，电流密度的对数lg I为x轴作图。通过不同缓蚀剂的图形曲线比较各种缓蚀剂的缓蚀 效果。以3. 5% NaCl溶液为介质，加入不同种类的缓蚀剂(极化曲线法所采用的不同种 类的缓蚀剂与失重法采用的相同)，混合液的总体积为250mL。将Z30铸铁做成lcmX lcm 正方形表面的工作电极。用600#、1000#的砂纸将电极表面打磨平整光滑后，再用丙酮除去 表面的油，去离子水冲洗干净。参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为钼丝电极。扫描速度 2mV/s,扫描范围为-0. 6 0. 6V。Z30铸铁在加入不同缓蚀剂的3. 5% NaCl溶液中的动电位扫描极化曲线见图1。 Z30铸铁在空白溶液的自腐蚀电位为-0. 72753V，BTA的自腐蚀电位为_0. 63080V，PMP的自 腐蚀电位为-0. 65205V,乙醇胺的自腐蚀电位为-0. 51939V，BTA+乙醇胺+葡萄糖酸钠的自 腐蚀电位为-0.47267V。加入缓蚀剂的阴极极化曲线与空白溶液的阴极曲线相近。而阳极 极化曲线变化较大，在相同电位下，电流均有不同程度减小，可见这几种缓蚀剂均能抑制金属的阳极溶解过程，属于阳极型缓蚀剂。其中，乙醇胺溶液中的极化曲线在-0. 70000V左右 时开始出现钝化峰，随着电位的升高，腐蚀电流基本保持不变，在-0. 20000V左右时膜被击 穿，发生破钝化。而BTA+乙醇胺+葡萄糖酸钠混合缓蚀剂中的极化曲线也在-0. 70000V左 右出现钝化峰，且维钝电流明显降低了，这表明加入本发明的BTA和葡萄糖酸钠能够改善 乙醇胺对铸铁试样的成膜效果，三者之间发生了缓蚀协同作用，使缓蚀率得到提高。3)扫描电镜测试将Z30铸铁片打磨，冲洗，脱油，脱水，干燥。具体操作步骤和失重法相同。将处理 后的铁片分别悬挂浸泡在不同的缓蚀剂的3. 5% NaCl溶液中浸泡96个小时(扫描电镜测 试方法中所采用的不同种类的缓蚀剂与失重法采用的相同)。将铁片取出后，用去离子水冲 洗，脱水，吹风机吹干后放入干燥皿。通过扫描电镜分析缓蚀前后的铁片表面形貌。图2A、图2B为未加入缓蚀剂的Z30铸铁在3. 5% NaCl溶液中腐蚀168小时后的 扫描电镜二次电子像和背散射电子像。图2C、图2D为加入BTA+乙醇胺+葡萄糖酸钠混合 缓蚀剂的Z30铸铁在3. 5% NaCl溶液中腐蚀168小时后的扫描电镜二次电子像和背散射电 子像。由加入缓蚀剂和空白样图片对比可见，加入本发明的缓蚀剂后的Z30铸铁在NaCl溶 液中的腐蚀程度明显低于没有加入缓蚀剂的。由上述三种测试方法的结果可以看出，苯并三氮唑、乙醇胺和葡萄糖酸钠对于Z30 铸铁具有不同程度的缓蚀效果。其中乙醇胺的缓蚀效果最好。而将乙醇胺与苯并三氮唑、葡 萄糖酸钠混合后，发生缓蚀协调作用，缓蚀效果显著提高，对Z30铸铁具有较好的缓蚀性。
权利要求
一种用于铸铁文物保护的缓蚀剂，含有乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠，其中乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠之间的摩尔比为1.0-2.0∶8.0-9.0∶2.0-3.0。
2.如权利要求1所述的缓蚀剂，其中，乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠之间的摩尔比 为 1. 5 8. 5 2. 3。
全文摘要
一种用于铸铁文物保护的缓蚀剂，含有乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠，其中乙醇胺、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠之间的比例为1.0-2.0∶8.0-9.0∶2.0-3.0(摩尔比)。本发明将乙醇胺与苯并三氮唑、葡萄糖酸钠混合后，发生缓蚀协调作用，缓蚀效果显著提高，对模拟古代铸铁材质的Z30铸铁具有较好的缓蚀性。
文档编号C23F11/14GK101857956SQ20091013123
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者李园, 马清林 申请人:中国文化遗产研究院