环境因素
相对湿度&温度
1、在干燥的库房环境中(RH<35%,T=20℃左右)铁器主要发生化学腐蚀,与氧气发生氧化反应,生成棕黑色的Fe3O4,在氧气充足的条件下部分Fe3O4继续氧化成Fe2O3,形成完整、致密、粘着力强的氧化膜,是无害锈,能有效的使铁与外界环境隔绝开来,阻止铁继续氧化而获得钝性,氧化膜层厚与时间成对数关系,随着时间的推移,当膜层达到一定的厚度,腐蚀速度增长会变得越来越慢。可以认为在常温、干燥的库房环境中,化学腐蚀对铁器影响有限,无腐蚀速度突然增加的现象。
2、当库房环境的湿度超过临界湿度(即足以在铁器表面形成足够厚的水膜,电化学腐蚀速度突然上升时对应的湿度),铁化学性质的活泼性和腐蚀介质的活性就会很快上升,发生电化学腐蚀,腐蚀速度显著加快。
3、当环境湿度剧烈变化,干湿交替频繁时,金属阴阳两极的电位差值随干湿循环次数线性增加,通常腐蚀速度随腐蚀电动势增大而增加,因而腐蚀速度也随干湿循环的次数增加而增加。此外,在环境干湿交替频繁时,由于昼夜温差、铁器锈蚀层毛细作用等因素,更容易在铁器表面形成薄层水膜,水膜厚度变化交替进行,将大大的增加氧气的扩散速度,从而加大铁器的腐蚀速度。
污染物
1、当大气中有腐蚀性气体如SO2,H2S存在时,会被铁器表面积聚的灰尘吸附,使得铁器的临界湿度大大降低,同时腐蚀性气体溶解于铁器表面的液膜中,增加了溶液的导电性,一个SO2分子就会使几十个原 子的铁腐蚀;
2、铁器表面和内部的污物附着物如可溶性盐分,尘土,疏松多孔的锈蚀物等,也会因为虹吸现象而更容易在铁器表面形成水膜,或者引起氧气浓度差的局部腐蚀。
3、当铁器本身存在着可溶性的氯化物时,腐蚀会变得更加容易和剧烈。Cl-电负性小,优先于OH-被铁选择性吸附,在腐蚀电池产生的电场作用下,Cl-不断向阳极区迁移,生成FeCl2,FeCl2容易水解释放出Cl-,或者FeCl2与水膜中的OH-反应生成Fe(OH)2,同时也释放出Cl-,新的Cl-又向阳极区迁移,带出更多的Fe2+。如此循环反复对铁器腐蚀起到了催化作用和阳极去极化作用,促进了铁器的局部腐蚀。
文物本体
组织结构
古代铁器是铁和碳的合金,可分为三大类:即铁素体、铁素体+渗碳体、铁素体+石墨体+少许渗碳体,它们的结构多带有微孔和腐蚀通道,铁器表面不同的金相组织也会引起电化学腐蚀,铁元素本身化学性质较活泼,这都是造成铁器腐蚀的内因。
馆藏铁器的矿化程度是决定铁器是否继续腐蚀的决定因素。
病害类型
1、出土铁器的腐蚀产物主要为FeOOH、Fe3O4、Fe2O3、FeO及铁的硫化物、氯化物、碳酸盐、磷酸盐等。
2、铁器腐蚀的过程就是铁被氧化成原始矿石的过程,从结构上讲,锈层是一个疏松多孔的含水的脆性固体结构;从组成上看,是较稳定的铁化合物如Fe3O4、Fe2O3、α-FeOOH和较活泼的铁化合物如γ—FeOOH、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeO的混合体,成分复杂,从化学成分上看,铁锈从里到外是:α-FeOOH,γ—FeOOH,Fe2O3,Fe3O4,FeO。
管理使用
养护管理
馆藏铁器防护措施:从铁器本体着手,提高抗腐蚀能力;或从环境着手,避免出现电化学腐蚀。
1、清洗:保持铁器清洁、干燥是防止馆藏铁器大气腐蚀的要素之一;
2、磷化、钝化;
3、表面封闭;
4、环境封存:环境封存除了对库房大环境进行控制之外,还有二种途径即对铁器进行充氮封存,干燥空气封存;
5、气相缓蚀剂。