酸雨环境下青铜的腐蚀特征文献综述

 2021-11-04 09:11

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1、研究背景青铜是古代冶炼史上最早的合金,与纯铜相比,其强度高、熔点低且化学性质稳定,有着良好的铸造性能,抗磨性与抗腐蚀性,古代曾用其打造青铜文物,具有极高的艺术价值、科学价值和人文价值,是研究人类历史、文化、金属冶炼等发展的重要依据[1,2]。

由于外界环境的影响和自身结构缺陷,青铜器出土后出现了不同程度的锈蚀,文物自身材质特性和所处环境条件直接影响其腐蚀的速度, 且腐蚀的产生与环境因素之间存在一定的协同效应,加速文物的损坏[3],造成二次破坏。

青铜的腐蚀产物主要分为无害锈和有害锈,其中无害锈是在正常自然环境中,锈蚀产物不再侵蚀青铜本体,有害锈则是青铜病粉状锈,对此腐蚀现象,不少学者作出相应的研究[4]。

调研发现, 由于酸雨的作用青铜的表面形成了腐蚀产物, 导致青铜的结构及形貌受到破坏,洛伦佐吉贝尔蒂的天堂之门(1425年至1452年,佛罗伦萨的浸礼会教堂)是一个著名的例子,它暴露在室外的大气层中,金/青铜界面腐蚀产物的增长导致了金层的起泡和破裂[5]。

所以, 深入研究浸泡环境下青铜在酸雨中的腐蚀特征,通过对腐蚀形貌的观察和腐蚀产物的表征以及腐蚀电化学的研究,探索青铜在酸雨中的腐蚀机理具有重要意义。

2、国内外研究进展2.1影响青铜腐蚀的因素影响青铜腐蚀的因素有许多,如:环境、湿度、温度、青铜的自身组分和性质等,其中,环境对青铜的腐蚀中,酸雨的影响最为显著,所谓酸雨,是指ph小于5.6的沉降物,主要有硫酸和硝酸两种[6],但是空气中没有单独存在的二氧化硫和二氧化碳,所以酸雨的形成与人类活动密切相关。

(1)氯离子的影响大气中的氯离子大多来自于海洋,氯离子吸附在金属表面上,形成一种强电场,从而加速了金属的溶解。

在含有氯离子和氧气的溶液中,青铜便发生腐蚀反应。

夏鹏[1]等运用了腐蚀失重法,测量氯离子在不同浓度的模拟酸雨中的腐蚀速率,研究发现,氯离子对铜的腐蚀影响较大,其腐蚀机理复杂,在不少研究中涉及。

(2)酸雨溶液的ph在人工模拟酸雨中,溶液的ph值不同,腐蚀程度与机制也不同,随着ph值的增加,样品表面腐蚀程度越来越低。

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