способ очистки металлических археологических изделий

Формула изобретения

Способ очистки металлических археологических изделий, включающий механическую очистку, обезжиривание и травление в сочетании с ультразвуковой обработкой и консервацией, отличающийся тем, что археологические изделия перед травлением подвергают действию микроволнового электромагнитного излучения (СВЧ) при частоте 2450 МГц мощностью от 0,5 до 1,0 кВт в течение 10-20 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке металлических археологических изделий от продуктов коррозии и может быть использовано для предварительной реставрации изделий прикладного искусства.

Известен ряд традиционных способов химической очистки от коррозии археологических изделий растворами кислот и щелочей, предусматривающих длительное время обработки, описанных в работах Шемаханской М.С. Проблемы реставрации археологического металла//Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей/ГБЛ, Информкультура. - М., 1981., Вып.I. [1], Л.С.Гельфельда "Основы реставрации архитектурного металла", - М.: Институт Спецпроектреставрация, 1992 [2], Я.В.Вайнера, М.А.Дасоян. Технология электрохимических покрытий. - Л.: Машиностроение, 1972 [3].

Недостатком такой очистки является длительное время нахождения археологических изделий в травильных растворах, что приводит к неравномерному растворению металлической основы изделий при удалении окислов и соответственно к значительной и неравномерной потере металла, что сопровождается нарушением декоративных особенностей очищаемой поверхности, а также к излишнему расходованию реагентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ ультразвуковой очистки археологических изделий, приведенный в работе Башкирова В.И., Петрова Б.И. Ультразвуковая очистка музейных объектов из металла/Сб. статей по вопросам консервации и реставрации музейных объектов из металла. Под ред. Мишукова Ф.Я. - М.: ВЦНИЛКР, 1964. - С 124-137.

Предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить время проведения очистки археологических предметов по сравнению с традиционными способами.

Недостатком этого способа является увеличение времени обработки при очистке загрязнения на металлических предметах из относительно "молодых" захоронений. Эти загрязнения плотные и трудно удаляемые, состоят не только из окислов металлов, но и жировых, а также белковых наслоений, смешанных с пылью, частицами грунта и образующих слой, затрудняющий доступ травильных растворов через него. Как показала практика, это приводит к неравномерному растворению металлической основы и также ведет к нарушению декоративных особенностей очищаемой поверхности, соответственно к значительной потере металла, увеличению времени обработки и соответственно не позволяет применять высокие концентрации травильных растворов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, позволяющего интенсифицировать процесс за счет сокращения времени контакта изделия с травильными растворами, что ведет к уменьшению разъедания основного металла и сохранению общего рельефа изделия, позволяя применять травильные растворы в более высокой концентрации.

Поставленная задача решается тем, что археологические изделия после предварительной механической очистки, обезжиривания и травления в сочетании с ультразвуковой обработкой и консервацией перед травлением подвергают действию микроволнового электромагнитного излучения (СВЧ) при частоте 2450 МГц мощностью от 0.5 до 1.0 кВт в течение 10-20 секунд.

Технический результат предлагаемого способа сохраняет все достоинства известных решений и дополняет их следующими преимуществами.

1. Традиционный способ химический очистки по аналогу предусматривает время обработки археологических изделий до 36 час.

2. Время обработки по прототипу предусматривает до 15 мин.

3. Время обработки по предлагаемому способу предусматривает общее время до 5 мин.

Предлагаемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, так как осуществимо с использованием промышленно выпускаемого оборудования.

В соответствии с настоящим изобретением археологическое изделие предварительно механически освобождается от рыхлых легко удаляемых загрязнений без повреждения металлической поверхности применяемым инструментом. Очищаемое изделие помещается в стеклянный сосуд и в течение 10-15 секунд подвергается обработке в 0.1-02% растворе ПАВ в ультразвуковой бане для смыва легкоудаляемых наслоений, а главное для пропитки раствором ПАВ трудноудаляемых слоев. Сосуд переносится в СВЧ-печь и выдерживается 10-20 секунд до закипания раствора ПАВ. Изделие промывается водой от остатков образовавшихся наслоений, заливается травильным раствором и переносится в ультразвуковую баню. Время обработки травильным раствором определяется индивидуально (визуально) для каждого изделия и обычно составляет до 1-3 минут. После очистки изделие промывают водой от травильного раствора, пассивируют, сушат и консервируют.

В настоящем изобретении сочетание действия микроволнового электромагнитного излучения (СВЧ), разрыхляющего поверхность загрязняющего слоя, и ультразвуковой обработки обеспечивает высокое качество очистки и позволяет избежать повреждения поверхностей изделия.

Высокочастотное нагревание в микроволновой печи быстро нагревает воду, но гораздо хуже нагревает жиры и белки, потому что последние содержат меньше полярных молекул, чем вода, и, соответственно, меньше подвергаются влиянию переменного электромагнитного поля. Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, и они соответственно отражают его. Быстрый разогрев воды, более интенсивно поглощающей электромагнитные волны, является причиной появления мелких трещин из-за различий в линейных коэффициентах температурного расширения компонентов в загрязняющем слое. В наружном покрытии возникает увеличение касательного напряжения при растяжении, что, в свою очередь, формирует трещины, распространяющиеся в наружном направлении. Такой эффект способствует быстрому проникновению моющего раствора ПАВа к поверхности металла, образуя водный микроклин в результате возникновения растрескивания.

При проведении последующей ультразвуковой обработки возникающая в жидкости ультразвуковая кавитация и обусловленные ею давление и микропотоки жидкости воздействуют на граничный слой "жидкость-объект", разрушая, "смывают" его. Использование такого способа очистки археологических предметов позволяет очистить предметы от оксидов, сохранив рельеф, орнамент предмета, при этом уменьшается съем основного металла в 40-50 раз.

В качестве генераторов СВЧ могут быть использованы микроволновые печи, работающие на частоте 2450 МГц, мощностью в диапазоне от 0.5 до 1.0 кВт, а для создания пульсирующих напряжений сдвига при ультразвуковой обработке устройства типа бытовых ультразвуковых ванн - мощностью 0.5-1.0 кВт.

Данный способ прошел апробацию при очистке крестов, монет и других более 400 металлических изделий из захоронений Спасской и Кресто-Воздвиженской церквей г.Иркутска при проведении спасательных работ в 2010 - 11 г.