Μελέτη της διάβρωσης, του καθαρισμού και της προστασίας κραμάτων χαλκού σε επιταχυνόμενες συνθήκες προσβολής

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία χωρίζεται σε δύο διακριτά μέρη. Το πρώτο μέρος αφορά την προσομοίωση δύο διαβρωτικών περιβαλλόντων, ενταφιασμού στο χώμα (soil environment) και έκθεσης σε υγρασία (marine environment) υπό την επίδραση χλωριόντων τα οποία προστίθενται στο σύστημα με χημικό τρόπο (προδιάβρωση). Χρησιμοποιήθηκαν δύο κράματα αναφοράς (Κράμα Α και Κράμα Β), καθώς και δύο συνταγές χημικής προδιάβρωσης (επικάλυψη με πάστα Cu(NO3)2/ ZnCl2 και εμβάπτιση σε διάλυμα CuCl2 συγκέντρωσης 1Μ). Η έκθεση στα δύο περιβάλλοντα οδηγεί στη δημιουργία κυπρίτη και τριϋδροξυ-χλωριδίων του Cu (II) [Cu2(OH)3Cl], κυρίως του παρατακαμίτη. Διαφέρουν ως προς το ποσοστό που υπάρχουν στο στρώμα της πάτινας. Το δεύτερο μέρος αφορά την εφαρμογή τριών χημικών μεθόδων καθαρισμού,-αραιά αλκαλικά διαλύματα NaOH, Na2CO3 και Alkaline Dithionite. Οι δύο πρώτες μέθοδοι οδηγούν στην αποσταθεροποίηση των επικίνδυνων χλωριούχων ενώσεων μέσω της διάχυσης των χλωριόντων από την πάτινα στο διάλυμα, και διαδοχικό μετασχηματισμό τους σε σταθερότερες ενώσεις, ενώ η τρίτη οδηγεί στην αναγωγή των υδροξυχλωριδίων του χαλκού σε σταθερά οξείδια. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η μέθοδος με Alkaline Dithionite ήταν η πιο αποτελεσματική. Διαπιστώθηκε, επιπλέον, και η ανεπάρκεια της εφαρμογής τοπικού καθαρισμού, έναντι της εμβάπτισης. Τέλος, μελετήθηκαν και καθαρίστηκαν δύο άγνωστα νομίσματα (τα οποία είχαν διαβρωθεί στα αντίστοιχα φυσικά περιβάλλοντα διάβρωσης). Η τελική επιλογή και εμβάπτιση σε διάλυμα Alkaline Dithionite, παρόλο που δεν επανέφερε την επιφάνεια των νομισμάτων στην αρχική κατάσταση οδήγησε στο μερικό καθαρισμό και την ταυτοποίηση των νομισμάτων.

This dissertation is divided into two different parts. The first part includes the simulation of two different corrosion environments, soil environment and marine environment in the presence of chlorides . During the experiments, two different kinds of copper reference alloys (Alloy A and Alloy B) and two different kinds of chemical pretreatment for the generation of the accelerated corrosion (Cu(NO3)2/ ZnCl2 paste and an aqueous solution of CuCl2 1M) were used. The results indicated the formation of cuprite and Cu2(OH)3Cl compounds, as the main corrosion products. The second part includes tests and comparison of three chemical cleaning methods: dilute alkaline NaOH, Na2CO3 and Alkaline Dithionite solutions. According to the results, the immersion in Alkaline Dithionite solution proved to be the most effective one. In addition, according to the results, localized cleaning proved to be inefficient. Finally, two unidentified coins, corroded under unknown conditions were characterized and partially cleaned by immersion in Alkaline Dithionite. Although the surface state achieved did not approximate the initial coin condition, the stabilization and identification of these coins was made possible.