本發(fā)明涉及金屬制品防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種青銅銅鼓的防腐方法。
背景技術(shù)：
青銅時代是人類利用金屬的第一個時代，在考古學(xué)上標志著人類文化發(fā)展的一個重要階段。青銅器具有極高的歷史價值、藝術(shù)價值和科學(xué)價值。然而，由于青銅材料本身在潮濕空氣中易發(fā)生腐蝕，加之古代青銅器經(jīng)歷了數(shù)千年的漫長歲月，所處的環(huán)境復(fù)雜多樣，致使這些珍貴的文物遭受了不可逆轉(zhuǎn)的損傷。因此，確立有效地保護方法是館藏珍貴青銅文物保護方面所面臨的需求和共性問題。
近些年來，在金屬材料表面構(gòu)筑超疏水薄膜用以增加金屬的抗腐蝕能力得到廣泛的關(guān)注及研究。金屬腐蝕是金屬在環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生作用而使金屬成為氧化狀態(tài)的熱力學(xué)自發(fā)過程。據(jù)報道，每年由于金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失占國民生產(chǎn)總值的1.5～2.4％。為了減緩金屬腐蝕或防止金屬腐蝕，采用涂層保護的方法是防腐蝕方法中應(yīng)用最廣泛也是最有效的措施。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種青銅銅鼓的防腐方法，本發(fā)明通過簡單有效的一步溶液自組裝生長法，提供一種在將特定的緩蝕劑植酸，將植酸分子自組裝在金屬表面上，形成致密、有序的單分子膜，它可以阻擋環(huán)境介質(zhì)對銅鼓上的未腐蝕的銅金屬的侵蝕，保護基底金屬免遭腐蝕，也能在銅鼓表面形成一層防止腐蝕的自組裝單分子阻蝕膜。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
1、一種青銅銅鼓的防腐方法，具有以下過程和步驟：
(1)將青銅銅鼓先用軟毛刷輕輕刷拭表面，然后用干燥的氮氣反復(fù)吹洗表面，去除青銅表面的灰塵、顆粒以及有害粉狀銹；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的銅鼓用清潔劑溶液去除表面的油污，再用去離子水反復(fù)將銅鼓表面沖洗3～5次，清潔劑溶液的溫度在40～60℃；
(3)將步驟(2)洗凈的銅鼓放在植酸溶液浸泡8～12h后撈起瀝干；
(4)將步驟(3)浸泡好的銅鼓放入真空烘箱中烘烤10～20h后取出冷卻至室溫；
(5)重復(fù)步驟(3)(4)2～4次后，最后用乙醇清洗銅鼓表面即可。
本發(fā)明所用清潔劑為硬脂酸、F127表面活性劑或十二烷基苯磺酸鈉中的一種，且清潔劑與水的質(zhì)量比為1:20～1:40。
本發(fā)明所用植酸溶液的濃度為0.1～0.2mol/L，浸泡的溫度為40～60℃，植酸溶液的溶劑為去離子水、乙醇或丙酮中的一種。
本發(fā)明所用烘箱的烘烤溫度為70～100℃，真空度為-0.06～-0.1KPa；真空烘烤時，每隔3小時向真空烘箱內(nèi)通入干燥的氮氣，然后重新抽負壓至真空度為-0.06～-0.1KPa。
本發(fā)明用植酸溶液浸泡銅鼓，主要因為植酸分子結(jié)構(gòu)中有能同金屬配合地24個氧原子、12個羥基和6個磷酸基；6個磷酸基只有1個處于a位，其他5個均在e位上，其中有4個磷酸基處于同一平面上，所以植酸易溶于水，表現(xiàn)較強的酸性。植酸是一種少見的金屬螯合劑，在水溶液中易發(fā)生電離出氫離子，電離后帶負電荷，當金屬與其接觸時，金屬易失去電子而帶正荷。又由于植酸分子具有6個磷酸基，每個磷酸基中的氧原子都可以作為配位原子和金屬離子進行螯合，故其極易與金屬表面呈正電性的金屬離子結(jié)合，在金屬表面發(fā)生化學(xué)吸附，用金屬結(jié)合形成很穩(wěn)定的絡(luò)合物。植酸分子通過-P＝0磷酸基在銅鼓表面形成一層致密的單分子保護膜，它能有效地阻止O2等進入金屬表面，從而減緩了銅鼓的腐蝕。植酸由于具有獨特的分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)，而且具有天然毒特性，可以被用來作為緩蝕劑。植酸最有使用價值的是其特殊功能，它與Fe3+、Cn2+、Ni2+、Zn2+等金屬離子有著特別強的螯合能力，形成螯合物附著在金屬表面阻步金屬的腐蝕。因此植酸可作為一種較理想的綠色環(huán)保型緩蝕劑。
本發(fā)明反復(fù)浸泡植酸溶液反復(fù)抽真空烘烤，可以使銅鼓表面微孔中的空氣抽出，植酸分子可以順利進入微孔與微孔表面的銅反應(yīng)，形成保護層，以保證銅鼓每個點都能有效得到銅的植酸螯合物的保護，防止進一步腐蝕。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用植酸與銅鼓表面的銅發(fā)生螯合反應(yīng)形成致密、有序的單分子膜，它可以阻擋環(huán)境介質(zhì)對銅鼓上的未腐蝕的銅金屬的侵蝕，保護基底金屬免遭腐蝕，同時利用真空烘烤的方法和反復(fù)浸泡植酸溶液，可以使銅鼓微孔中的空氣析出，更有利于植酸與微孔中的銅螯合，使保護層覆蓋更致密。
【具體實施方式】
下面結(jié)合具體實施方式做進一步的說明。
實施例1
一種青銅銅鼓的防腐方法，具有以下過程和步驟：
(1)將青銅銅鼓先用軟毛刷輕輕刷拭表面，然后用干燥的氮氣反復(fù)吹洗表面，去除青銅表面的灰塵、顆粒以及有害粉狀銹；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的銅鼓用硬脂酸溶液去除表面的油污，再用去離子水反復(fù)將銅鼓表面沖洗3次，硬脂酸溶液的溫度在40℃；
(3)將步驟(2)洗凈的銅鼓放在植酸溶液浸泡8h后撈起瀝干；
(4)將步驟(3)浸泡好的銅鼓放入真空烘箱中烘烤10h后取出冷卻至室溫；
(5)重復(fù)步驟(3)(4)2次后，最后用乙醇清洗銅鼓表面即可。
其中，硬脂酸與水的質(zhì)量比為1:20。植酸溶液的濃度為0.1mol/L，浸泡的溫度為40℃，植酸溶液的溶劑為去離子水。
另外，烘箱的烘烤溫度為70℃，真空度為-0.06KPa；真空烘烤時，每隔3小時向真空烘箱內(nèi)通入干燥的氮氣，然后重新抽負壓至真空度為-0.06KPa。
實施例2
一種青銅銅鼓的防腐方法，具有以下過程和步驟：
(1)將青銅銅鼓先用軟毛刷輕輕刷拭表面，然后用干燥的氮氣反復(fù)吹洗表面，去除青銅表面的灰塵、顆粒以及有害粉狀銹；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的銅鼓用F127表面活性劑溶液去除表面的油污，再用去離子水反復(fù)將銅鼓表面沖洗5次，F(xiàn)127表面活性劑溶液的溫度在60℃；
(3)將步驟(2)洗凈的銅鼓放在植酸溶液浸泡12h后撈起瀝干；
(4)將步驟(3)浸泡好的銅鼓放入真空烘箱中烘烤20h后取出冷卻至室溫；
(5)重復(fù)步驟(3)(4)4次后，最后用乙醇清洗銅鼓表面即可。
其中，F(xiàn)127表面活性劑與水的質(zhì)量比為1:40。植酸溶液的濃度為0.2mol/L，浸泡的溫度為60℃，植酸溶液的溶劑為乙醇。
另外，烘箱的烘烤溫度為100℃，真空度為-0.1KPa；真空烘烤時，每隔3小時向真空烘箱內(nèi)通入干燥的氮氣，然后重新抽負壓至真空度為-0.1KPa。
實施例3
一種青銅銅鼓的防腐方法，具有以下過程和步驟：
(1)將青銅銅鼓先用軟毛刷輕輕刷拭表面，然后用干燥的氮氣反復(fù)吹洗表面，去除青銅表面的灰塵、顆粒以及有害粉狀銹；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的銅鼓用十二烷基苯磺酸鈉溶液去除表面的油污，再用去離子水反復(fù)將銅鼓表面沖洗4次，十二烷基苯磺酸鈉溶液的溫度在50℃；
(3)將步驟(2)洗凈的銅鼓放在植酸溶液浸泡10h后撈起瀝干；
(4)將步驟(3)浸泡好的銅鼓放入真空烘箱中烘烤15h后取出冷卻至室溫；
(5)重復(fù)步驟(3)(4)3次后，最后用乙醇清洗銅鼓表面即可。
其中，十二烷基苯磺酸鈉與水的質(zhì)量比為1:30。植酸溶液的濃度為0.15mol/L，浸泡的溫度為50℃，植酸溶液的溶劑為去離子水、乙醇或丙酮中的一種。
另外，烘箱的烘烤溫度為80℃，真空度為-0.08KPa；真空烘烤時，每隔3小時向真空烘箱內(nèi)通入干燥的氮氣，然后重新抽負壓至真空度為-0.08KPa。
驗證實施例
本實施例的具體步驟如下：
(1)準備好實驗電解液：實驗電解液為3％NaCl溶液。
(2)青銅電極的準備：把與實施例1步驟(2)中處理好的銅鼓相同的青銅片作為電極。其工作面為2cm2，非工作面用環(huán)氧樹脂涂封；電極先經(jīng)凈化處理，再經(jīng)氧化還原處理，隨后在3％的NaCl溶液中-0.20mV下極化處理120S，再在-0.5mV下極化處理60S，之后立即浸入0.1mol/L的植酸自組裝溶液中，組裝不同時間，在青銅電極表面得到不同厚度的自組裝膜。
(3)電化學(xué)體系的構(gòu)成：采用電解池的三電極體系，以青銅片電極為工作電極，輔助電極為鉑電極，參比電極為雙液極飽和甘汞電極。
(4)采用的測量儀器:交流阻抗和極化曲線的測定儀器為：Solartron-1287能恒電位儀，Solartron-1255B頻響分析儀。交流阻抗的測試頻率為0.005Hz～100KHz；正弦電勢擾動為5mV；極化曲線法的掃描速率為1mV/S；掃描電位為-0.65V～-0.05V。
驗證效果：
青銅電極在植酸自組裝液中組裝不同時間后在3％NaCl溶液中的極化曲線，其相關(guān)的電化學(xué)數(shù)據(jù)，即腐蝕電位Ecoor、腐蝕電流密度Icoor如下表1所示：
表1不同組裝時間的自銅電極在3％Nacl溶液中的Ecoor和Icoor
從表1可知，在3％NaCl溶液空的試驗時青銅的腐蝕電流密度為51.28μA/cm2，在植酸形成膜組裝0.5h后腐蝕電流密度明顯降低，為19.95μA/cm2；組裝6h后腐蝕電流密度大大降低，為7.761μA/cm2，說明植酸自組裝單分子膜對3％NaCl溶液中的青銅有明顯的緩蝕效果。組裝12h趨于穩(wěn)定，：說明本發(fā)明利用植酸與銅鼓表面的銅發(fā)生螯合反應(yīng)形成致密、有序的單分子膜，它可以阻擋環(huán)境介質(zhì)對銅鼓上的未腐蝕的銅金屬的侵蝕，保護基底金屬免遭腐蝕，具有較好的應(yīng)用價值。