Ocena archeometalurgicznych stopów miedzi po wytworzeniu i po badaniach grawimetrycznych w roztworze imitującym kwaśną glebę

• Autorzy: Brojanowska Agnieszka , Budniak Karolina , Miśta-Jakubowska Ewelina A. , Moszczyńska Dorota

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2021.4.2

Warianty tytułu

EN

Evaluation of archaeometallurgical copper alloys after fabrication and weight loss testing in a simulated acidic soil solution

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca mieści się na styku inżynierii materiałowej, korozjii archeologii eksperymentalnej. Do badań wybrano 1 mosiądz i 3 brązy. Próbki uzyskano poprzez wytop tyglowy mieszaniny składników stopowych i scharakteryzowano (morfologia powierzchni – SEM i skład chemiczny – EDS). Próbki umieszczono w roztworach wodnych symulujących natlenioną glebę o pH równym 3,6 i zawierającą jony Cl- i SO42- na okres prawie 1600 dni. Po wyjęciu próbek wykonano badania morfologii powierzchni (SEM), składu chemicznego (EDS) i fazowego (XRD) produktów korozji. Wykonano obliczenia szybkości korozji metodą grawimetryczną oraz zbadano pH roztworów po ekspozycji. Wykazano obecność odcynowania, jako mechanizmu korozji brązów archeometalurgicznych przy jednoczesnym braku stałych produktów korozji tego pierwiastka, co może doprowadzić do błędnej klasyfikacji rzeczywistych znalezisk archeologicznych. Wskazano również perspektywiczny charakter badań pH gleby w aspekcie oceny szybkości korozji artefaktów archeologicznych.

EN

The present work straddles the fields of materials engineering, corrosion and experimental archaeology. One brass and three bronze samples were selected for the study. The samples were obtained by crucible melting of a mixture of alloying elements and characterised (surface morphology - SEM and chemical composition - EDS). The samples were placed in aqueous solutions simulating oxygenated soil with a pH of 3.6 and containing Cl- and SO42- ions for almost 1600 days. After removing the samples, surface morphology (SEM), chemical composition (EDS) and phase composition (XRD) of the corrosion products were studied. Corrosion rate calculations were performed using the weight loss method and the pH of the solutions after exposure was investigated. Detinning as a corrosion mechanism for archaeometallurgical bronzes was demonstrated, while the absence of solid corrosion products of this element can lead to misclassification of actual archaeological finds. The prospective nature of soil pH studies in terms of assessing the corrosion rate of archaeological artefacts is also indicated.

Słowa kluczowe

PL

korozja; brąz; mosiądz; metoda grawimetryczna; archeologia; archeologia eksperymentalna

EN

corrosion; bronze; brass; weight loss method; archaeology; experimental archaeology

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 4
• Strony: 106--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brojanowska Agnieszka

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Budniak Karolina

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Miśta-Jakubowska Ewelina A.

• Narodowe Centrum Badań Jądrowych, ul. Andrzeja Sołtana 7, 05-400 Otwock

autor

Moszczyńska Dorota

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Ashkenazi Dana, N. Iddan, Oren Tal. 2012. “Archaeometallurgical characterization of Hellenistic metal objects: the contribution of the bronze objects from Rishon Le-Zion (Israel)”. Archaeometry 54 (3) : 528-548.
• [2] Azoor Rukshan M., Ravin N. Deo, Nick Birbilis, Jayantha Kodikara. 2019. “On the optimum soil moisture for underground corrosion in different soil types”. Corrosion Science 159 : 108-116.
• [3] Baszkiewicz Jacek, Marek Kamiński. 2006. Korozja materiałów. Warszawa : Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [4] Costa Virginia. 2001. “The deterioration of silver alloys and some aspects of their conservation”. Studies in Conservation 46 (1) : 18-34.
• [5] Dai Mingjie, Jing Liu, Feng Huang, Yaohua Zhang, Cheng Y. Frank. 2018. “Effect of cathodic protection potential fluctuations on pitting corrosion ofX100 pipeline steel in acidic soil environment”. Corrosion Science 143 : 428-437.
• [6] Deo Ravin N., Nick Birbilis, James P. Cull. 2014. “Measurement of corrosion in soil using the galvanostatic pulse technique”. Corrosion Science 80 : 339–349.
• [7] Deschler-Erb Eckhard, Eberhard H. Lehmann, L. Pernet, P. Vontobel, S. Hartman. 2004. “The complementary use of neutron and X-ray for the non-destructive investigation of archaeological objects from swiss collections”. Archaeometry 46 (4) : 647-661.
• [8] exarc.net (data dostępu: 13.01.2020).
• [9] Furtauer Siegfried, Dajian Li, Damian Cupid, Hans Flandorfer. 2013. “The Cu–Sn phase diagram, Part I: New experimental results”. Intermetallics 34 : 142-147.
• [10] Gojska Aneta, Ewelina A. Miśta-Jakubowska. 2016. „Analysis of the elemental composition of the artefacts from the Kosewo archaeological site”. Acta Phys. Pol. A 130 (6) : 1415-1419.
• [11] Grazzi Francesco, Luca Bartoli, Salvatore Siano, Marco Zoppi. 2010. “Characterization of copper alloys of archaeometallurgical interest using neutron diffraction: a systematic calibration study”. Anal Bioanal Chem 397 (6) : 2501-2511.
• [12] House C.I., G.H. Kelsall. 1984. “Potential—pH diagrams for the Sn/H2O-Cl system”. Electrochimica Acta 29 (10) : 1459-1464.
• [13] iung.pl (data dostępu: 25.03.2021)
• [14] Keturakis Christopher J., Ben Notis, Alex Blenheim, Alfred C. Miller, Rob Pafchek, Michael R. Notis, Israel E. Wachs. 2016. “Analysis of corrosion layers in ancient Roman silver coins with high resolution surface spectroscopic techniques”. Applied Surface Science 376 : 241-251.
• [15] Lakatos-Varsanyi Magda, Juan Antonio Jaen,, Attila Vertes, Laszlo Ferenc Kiss. 1985. „Electrochemical and in situ mossbauer studies of tin passivation”. Electrochimica Acta 30 (4) : 529–533.
• [16] Malinowski Tadeusz. 1990. „Eksperymenty archeologiczne w Polsce”. Archeologia Polski 35 (2) : 215-238.
• [17] Miśta-Jakubowska Ewelina A., Ryszard Diduszko, Aneta M. Gojska, Paweł Kalbarczyk, Jacek J. Milczarek, Krystian Trela, Grzegorz Żabiński, Izabela Fijał-Kirejczyk 2019. „A silvered shield grip from the Roman Period: a technological study of its silver coating”. Archaeological and Anthropological Sciences 11 (7) : 3343-3355.
• [18] Miśta-Jakubowska Ewelina A., Ryszard Diduszko, Aneta M. Gojska, Bartosz Kontny, Adrianna Łozinko, Dariusz Oleszak, Grzegorz Żabiński. 2019. “Material description of the unique relief fibula from Poland”. Archaeological and Anthropological Sciences 11 (3) : 973-983.
• [19] Miśta Ewelina A., Anna Stonert, Andrzej Korman, Jacek J. Milczarek, Izabela Fijał-Kirejczyk, Paweł Kalbarczyk. 2015. “Materials research on Archaeological Objects using PIXE and other Non-Invasive Techniques”. Acta Phys. Pol. A [15] 128 (5) : 815-817.
• [20] Pourbaix Marcel, 1966. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions. Oxford : Pergamon Press ; Brussels : Cebelcor.
• [21] Pryce Thomas O., Yannis Bassiakos, Mihalis Catapotis, R.C. Doonan. 2007. „De caerimoniae” technological choices in coppersmelting furnance design in early bronze age Chrysokamino, Crete”. Archaeometry 49 (3) : 543-557.
• [22] Pryce Thomas O., Marcos Martinon-Torres, Vincent C. Pigott, E. Pernicka. 2011. “Southeast Asia’s first isotopically defined prehistoric copper production system: When did extractive metallurgy being in the Khao Wong Prachan Valley of Central Thailand?”. Archaeometry 53 (1) : 146-163.
• [23] Schreiner Monika, G. Woisetschlager, I. Schmitz, M. Wadsak. 1999. “Characterisation of surface layers formed under natural environmental conditions on medieval stained glass and ancient copper alloys using SEM, SIMS and atomic force microscopy”. J. Anal. At. Spectrom. 14 : 395-403.
• [24] Siano Salvatore, Luca Bartoli, J.R. Sentisteban, W. Kockelmann, M.R. Daymond, Marcello Miccio, G. De Marinis. 2006. “Non-destructive investigation of bronze artefacts from the marches national museum of archaeology using neutron diffraction”. Archaeometry 48 (1) : 77-96.
• [25] Sokolski Wojciech. 2011. „Terenowy poligon szkoleniowy ochrony katodowej”. Ochrona Przed Korozją 8 : 503-507.
• [26] Surowska Barbara. 2002. Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozją. Lublin : Politechnika Lubelska (bc.pollub.pl/Content/254/korozja. pdf; data dostępu: 12.08.2019).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).