Một số kinh nghiệm về kỹ thuật bảo quản đồ sắt khảo cổ bằng phương pháp hoá học

0
30

Lê Cảnh Lam, Nguyễn Quang Miên
Viện Khảo cổ học

Những hiện vật kim loại tìm được tại các di tích khảo cổ dưới dạng kim loại hoặc hợp kim thường gặp là đồng, chì, sắt, vàng, bạc trong đó sắt là kim loại thường bị huỷ hoại nhất. Quá trình rỉ của sắt sẽ vẫn tiếp tục phát triển ngay cả trong điều kiện để khô bình thường sau khi khai quật. Cũng giống các kim loại kia ino Cl- là nguyên tố nguy hiểm nhất huỷ hoại sắt vì trong điều kiện có độ ẩm thì sẽ tạo thành chất điện ly gây ăn mòn điện hoá hiện vật. Vì vậy loại bỏ ion Cl là nguyên tắc chung cho việc bảo quản hiện vật kim loại.
Các bước tiến hành bảo quản bao gồm:
– Đánh rửa cơ học, bằng các dụng cụ y tế và bàn chải sắthoặc các máy phun cát, mài, khoan hỗ trợ;
– Ngâm hoá chất để loại Cl-
– Ngâm với các chất ức chế để thu động hoá bề mặt hiện vật
– Ngâm, nhúng với polyme để gia cố và phủ bề mặt kim loại
Sắt (Fe) là kim loại đứng trước hydro (H2) trong dãy Bê-kê-tôp nên có khả năng bị hoà tan trong axit, oxit sắt tạo thành các lớp gỉ xốp không có khả năng bảo vệ sắt ở bên trong khi tiếp xúc với oxy trong không khí và lớp rỉ xốp làm tăng thể tích và thường tạo ra các vết nứt, dễ dàng bong tróc làm biến đổi hình dáng của hiện vật. Do vậy khi tiến hành bảo quản đồ sắt rất thận trọng khi sử dụng axit để tảy rỉ. Có nhiều hiện vật trông có vẻ cứng chắc nhưng rất dễ bị gãy ở công đoạn này do toàn bộ lõi sắt (Fe) đã bị chuyển hoá sang oxit sắt (FexOy) mà ta không nhận ra. Do vậy việc nắm được các sản phẩm rỉ sắt và các chất tảy rỉ là hết sức cần thiết.

1. Các sản phẩm rỉ sắt

2. Các hợp chất chất tảy rỉ sắt và ứng dụng

Việc sử dụng các chất tảy gỉ mang tính kiềm nhằm mục đích loại bỏ in on Cl-, còn sử dụng các chất tảy mang tính axít lại mang mục đích bóc đi các lớp oxit sắt và làm hiện vật bớt “cổ” hơn. Tuy nhiên một số trường hợp cụ thể thì lại cần sử dụng chất tảy mang tinh axit chẳng hạn như tảy phần lưỡi của xẻng quân dụng hay phần lưỡi của dao kiếm trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp, hoặc những lưỡi kiếm của thời kỳ phong kiến được lưu giữ lại (không phải đồ khai quật). Nên hạn chế sử dụng các chất tảy có tính axit trừ một số trường hợp cần làm sáng lại lưỡi sắt như được mài ở những trường hợp trên còn lại hiện vật sắt khảo cổ nên sủ dụng chất tảy có tính kiềm.

3. Các chất ức chế gỉ sau khi tảy gỉ

Hiện vật sắt sau khi tảy gỉ rất cần thiết được ức chế để ngăn ngừa gỉ tiếp, thông thường được tạo ra một lớp màng thụ động phủ kín bề mặt hiện vật bằng các chất tạo phức bền. Hiện nay cũng chưa có đánh giá một cách khoa học xem loại phức nào sẽ bền hơn vì sự gỉ lại còn phụ thuộc vào độ ẩm và môi trường lưu giữ hiện vật. Người ta sử dụng chất ức chế nào chủ yếu là để vừa bảo đảm bảo quản nhưng cũng để đảm bảo cảm quan. Chẳng hạn khi sử dụng acid tanic sẽ cho hiện vật có màu đen xanh rất phù hợp với những hiện vật bị gỉ nhẹ, có màu đen xám kiểu sắt cũ. Trong khi đó những hiện vật sắt bị gỉ nặng tạo thành các lớp sùi, nứt màu vàng lại nên dùng Benzotriazol để đảm bảo tính “cổ” phù hợp với những lớp sùi khoáng sắt đó (Lê Cảnh Lam, 2007). Trường hợp những khẩu súng trong thời kỳ cách mạng lại nên sử dụng cromic để ức chế vì sẽ tạo ra lớp màng đen bóng có màu ánh thép – “màu lòng súng”.

4. Tạo màng polyme sau ức chế.

Xin lưu ý rằng việc sấy khô hiện vật trước khi phủ màng polyme cần được tiến hành cẩn thận, đảm bảo đã loại hết hơi ẩm ra khỏi hiện vật, vì sau khi phủ màng polyme nếu hiện vật còn giữ ẩm bên trong sẽ có thể bị gỉ phá từ trong ra ngoài. Người ta thường dùng thuật ngữ “sấy khô đến trọng lượng không đổi” nghĩa là sấy khô rồi khảo sát cân lại cho đến khi trong lượng không thay đổi nữa là được. Thông thường chúng tôi sấy 24h ở nhiệt độ 80oC là đạt yêu cầu.

Sau khi được ức chế và sấy khô hiện vật sắt cần được nhúng vào dung dịch polyme để ngăn cản hơi ẩm, và các chất gây phản ứng với sắt có trong không khí, các polyme này cần đảm bảo độ bền không bị biến màu theo thời gianHiện nay được sử dụng phổ biến nhất là Paraloid B72. Việc sử dụng nồng độ như thế nào tuỳ thuộc vào tình hình cụ thể của hiện vật. Với nồng độ cao sẽ tạo ra màng dày làm hiện vật trở nên bị bóng nhưng hiện vật lại được tăng cường về độ vững chắc. Với nồng độ thấp thì hiện vật không bị bóng nhưng cũng vì được thấm ít keo nên cũng ít được tăng cường về độ vững chắc. Đối vơi những hiện vật bi gỉ nặng, có nhiều lớp sùi dễ bị bong tróc nên sử dụng Paraloid B72 10% còn những hiện vật chắc chắn, không cần gia cố thì nên sử dụng Paraloid B72 dưới 3%, như vậy hiện vật sẽ không bị bóng.

5. Lưu giữ hiện vật sắt.

Điều kiện lý tưởng để lưu giữ hiện vật sau bảo quản là để trong môi trường có độ ẩm ổn định dưới 65%. Nếu không có điều kiện thì cũng cần để tạo môi trường thông thoáng, tránh để trong môi truờng có độ ẩm cao. Đặc biệt không nên để hiện vật sắt tiếp xúc với vải cotton vì vải sẽ luôn hút độ ẩm và làm nơi trú ngụ cho vi khuẩn. Các chất bài tiết của vi khuẩn có thể tạo ra các chất hoá học gây rỉ sắt.

Tài liệu tham khảo
1. H.J. Plenderleith, G.Toraca1994. The conservation of matals in the tropic trong Ethnographic metal objects. Nxb National Museum of Ethnology, Suita, Osaka, JAPON: 144
2. Md. Khalequzzaan 1996. Conservation of Archaeological objects in Bangladesh trong tài liệu hội thảo Six seminar on the conservation of asian cultural heritage tổ chức ngày 16-18 tháng 10 năm 1996 tại Nara, Nhật Bản: 38.
3. Lê Cảnh Lam, Nguyễn Việt 2006. Bảo quản đồ sắt khảo cổ, Những phát hiện mới khảo cổ hoc năm 2006.
4. Lê Cảnh Lam 2007. Bảo quản đồ sắt khảo cổ, Những phát hiện mới khảo cổ học năm 2007.

Tóm tắt

Bài viết giới thiệu đặc điểm của gỉ sắt và những chú ý trong các bước xử lý bảo quản, đồng thời thảo luận về việc sử dụng tác nhân mang tính axit hay bazơ để loại ion Cl- và sử dụng chất tạo phức nào để ức chế đồ sắt. Sử dụng polyme Paraloid B72 để phủ bề mặt hiện vật ở nồng độ như thế nào là phù hợp và cách lưu giữ hiện vật sắt sau khi bảo quản.

SOME EXPERIMENTS ABOUT TECHNICAL OF CONSERVATION OF ARCHAEOLOGICAL IRON OBJECT BY CHEMICAL METHOD

Le Canh Lam, Nguyen Quang Mien
The Institute of Archaeology of Viet Nam

This paper given out property of iron rust and notes in treatment steps, also conclusion about when to using acid or base substances for remove ion Cl- and what complexion for inhibit iron. How concentration of Paraloid B72 is accorded to cover iron surface and the way to hold objects after treatment.