Salze in Metallbodenfunden

Autor: Sandra Kaufhold

Abstract

Verschiedene Salze haben unterschiedliche korrosive Auswirkungen auf Metallfunde im Boden. Während einige entstehende Korrosionsprodukte ein Metall vor weiterer Korrosion schützen, sind es vor allem die Chloride im Boden, die eine Korrosion fördern.

Einleitung

Die Korrosionsvorgänge an Metallen im Boden werden u. a. vom Wasser-, Sauerstoff- und Salzgehalt sowie vom pH-Wert des Bodens beeinflusst. Während schwerlösliche Salze wie Phosphate, Carbonate und bestimmte organische Verbindungen zur Erhaltung des Metalls beitragen können, erhöhen lösliche Salze die Korrosivität. Carbonate zum Beispiel besitzen die Eigenschaft Säuren zu neutralisieren und sie können den Objekten durch die Ausbildung einer Kalksinterschicht eine größere Stabilität verleihen. [Gerwin:1999]Autor / Verfasser: Gerwin, Werner
Journal / Magazin: Arbeitsblätter für Restauratoren
Nummer: 1
Seiten: 173-182
Titel: Die Korrosion archäologischer Eisenfunde im Boden-Zusammenhänge mit Bodeneigenschaften
Jahr: 1999
Chloride hingegen begünstigen durch eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser elektrochemische Prozesse und somit auch Korrosionsprozesse an metallischen Materialien[Koelle:2003]Autor / Verfasser: Kölle, Walter
Verlag: WILEY-VCH
Titel: Wasseranalysen-richtig beurteilt
Jahr: 2003
. Als natürliche Quellen für Chloride im Boden kommen neben der geringen Freisetzung aus Gesteinen vor allem salzhaltige Niederschläge in Meeresnähe in Frage[Scharf.etal:2000]Autor / Verfasser: Scharff, Werner;; Arnold, Christian; Gerwin, Werner; Huesmann, Ingrid; Menzel, Klaus; Pötzsch, Anke; Tolksdorf-Lienemann, Eva; Tröller-Reimer, Andrea
Herausgeber: Landesdenkmalamt Baden-Württemberg
Nummer: 57
Verlag: Konrad Theiss Verlag
Reihe: Materialhefte zur Archäologie
Titel: Schutz archäologischer Funde aus Metall vor immissionsbedingter Schädigung
Jahr: 2000
. Auch die Verwendung von Streusalzen und chloridhaltigen Düngemitteln können zu einer Chloridbelastung beitragen[Koelle:2003]Autor / Verfasser: Kölle, Walter
Verlag: WILEY-VCH
Titel: Wasseranalysen-richtig beurteilt
Jahr: 2003
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Eisensalze

Eisencarbonate und Eisenphosphate

Unter der Anwesenheit von Carbonaten und Phosphaten im Boden können bei Eisen Korrosionsprodukte wie Siderit (Eisen(II)-carbonat) oder Vivianit (Eisen(II)-phosphat) entstehen. Siderit ist von gelb-brauner Farbigkeit und Vivianit ist dunkelblau.[Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004

Eisenchloride

Wenn Eisen im Boden korrodiert, gehen an der Metalloberfläche Eisen(II)-Ionen in Lösung (vgl. Gl. 1). Bei bereits korrodiertem Eisen gehen die Ionen an der Grenzfläche Metall/Korrosion, also an der Oberfläche des Eisenkerns in Lösung.

Fe → Fe2+ + 2e-

(1)

Die Eisen(II)-Ionen können weiter oxidieren zu Eisen(III)-Ionen oder sie unterliegen hydrolytischen Reaktionen wie u. a. die folgende Gleichung zeigt (vgl. Gl. 2).

Fe2+ + H2O → Fe(OH)+ + H+

(2)

Die hydrolytischen Reaktionen führen zu einer lokalen Ansäuerung durch die Bildung von Wasserstoff-Ionen.[Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004

Aufgrund der Tatsache, dass die elektrische Neutralität gewährleistet sein muss, diffundieren Anionen aus der Umgebung zur Anode, um die positive Ladung der Fe²⁺-Ionen auszugleichen. Solche Anionen sind vorwiegend Chlorid-Ionen. Sie neigen dazu sich an der Grenzfläche Eisenkern/Korrosion anzulagern.[Selwyn.etal:2005]Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.; Sirois, P. Jane; Argyropoulos, Vasilike
Journal / Magazin: Studies in Conservation
Nummer: 4
Seiten: 217-232
Titel: The corrosion of excavated archaeological iron with details on weeping and akaganeite
Webadresse: http://www.jstor.org/stable/1506652
Band: 44
Jahr: 2005
Daher sind auch in diesem Grenzflächenbereich die meisten Chloride anzutreffen, wobei sie nicht gleichmäßig auf der Grenzfläche Metall/Korrosion verteilt sind [Reguer:2005]Autor / Verfasser: Reguer, Solenn
Schule: Université Paris XI
Titel: Phases chlorées sur les objets archéologiques ferreux corrodés dans les sols: caractérisations et mécanismes de formation
Typ: dissertation
Jahr: 2005
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Die Menge der adsorbierten Chlorid-Ionen hängt vom pH-Wert ab. Eine maximale Adsorption tritt bei niedrigen pH-Werten, also in sauren Elektrolyten auf.[Selwyn:2004b]Adresse: Canberra, Australia: National Museum of Australia
Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.
Buchtitel: Metal 2004: proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia 4-8 October 2004
Herausgeber: Ashton, J. and D. Hallam, D.
Titel: Overview of Archaeological Iron: The Corrosion Problem, Key Factors Affecting Treatment, and Gaps in Current Knowledge
Jahr: 2004
Dies liegt darin begründet, dass in sauren Elektrolyten zusätzlich Wasserstoff-Ionen vorliegen, die zum Ladungsausgleich ebenfalls Chlorid-Ionen anziehen.

Bei archäologischen Eisenfunden aus chloridhaltigen Böden kann davon ausgegangen werden, dass Risse und Poren innerhalb der Korrosionsschicht mit sauren Eisen(II)-chlorid Lösungen (FeCl₂) gefüllt sind.[Selwyn.etal:2005]Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.; Sirois, P. Jane; Argyropoulos, Vasilike
Journal / Magazin: Studies in Conservation
Nummer: 4
Seiten: 217-232
Titel: The corrosion of excavated archaeological iron with details on weeping and akaganeite
Webadresse: http://www.jstor.org/stable/1506652
Band: 44
Jahr: 2005

Ein frisch ausgegrabenes Eisenobjekt erfährt in der Regel eine neue Umgebung mit einer geringeren relativen Luftfeuchtigkeit (rF) und einer höheren Sauerstoffkonzentration. Chemische und physikalische Reaktionen sind die Folge. Diese wiederum können Schäden am Objekt verursachen.[Selwyn:2004b]Adresse: Canberra, Australia: National Museum of Australia
Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.
Buchtitel: Metal 2004: proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia 4-8 October 2004
Herausgeber: Ashton, J. and D. Hallam, D.
Titel: Overview of Archaeological Iron: The Corrosion Problem, Key Factors Affecting Treatment, and Gaps in Current Knowledge
Jahr: 2004

Für die Beschreibung der Beteiligung von Chlorid-Ionen am Korrosionsprozess nach dem Ausgraben existieren zwei Modelle. Der Unterschied zwischen den Modellen liegt darin, dass bei einem Modell die Chlorid-Ionen direkt am Korrosionsprozess und beim anderen indirekt beteiligt sind. Bei beiden Modellen entsteht lösliches Eisen(II)-chlorid.[Scott.etal:2009]Autor / Verfasser: Scott, David A.; Eggert, Gerhard
Verlag: Archetype Publications Ltd.
Titel: Iron and steel in art, corrosion, colorants, conservation
Jahr: 2009
Es ist diese Löslichkeit, die eine fortwährende Beteiligung des Chlorids an den Korrosionsprozessen erlaubt [Selwyn:2004b]Adresse: Canberra, Australia: National Museum of Australia
Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.
Buchtitel: Metal 2004: proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia 4-8 October 2004
Herausgeber: Ashton, J. and D. Hallam, D.
Titel: Overview of Archaeological Iron: The Corrosion Problem, Key Factors Affecting Treatment, and Gaps in Current Knowledge
Jahr: 2004
. Die katalytische Wirkung der Chlorid-Ionen induziert eine völlige Zerstörung der Funde[Schmutzler.etal:2006]Autor / Verfasser: Schmutzler, Britta; Ebinger-Rist, Nicole
Buchtitel: GfKORR-Jahrestagung 2006
Seiten: 66-74
Titel: Erhalt von technischen und musealen Kulturgütern -ist eine nachhaltige Restaurierung möglich?
Jahr: 2006
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Physikalisch verursachte Schäden können zum einen in der Kristallisation der Eisensalze im Objekt bei einsetzender Trocknung begründet liegen [Herold:1990]Autor / Verfasser: Herold, Karl
Verlag: Verlag der österreichischen Akademie der Wissenschaften
Titel: Konservierung von archäologischen Bodenfunden, Metall, Keramik, Glas
Jahr: 1990
. Zum anderen kommt es in Folge einsetzender Oxidation zur Bildung neuer Feststoffe, wie zum Beispiel Eisenoxydhydroxid (FeO(OH)). Das molare Volumen von Eisenoxydhydroxid ist dreimal größer als das molare Volumen von Eisen. Die Volumenzunahmen durch die Bildung neuer Feststoffe oder durch die Kristallausblühungen der Salze verursachen Spannungen im Objekt, die wiederum zu Rissbildungen führen können. Die Chloridbelastung von ausgegrabenen Eisenobjekten bei einer erhöhten rF ist visuell zu erkennen an der Bildung von orangefarbigen sauren Tropfen (auch weinendes/schwitzendes Eisen genannt) und durch trockene pustelartige rötliche Hohlräume auf der Oberfläche. Die Tropfenbildung ist darauf zurückzuführen, dass die Eisenchloride hygroskopisch sind.[Selwyn:2004b]Adresse: Canberra, Australia: National Museum of Australia
Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.
Buchtitel: Metal 2004: proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia 4-8 October 2004
Herausgeber: Ashton, J. and D. Hallam, D.
Titel: Overview of Archaeological Iron: The Corrosion Problem, Key Factors Affecting Treatment, and Gaps in Current Knowledge
Jahr: 2004

Untersuchungen über die ablaufenden Oxidations- und Hydrolyseprozesse von Eisen(II)-chlorid haben gezeigt, dass bei niedrigen Chlorid-Ionenkonzentrationen die Korrosionsprodukte Goethit und/oder Lepidokrokit entstehen. Ist die Konzentration der Chlorid-Ionen im Objekt hoch entsteht Akaganeit (ß-FeOOH).[Selwyn:2004b]Adresse: Canberra, Australia: National Museum of Australia
Autor / Verfasser: Selwyn, Lyndsie S.
Buchtitel: Metal 2004: proceedings of the International Conference on Metals Conservation, Canberra, Australia 4-8 October 2004
Herausgeber: Ashton, J. and D. Hallam, D.
Titel: Overview of Archaeological Iron: The Corrosion Problem, Key Factors Affecting Treatment, and Gaps in Current Knowledge
Jahr: 2004
Akaganeit ist ein Eisen(III)-oxyhydroxid. Neuere Studien erwähnen bei hohen Chloridgehalten neben dem Akaganeit auch das Vorhandensein von Eisen(II)-hydroxychlorid (ß-Fe₂(OH)₃Cl).[Reguer.etal:2009]Autor / Verfasser: Reguer, S.; Mirambet, F.; Dooryhee, E.; Hodeau, J.-L.; Dillmann, P.; Lagarde, P.
Journal / Magazin: Corrosion Science
Nummer: 12
Seiten: 2795-2802
Titel: Structural evidence for the desalination of akaganeite in the preservation of iron archaeological objects, using synchrotron X-ray powder diffraction and absorbtion spectroscopy
Band: 51
Jahr: 2009
Akaganeit und die Eisenhydroxychloride sind vor allem an der Grenzfläche Metallkern/Korrosion anzutreffen [Watkinson.etal:2008]Autor / Verfasser: Watkinson, David; Al-Zahrani, Abdulnaser
Journal / Magazin: The Conservator
Nummer: 1
Seiten: 75-86
Titel: Towards quantified assessment of aqueous chloride extraction methods for archaeological iron: de-oxygenated treatment environments
Webadresse: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01410096.2008.9995234
Band: 31
Jahr: 2008
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Der Chloridgehalt im Akaganeit liegt mit bis zu 12 Gew.% unter dem Chloridgehalt des Eisenhydroxychlorids mit bis zu 20 Gew.%[Reguer.etal:2009]Autor / Verfasser: Reguer, S.; Mirambet, F.; Dooryhee, E.; Hodeau, J.-L.; Dillmann, P.; Lagarde, P.
Journal / Magazin: Corrosion Science
Nummer: 12
Seiten: 2795-2802
Titel: Structural evidence for the desalination of akaganeite in the preservation of iron archaeological objects, using synchrotron X-ray powder diffraction and absorbtion spectroscopy
Band: 51
Jahr: 2009
. Genauere Kenntnisse über die Beweglichkeit der Chloride im Eisenhydroxychlorid und der Verfügbarkeit der Chloride um Korrosion zu verursachen bedürfen weiterer Untersuchungen [Watkinson.etal:2008]Autor / Verfasser: Watkinson, David; Al-Zahrani, Abdulnaser
Journal / Magazin: The Conservator
Nummer: 1
Seiten: 75-86
Titel: Towards quantified assessment of aqueous chloride extraction methods for archaeological iron: de-oxygenated treatment environments
Webadresse: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01410096.2008.9995234
Band: 31
Jahr: 2008
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Im Folgenden werden grundlegende Kenntnisse über die Bildung und die Struktur von Akaganeit aufgeführt. Sie sind wichtig um die Effizienz von Eisenentsalzungsverfahren annähernd beurteilen zu können.

In der Regel bildet sich Akaganeit in chloridbelasteten Objekten erst nach der Ausgrabung[Greiff.etal:2000]Autor / Verfasser: Greiff, Susanne; Bach, Detlef
Journal / Magazin: Arbeitsblätter für Restauratoren
Nummer: 2
Seiten: 319-339
Titel: Eisenkorrosion und Natriumsulfitentsalzung: Theorie und Praxis
Band: 33
Jahr: 2000
. Wenn ein chloridbelastetes Objekt im Zuge der Ausgrabung trocknet, verdunstet dabei ein großer Teil der Feuchtigkeit. Die im Objekt verbleibende Chloridlösung wird dabei konzentrierter. Ferner erfährt das Objekt eine erhöhte Sauerstoffbelastung. Das Zusammenspiel dieser beiden Faktoren führt zur Bildung von Akaganeit. Akaganeit ist ein Oxidationsprodukt der Eisenchloride.[Watkinson.etal:2005]Autor / Verfasser: Watkinson, David; Lewis, Mark T.
Journal / Magazin: Studies in Conservation
Notiz: Desiccation has long been used to store chloride-contaminated archaeological iron but there are no precise guidelines on the degree of desiccation required to prevent corrosion occurring. Akaganéite (ß-FeOOH), ferrous chloride tetrahydrate (FeCl2·4H2O) and ferrous chloride dihydrate (FeCl2·2H2O) have been recorded on archaeological iron. Iron corrodes in the presence of FeCl2·4H2O and ß-FeOOH but not in the presence of FeCl2·2H2O. The rate of desiccation of FeCl2·4H2O at various levels of relative humidity (RH) was determined by experiment and found to be an exponential relationship. The point at which FeCl2·2H2O first becomes a stable hydrate was established. Rates of corrosion for iron mixed with FeCl2·4H2O and with ß-FeOOH were examined for a range of RH. The hygroscopicity of ß-FeOOH and the RH at which it ceases to cause iron to corrode were established. Corrosion of iron in contact with FeCl2·4H2O and ß-FeOOH speeds up as RH rises and is appreciable at 25% RH and above. On the basis of these results, recommendations are made that 12% should be the maximum allowable RH for long-term storage of archaeological iron from chloride-bearing soils. Low RH requirements raise problems for long-term monitoring of storage microclimates
Nummer: 4
Seiten: 241-252
Titel: Desiccated Storage of Chloride-Contaminated Archaeological Iron Objects
Webadresse: http://www.jstor.org/stable/25487756
Band: 50
Jahr: 2005
Umso länger chloridbelastete Objekte der Luft ausgesetzt sind, desto mehr Akaganeit kann sich bilden[Reguer:2005]Autor / Verfasser: Reguer, Solenn
Schule: Université Paris XI
Titel: Phases chlorées sur les objets archéologiques ferreux corrodés dans les sols: caractérisations et mécanismes de formation
Typ: dissertation
Jahr: 2005
. Es ist in Form von orangefarbenen, nadelförmigen Ausblühungen auf dem Eisen zu erkennen[Schmutzler.etal:2006]Autor / Verfasser: Schmutzler, Britta; Ebinger-Rist, Nicole
Buchtitel: GfKORR-Jahrestagung 2006
Seiten: 66-74
Titel: Erhalt von technischen und musealen Kulturgütern -ist eine nachhaltige Restaurierung möglich?
Jahr: 2006
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Die kristallografische Struktur besteht aus Oktaedern, in denen Fe³⁺-Ionen lokalisiert sind. Ein Oktaeder wird gebildet aus sechs O^2-- und OH^--Ionen.[Reguer.etal:2009]Autor / Verfasser: Reguer, S.; Mirambet, F.; Dooryhee, E.; Hodeau, J.-L.; Dillmann, P.; Lagarde, P.
Journal / Magazin: Corrosion Science
Nummer: 12
Seiten: 2795-2802
Titel: Structural evidence for the desalination of akaganeite in the preservation of iron archaeological objects, using synchrotron X-ray powder diffraction and absorbtion spectroscopy
Band: 51
Jahr: 2009
Im Kristallgitter liegen Doppelketten von diesen Fe(O, OH)₆-Oktaedern vor, die über Ecken und Kanten so verknüpft sind, dass ein annähernd quadratisches Muster aus 2 mal 2 Oktaedern entsteht. Akaganeit weist in seiner Struktur tunnelartige Hohlräume auf. In diesen etwa 0,5 x 0,5 nm² großen Tunneln sind Chlorid-Ionen eingelagert, die die Struktur stabilisieren.[Genz:2005]Autor / Verfasser: Genz, Arne
Schule: Technische Universität Berlin
Titel: Entwicklung einer neuen Adsorptionstechnik zur Entfernung natürlicher Organika mit granuliertem Eisenhydroxid
Typ: dissertation
Webadresse: https://d-nb.info/97685726X/34
Jahr: 2005
Vermutlich führt eine vollständige Entfernung der Chlorid-Ionen aus den Tunneln zu einem Abbau der originalen Struktur[Watkinson.etal:2005]Autor / Verfasser: Watkinson, David; Lewis, Mark T.
Journal / Magazin: Studies in Conservation
Notiz: Desiccation has long been used to store chloride-contaminated archaeological iron but there are no precise guidelines on the degree of desiccation required to prevent corrosion occurring. Akaganéite (ß-FeOOH), ferrous chloride tetrahydrate (FeCl2·4H2O) and ferrous chloride dihydrate (FeCl2·2H2O) have been recorded on archaeological iron. Iron corrodes in the presence of FeCl2·4H2O and ß-FeOOH but not in the presence of FeCl2·2H2O. The rate of desiccation of FeCl2·4H2O at various levels of relative humidity (RH) was determined by experiment and found to be an exponential relationship. The point at which FeCl2·2H2O first becomes a stable hydrate was established. Rates of corrosion for iron mixed with FeCl2·4H2O and with ß-FeOOH were examined for a range of RH. The hygroscopicity of ß-FeOOH and the RH at which it ceases to cause iron to corrode were established. Corrosion of iron in contact with FeCl2·4H2O and ß-FeOOH speeds up as RH rises and is appreciable at 25% RH and above. On the basis of these results, recommendations are made that 12% should be the maximum allowable RH for long-term storage of archaeological iron from chloride-bearing soils. Low RH requirements raise problems for long-term monitoring of storage microclimates
Nummer: 4
Seiten: 241-252
Titel: Desiccated Storage of Chloride-Contaminated Archaeological Iron Objects
Webadresse: http://www.jstor.org/stable/25487756
Band: 50
Jahr: 2005
. So scheint es nicht möglich den Chloridgehalt im Akaganeit unter um die 2 Gew.% zu senken ohne eine Destabilisierung der Struktur zu verursachen[Ellis.etal:1976]Autor / Verfasser: Ellis, J.; Giovanoli, R.and Stumm, W.
Journal / Magazin: Chimia
Notiz: zu klären: Seitenzahl: 141-144
Nummer: 3
Seiten: 194-197
Titel: Anion Exchange Properties of ß-FeOOH
Band: 30
Jahr: 1976
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Neben den Chlorid-Ionen in den Tunneln können auch Chlorid-Ionen an der Oberfläche des Akaganeits adsorbiert sein.[Reguer:2005]Autor / Verfasser: Reguer, Solenn
Schule: Université Paris XI
Titel: Phases chlorées sur les objets archéologiques ferreux corrodés dans les sols: caractérisations et mécanismes de formation
Typ: dissertation
Jahr: 2005
Im Gegensatz zu den in den Tunneln befindlichen Chlorid-Ionen sind die an der Oberfläche adsorbierten Chlorid-Ionen beweglich[Watkinson.etal:2005]Autor / Verfasser: Watkinson, David; Lewis, Mark T.
Journal / Magazin: Studies in Conservation
Notiz: Desiccation has long been used to store chloride-contaminated archaeological iron but there are no precise guidelines on the degree of desiccation required to prevent corrosion occurring. Akaganéite (ß-FeOOH), ferrous chloride tetrahydrate (FeCl2·4H2O) and ferrous chloride dihydrate (FeCl2·2H2O) have been recorded on archaeological iron. Iron corrodes in the presence of FeCl2·4H2O and ß-FeOOH but not in the presence of FeCl2·2H2O. The rate of desiccation of FeCl2·4H2O at various levels of relative humidity (RH) was determined by experiment and found to be an exponential relationship. The point at which FeCl2·2H2O first becomes a stable hydrate was established. Rates of corrosion for iron mixed with FeCl2·4H2O and with ß-FeOOH were examined for a range of RH. The hygroscopicity of ß-FeOOH and the RH at which it ceases to cause iron to corrode were established. Corrosion of iron in contact with FeCl2·4H2O and ß-FeOOH speeds up as RH rises and is appreciable at 25% RH and above. On the basis of these results, recommendations are made that 12% should be the maximum allowable RH for long-term storage of archaeological iron from chloride-bearing soils. Low RH requirements raise problems for long-term monitoring of storage microclimates
Nummer: 4
Seiten: 241-252
Titel: Desiccated Storage of Chloride-Contaminated Archaeological Iron Objects
Webadresse: http://www.jstor.org/stable/25487756
Band: 50
Jahr: 2005
. Sie können mit destilliertem Wasser ausgewaschen werden. Die Chlorid-Ionen in den Tunneln können auf diese Art nur mit wenig Effizienz entfernt werden. Die Anzahl an enthaltenden Chlorid-Ionen im Akaganeit variiert und auch das Verhältnis zwischen der Menge an wasserlöslichen adsorbierten Chlorid-Ionen und in den Tunneln befindlichen Chlorid-Ionen kann nicht verallgemeinert werden[Reguer.etal:2009]Autor / Verfasser: Reguer, S.; Mirambet, F.; Dooryhee, E.; Hodeau, J.-L.; Dillmann, P.; Lagarde, P.
Journal / Magazin: Corrosion Science
Nummer: 12
Seiten: 2795-2802
Titel: Structural evidence for the desalination of akaganeite in the preservation of iron archaeological objects, using synchrotron X-ray powder diffraction and absorbtion spectroscopy
Band: 51
Jahr: 2009
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Kupfersalze

Kupfercarbonate

Im Boden wird die Korrosion von Kupfer hauptsächlich von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser verursacht. Es kommt zur Bildung von basischen Kupfercarbonaten, wie Malachit (CuCO₃ ∙ Cu(OH)₂) und Azurit (2 CuCO₃ ∙ Cu(OH)₂).[Stambolov.etal:1990]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall I.
Jahr: 1990
Malachit ist von grüner und Azurit von blauer Farbigkeit.[Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004
. Dichte Malachitschichten können aufgrund ihrer schweren Löslichkeit eine Schutzwirkung ausüben[Grohmann.etal:2002]Autor / Verfasser: Grohmann, Andreas; Nissing, Werner
Kapitel: 3
Herausgeber: Grohmann
Seiten: 47-108
Verlag: de Gruyter
Titel: Wasser: Nutzung im Kreislauf: Hygiene, Analyse und Bewertung
Jahr: 2002
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Kupferchloride

Kupfer oxidiert bei Raumtemperatur unter Anwesenheit von Sauerstoff zu braunrotem Kupfer(I)-oxid (Cu₂O)[Herold:1990]Autor / Verfasser: Herold, Karl
Verlag: Verlag der österreichischen Akademie der Wissenschaften
Titel: Konservierung von archäologischen Bodenfunden, Metall, Keramik, Glas
Jahr: 1990
. Kupfer(I)-oxid ist bekannt unter dem Namen Cuprit. Die Schicht aus Kupfer(I)-oxid besitzt bis zu einer Schichtstärke von 100Å Schutzeigenschaften.[Stambolov.etal:1990]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall I.
Jahr: 1990
Geringe Mengen an vorhandenen Chlorid-Ionen können zur Zerstörung der Oxidschichten führen[Stambolov.etal:1990]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall I.
Jahr: 1990
. Das Einwirken von Chloriden ist nach überwiegender Ansicht ein zyklischer Prozess, in dessen Verlauf immer wieder Kupfer(I)-chlorid, das so genannte Nantokit (CuCl) neu gebildet wird.[Bauer:1990]Autor / Verfasser: Bauer, Wilhelm P.
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 16-33
Titel: Grundzüge der Metallkorrosion - Unter dem Gesichtspunkt der Metallkonservierung
Band: 11
Jahr: 1990
Nantokit ist ein blassgraues, wachsartiges Salz[Stambolov.etal:1990]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall I.
Jahr: 1990
. Es ist schlecht in Wasser löslich [Scharf.etal:2000]Autor / Verfasser: Scharff, Werner;; Arnold, Christian; Gerwin, Werner; Huesmann, Ingrid; Menzel, Klaus; Pötzsch, Anke; Tolksdorf-Lienemann, Eva; Tröller-Reimer, Andrea
Herausgeber: Landesdenkmalamt Baden-Württemberg
Nummer: 57
Verlag: Konrad Theiss Verlag
Reihe: Materialhefte zur Archäologie
Titel: Schutz archäologischer Funde aus Metall vor immissionsbedingter Schädigung
Jahr: 2000
. Die Anreicherung von Nantokit innerhalb der Korrosionsschicht kann nach der Ausgrabung zu einem Korrosionsproblem, der so genannten Bronzekrankheit führen [Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004
. Nantokit ist so lange stabil wie Sauerstoff und Feuchtigkeit nicht vorhanden sind[Fischer.etal:1997]Autor / Verfasser: Fischer, W.R.; Wagner, B.D.; Siedlarek, H.; Füßinger, B.; Hänßel, I.; von der Bank, N.
Journal / Magazin: Metal 95
Seiten: 89-94
Titel: The Influence of Chloride Ions and Light on the Corrosion Behaviour of Copper Alloys in Aqueous Environments with Special Regard to Bronze Disease
Jahr: 1997
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Die Korrosionsschichten aus basischen Kupferchloriden und geringen Mengen basischer Kupfercarbonate sind sehr inhomogen und haben keine Schutzwirkung[Bauer:1990]Autor / Verfasser: Bauer, Wilhelm P.
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 16-33
Titel: Grundzüge der Metallkorrosion - Unter dem Gesichtspunkt der Metallkonservierung
Band: 11
Jahr: 1990
. Weitere basische Kupferchloride, die im Zusammenhang mit der Einwirkung von Chloriden auf Kupfer entstehen können sind das Atacamit (Cu(OH)₂ ∙ Cu(OH)Cl) und das Botallocit (Cu(OH)₂ ∙ Cu(OH)Cl∙ H₂O). Atacamit ist grün bis schwärzlichgrün und Botallacit ist grünlich-blau.[Stambolov.etal:1990]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- u. Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall I.
Jahr: 1990

Zink

Zinkchlorid

Im Falle des Vorhandenseins von Chloriden im Boden kommt es zur Ausbildung von Zinkchloriden (ZnCl₂). Diese sind stark hygroskopisch und gut in Wasser löslich.[Scharf.etal:2000]Autor / Verfasser: Scharff, Werner;; Arnold, Christian; Gerwin, Werner; Huesmann, Ingrid; Menzel, Klaus; Pötzsch, Anke; Tolksdorf-Lienemann, Eva; Tröller-Reimer, Andrea
Herausgeber: Landesdenkmalamt Baden-Württemberg
Nummer: 57
Verlag: Konrad Theiss Verlag
Reihe: Materialhefte zur Archäologie
Titel: Schutz archäologischer Funde aus Metall vor immissionsbedingter Schädigung
Jahr: 2000
Die Chloridkorrosion bei bodengelagerten Objekten aus Zink zeigt sich optisch durch tiefen Lochfraß [Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004
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Zinn

Zinnchloride

Zinnobjekte, die aus dem Erdboden kommen zeigen neben einer stumpfen grauen Farbe, meist weißlich-graue Auflagerungen von Zinnoxid [Mazanetz:1960]Autor / Verfasser: Mazanetz, Gustav
Nummer: 12
Verlag: Verlag für Jugend und Volk
Reihe: Wiener Schriften
Titel: Erhaltung und Wiederherstellung von Bodenfunden
Jahr: 1960
. In chloridbelasteten Böden kommt es zu einer Lokalelementbildung zwischen dem gebildeten porösen Zinnoxidfilm und dem Metall. Als Folge kommt es zur Entstehung von schwarzen Flecken, die aus ca. 75% Zinn(II)-oxid und ca. 20% Zinn(IV)-oxid bestehen.[Bauer:1990]Autor / Verfasser: Bauer, Wilhelm P.
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 16-33
Titel: Grundzüge der Metallkorrosion - Unter dem Gesichtspunkt der Metallkonservierung
Band: 11
Jahr: 1990
Chloride fördern somit den Korrosionsprozess [Stambolov.etal:1988]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall II.
Jahr: 1988
. Freie Sn²⁺-Ionen können mit den vorhandenen Chlorid-Ionen zu Chloriden wie SnCl₂ oder Chloridhydroxiden wie Sn₄(OH)₆Cl₂ reagieren [MacLeod.etal:1997]Autor / Verfasser: MacLeod, I.D.; Wozniak, R.
Buchtitel: Metal 95: Proceedings of the international conference on metals conservation, Semur-en-Auxois, 25-28 September 1995
Notiz: Abstract:The corrosion behaviour of a series of synthetic tin alloys lead and antimony was studied in aerobic sea water over a period of one year using electrochemical techniques, electron microscopy and X-ray diffraction to determine the deterioration processes. The chemical composition of the alloys was chosen to replicate known artefact analyses and also to see the effects of the changing amounts of lead and antimony on the microstructure and the subsequent electrochemical characteristics of the materials. Simulation of crevice corrosion cells produced massive changes in the pH of the micro-environment and successfully reproduced the micromorphology and the mineralogy of many of the tin corrosion products found in historic shipwreck artefacts dating back to the 17th century. The nature of the corrosion products has been correlated with the various rates of desalination of degraded pewter recovered from historic shipwrecks.(BCIN)
Seiten: 118-123
Titel: Corrosion and Conservation of Tin and Pewter from Sea Water
Jahr: 1997
.

Blei

Bleicarbonat

Im Boden kann es bei höheren Konzentrationen an Calciumcarbonat und höheren pH-Werten zur Bildung des Bleicarbonats Cerussit (PbCO₃) kommen[Bauer:1990]Autor / Verfasser: Bauer, Wilhelm P.
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 16-33
Titel: Grundzüge der Metallkorrosion - Unter dem Gesichtspunkt der Metallkonservierung
Band: 11
Jahr: 1990
.Cerussit ist weißlich [Stambolov.etal:1988]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall II.
Jahr: 1988
. Die Schicht aus Bleicarbonat kann korrosionshemmend wirken [Seidel:1999]Autor / Verfasser: Seidel, Wolfgang
Verlag: Carl Hanser Verlag
Titel: Werkstofftechnik, Werkstoffe – Eigenschaften – Prüfungen - Anwendungen
Jahr: 1999
.

Bleichlorid

Unter der Anwesenheit von Chloriden im Boden kann sich u. a. Blei(II)-chlorid (Cotunnit, PbCl₂) bilden. Dieses Korrosionsprodukt hat ein weißliches Erscheinungsbild.[Selwyn:2004a]Autor / Verfasser: Selwyn, L.
Organisation / Veranstalter: Canadian Conservation Institute
Titel: Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional
Jahr: 2004
Blei(II)-chlorid ist schlecht in Wasser löslich[Jander.etal:1977]Autor / Verfasser: Jander, Gerhardt; Blasius, Ewald
Verlag: S. Hirzel Verlag
Titel: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum
Jahr: 1977
. Die Anwesenheit von Chloriden wirkt korrosionsfördernd[Bauer:1990]Autor / Verfasser: Bauer, Wilhelm P.
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 16-33
Titel: Grundzüge der Metallkorrosion - Unter dem Gesichtspunkt der Metallkonservierung
Band: 11
Jahr: 1990
.

Silber

Silberchlorid

In chloridhaltigen Böden kann es bei Silber zur Bildung von Silberchlorid, dem so genannten Hornsilber kommen. Silberchlorid ist weich und kann ein Farbspektrum von weiß über graubraun bis hin zu violett aufweisen.[Herold:1990]Autor / Verfasser: Herold, Karl
Verlag: Verlag der österreichischen Akademie der Wissenschaften
Titel: Konservierung von archäologischen Bodenfunden, Metall, Keramik, Glas
Jahr: 1990
Es hat ein mürbes und pustelartiges Erscheinungsbild [Krebs.etal:1990]Autor / Verfasser: Krebs, Elisabeth; Krehon, Verena
Journal / Magazin: Restauratorenblätter
Seiten: 56-63
Titel: Prinzipien der Konservierung von Metallobjekten
Band: 11
Jahr: 1990
. Silberchlorid ist eine in Wasser unlösliche Verbindung. Sie treibt die Silber-Ionen des metallischen Silbers in Lösung, die sich dann wieder als Silberchlorid niederschlagen. Silberchloridschichten bieten keinen Schutz. Durch die Anwesenheit von Kupfer im Silber wird der Angriff von Chloriden verstärkt. Die Reaktion gestaltet sich folgendermaßen (vgl. Gl. 3):

Cu2+ + 2Cl- + Ag → AgCl + CuCl

(3)

Kupfer(II)-chlorid (CuCl₂) treibt die Reaktion voran, weil es als Oxidationsmittel für die Reaktion zu unlöslichem Kupfer(I)-chlorid (CuCl) dient.[Stambolov.etal:1988]Autor / Verfasser: Stambolov, Todor; Bleck, Rolf-Dieter; Eichelmann, Norbert
Herausgeber: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Verlag: Museum für Ur- und Frühgeschichte Thüringens
Titel: Korrosion und Konservierung von Kunst- und Kulturgut aus Metall II.
Jahr: 1988

Das Kupfer im Silber unterliegt ebenso Oxidationsprozessen. Ferner bewirkt der Kupferanteil im Silber die Ausbildung von Lokalelementen. Die Korrosionsprodukte des Kupfers verfärben die Oberfläche des Silbers grünlich. In extremen Fällen ist diese Oberfläche optisch nur schwer von einer Bronzepatina zu unterscheiden.[Herold:1990]Autor / Verfasser: Herold, Karl
Verlag: Verlag der österreichischen Akademie der Wissenschaften
Titel: Konservierung von archäologischen Bodenfunden, Metall, Keramik, Glas
Jahr: 1990

Literatur

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Negativ geladene Ionen

relative humidity /relative Luftfeuchte