kvalitativno odreĐivanje bakrenih legura mjerenjem korozijskog potencijala

KVALITATIVNO KVALITATIVNO ODREĐIVANJE BAKRENIH ODREĐIVANJE BAKRENIH

LEGURA MJERENJEMLEGURA MJERENJEMKOROZIJSKOG KOROZIJSKOG

POTENCIJALAPOTENCIJALA

ZAŠTOZAŠTO??

Potreba za jednostavnom i brzom metodom kvalitativne analize u konzervacijsko-restauracijskoj praksi

Nedestruktivna metoda- To je modifikacija “spot test” metode analize metala samo je nedestruktivna -upotreba nekorozivnih otopina kao elektrolita (u “spot testu” upotrebljavaju se agresivni kemijski spojevi)

Kako?Kako?PRINCIP RADA:

• Metalni artefakt (koji se ispituje) spojen je na jedan izlaz voltmetra

• na drugi izlaz voltmetra spojena je referentna elektroda (u ovom slučaju zasićena kalomel elektroda SCE)

• Kap elektrolita (nekorozivna otopina) služi kao kontakt između referentne elektrode i artefakta

• MJERI SE RAZLIKA POTENCIJALA IZMEĐU ARTEFAKTA I REFERENTNE (SCE) ELEKTODE U VREMENU (oko 15 min.)

Voltmetar

Referentna elektroda

Artefakt

Elektroda ne dodiruje površinu artefakta

Preliminarna mjerenja:Preliminarna mjerenja:

1. Izbor elektrolita koji služi kao kontakt između elektode i artefakta:

Zahtjevi: a) nekorozivan (ne oštećuje artefakt)

b) vodljiv (što manji otpor elektrolita)

c) pH mu je u području pasivacije ispitivanog artefakta

Testirane otopine: c = 0,01 moldm-3

-Natrij-sulfat (Na2SO4) pH=6,94

-Natrij-nitrat (Na2NO3) pH=6,10

-Natrij-carbonat (Na2CO3) pH=10,70

-Natrij-hidrogenkarbonat (NaHCO3) pH=8,71

-Natrij-sesquikarbonat (Na3H(CO3)2 pH=9,55

Pourbaix-ovi dijagrami:Pourbaix-ovi dijagrami:

Pourbaix dijagrami: E- pH dijagrami za pojedini metal.

Prikazuju ovisnost potencijala o pH otopine (područja imuniteta, korozije i pasivnosti metala)Područje pasivnosti za

bakar.

Za broncu!?

Imunost

korozija

pasivnost

0 200 400 600 800 1000 1200-240

-220

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

Sesqui Na2CO3 NaHCO3 NaNO3 NaSO4

E/ m

V v

s. S

CE

t/ sek

Slika 1. Korozijski potencijal bakra u ovisnosti u vremenu u različitim 10mM otopinama

Najbolje ponašanje u 10mM otopini Na2CO3 – PASIVACIJA na potencijalu od -80 mV.

Oštećenje na površini metala izazvano upotrebom preagresivne otopine (u ovom slučaju 10 mM Na2SO4)

UTJECAJ PRIPREME UTJECAJ PRIPREME POVRŠINEPOVRŠINE

0 200 400 600 800 1000 1200-150

-100

-50

0

50

100

CISCEN NEOCISCEN

E/

mV

vs.

SC

E

t/ sec

1. Mehanički poliran papirom SiC 1200

2. Odmašćen acetonom

Neočišćen uzorak- nema pasivacije na očekivanom potencijalu

0 200 400 600 800 1000

-140

-120

-100

-80

Cu1 Cu2 Cu3E

/ m

V v

s. S

CE

t/ sek

PONOVLJIVOST REZULTATA MJERENJA

Cu1

Cu2

Cu3

Ovisnost korozijskog potencijala za bakar u 10mM natrij-karbonatu.

Rezultati su ponovljivi unutar ± 10 mV!!

MJERENJE Ekor NA MJERENJE Ekor NA STANDARDNIM UZORCIMA STANDARDNIM UZORCIMA

POZNATOG SASTAVAPOZNATOG SASTAVABINARNE BRONCE:

Cu-6Sn

Cu-11Sn

Cu-12Sn

- certificiranog sastava

0 200 400 600 800 1000

-170

-160

-150

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40 Cu 12Sn Cu 11Sn Cu 6Sn

E/ m

V v

s. S

CE

t/ sec

Postoji jasna tendencija pomicanja Ekorr kako raste udio kositra (Sn) u leguri!

Sn

MJERENJE Ekor NA KIPARSKIM MJERENJE Ekor NA KIPARSKIM BRONCAMA NEPOZNATOG SASTAVABRONCAMA NEPOZNATOG SASTAVA

0 200 400 600 800 1000

-170-160-150-140-130-120-110-100-90-80-70-60-50-40

SrednjiNa2CO3_B KratkiNa2CO3_B DugiNa2CO3_B

E/ m

V v

s. S

CE

t/ sec

Sastav određen XRF-om (X-ray flourescence):

Mas % Cu Sn Zn

Dugi 86,2 5,3 8,1

Srednji 85,6 10,2 3,8

Kratki 85,3 6,5 6,8

Dugi

Srednji

Kratki

Zaključak:Zaključak:

Metoda mjerenja Ekorr kao “spot test”:• daje reproducibine rezultate (pogreška mjerenja unutar ± 10 mV)

• dobro izabran elektrolit (ovisno o vrsti metala koji se određuje) ne izaziva promjene i oštećenja na površini

• može se upotrijebiti kao metoda za kvalitativna kao i za kvantitativna određivanja

• ne zahtijeva skupu opremu

• nije potrebno uzorkovanje artefakta

• potrebna mala površina za mjerenja

Optimizacija metode: Optimizacija metode: (na što treba paziti da bi se dobila zadovoljavajuća (na što treba paziti da bi se dobila zadovoljavajuća reproducibilnost mjerenja)reproducibilnost mjerenja)

a) potrebno mjeriti uvijek na istoj udaljenost elektrode od površine

b) držati udaljenost između dviju elektroda konstantnom

• volumen kapi konstantan pri svakom mjerenju

• posebno treba obratiti pažnju na pripremu površine

a)b)