缓蚀剂在金属文物保护中的应用研究进展
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缓蚀剂在金属文物保护中的应用研究进展
顾来沅
（重庆市文化遗产研究院，重庆
400013）
［摘
要］缓蚀剂作为防止或减缓金属腐蚀的重要试剂之一，近年来在金属文物保护中备受关注并取得较大进展。介绍了目前国
内外缓蚀剂在金属文物保护中的发展状况，
阐述了缓蚀剂的分类和作用机理，总结了缓蚀剂缓蚀效果的几种评价方法以及缓蚀剂在金属文物保护中主要应用的两个方面，包括清洗、除锈或脱盐试剂中的应用以及在金属文物表面使用，并展望了金属文物保护缓蚀剂未来的发展方向。
［关键词］缓蚀剂；金属腐蚀；缓蚀机理；文物保护［中图分类号］TG174．42
［文献标识码］A
［文章编号］1001－1560（2016）增刊1－0123－04
［收稿日期］20161024
0前言
金属类文物在内部结构因素和外界条件的影响下，经历了漫长的岁月，出现了不同程度的腐蚀现象。根据国家馆藏文物腐蚀破坏调查任务组2005年度统计结果显示，
中国博物馆收藏的3018万件（套）藏品中，有51%多遭受了不同程度的腐蚀，其中金属类文物腐蚀尤为严重，存在中度腐蚀的就占42．92%，重度腐蚀的高达16．62%
［1］
。在众多控制腐蚀的方法中，使用缓蚀
剂作为一种高效、经济的防腐手段，越来越为人们所关注和青睐。近年来，在文物保护领域寻找有效防止或减缓金属文物腐蚀的高效缓蚀剂成为了研究热点。目前国内外关于青铜、铁质等金属文物的腐蚀剂研究也不断涌现，
1967年，Cottom ［2］
等人最先进行苯并三氮唑（BTA ）青铜器上的应用研究，结果表明BAT 对青铜文物的稳定和保护有显著的效果。同年，
Madson ［3］
等证
实BTA 能在文物表面形成一层致密保护膜，具有良好的抗腐蚀性能，随后BTA 被广泛用于文物保护领域。2009年，冯绍彬等人
［4］
提出了一种新的思路以提高BTA 及其衍生物的缓蚀效果，
通过加入钝化剂抑制了氧的去极化反应。由于科学研究和应用领域的拓展，
有大量的文献报道将2-巯基苯并噻唑（MBT ）、2-氨基-5-巯基1，
3，4-噻二唑（AMT ）和2-巯基苯并恶唑（MBO ）等有机唑类化合物用于青铜缓蚀处理，效果也十分理想［5 7］
。铁质
文物保护方面，在2004年于凯等
［8］
研究了钼酸钠对铁样品的抑
制作用，通过原子吸收光谱、动电位极化法和X 射线光电子能谱（XPS ）等检测分析手段，发现铁器表面的腐蚀产物由活泼的γ-FeOOH 最终转化成了稳定的Fe 2O 3，同时还有稳定的三氧化钼（MoO 3）和难溶性钼酸盐（Fe -MoO 4）与Fe 2O 3形成Fe 2O 3-MoO 3-FeMoO 4保护膜，腐蚀现象明显减弱。2016年，滕飞等［9］
在对清
代带锈铁质钱币文物进行保护研究时，采用了WB -1复合气相缓蚀剂，
WB -1复合气相缓蚀剂通过N 原子、C =O 双键等与Fe 原子发生相互作用而产生化学吸附，在带金属文物表面生成了一层致密的保护膜，
提高了铸铁的耐蚀性。通过大量的文献表明，目前国内外主要研究和使用的铁质文物表面缓蚀剂除了少数几种单独使用外，基本上采取两种或以上的缓蚀剂进行复配，
且常与封护剂结合使用，有良好的协同作用，这也是目前国内外的整体研究趋势
［10］
。本文拟对金属文物缓蚀剂的缓释机理及
评价方法与发展趋势进行介绍。
1缓蚀剂的分类
由于缓蚀剂种类繁多，其缓蚀机理也比较复杂，在机械、化
工、
石油、军工生产等各个领域应用广泛，但至今为止还没有一个统一的分类方法。目前常见的主要是从缓蚀剂的化学组成、缓蚀作用的机理以及金属表面层结构的不同来进行分类。一般按照物质的化学组成分类，
将缓蚀剂分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。根据缓蚀剂在介质中主要抑制阳极反应还是阴极反应，
或者同时抑制阳极和阴极反应，Evans ［11］
等把缓蚀剂分为
阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三大类。以外，缓蚀剂加入到介质中，按照对金属表面层结构的影响，可分为氧化膜缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂3种缓蚀剂。缓蚀剂的分类方法及特点见表1。
表1
缓蚀剂的分类比较
分类方法特点
举例
按化学组成分类无机缓蚀剂
在金属文物表面形成钝化膜或结合牢固、致密的金属盐保护膜，从而阻止金属的腐蚀过程硝酸盐
［11］、钼酸盐［12］、聚磷酸盐
［13］、硅酸盐［14］等有机缓蚀剂
含有O 、N 、S 、P 等元素的有机物质在金属表面发生化学或物理吸附作用，覆盖了金属表面或活性部位，从而阻止了金属的电化学腐蚀过程
胺类［15］、醛类
［16］、有机硫、磷化物［17
］、
咪唑类［18］等。根据电化学机理分类阳极型缓蚀剂
缓蚀剂阴离子移动到阳极表面，使金
属表面钝化，使腐蚀速度下降。当投加量不足时，容易引起大阴极小阳极的腐蚀，因此也被称为风险型缓蚀剂
铬酸盐、磷酸盐、亚
硝酸盐、硅酸盐等
阴极型缓蚀剂
一般是阳离子移到金属的阴极表面，在电极表面形成沉淀型保护膜。用量不足时只能是缓蚀作用较差，不会加速金属的腐蚀，也称安全型缓蚀剂
酸式碳酸钙、硫酸锌等混合型缓蚀剂对阴极和阳极过程同时起抑制作
用，增大阴极极化和阳极极化，使阴
极、阳极反应速度降低，降低腐蚀电流含N 、
S 的有机化合物，如胺类、硫脲等
按金属表层结构分类
氧化膜型缓蚀剂
使金属表面形成致密的氧化物型保护膜，阻止腐蚀反应的进行。氧化膜
厚度5 10nm ，且与金属附着力强，防腐蚀性能好
铬酸钠、钼酸钠等
DOI:10.16577/https://www.wendangku.net/doc/059802880.html,ki.42-1215/tb.2016.s1.036