U bent hier

Metalen: ijzer- archeologisch

Metalen: ijzer- archeologisch

IJzer is het meest fragiele materiaal dat je in de bodem vindt en is dikwijls niet anders te herkennen dan als een verroeste klomp. Houd er steeds rekening mee dat het metaal verdwenen kan zijn en vervangen door corrosieproducten. Toch kan onderzoek hieruit het originele voorwerp afleiden en soms zitten er zelfs nog resten textiel vervat in de corrosiekorst. IJzer is heel gevoelig voor veranderingen in de omgevingsomstandigheden en vereist specifieke bewaringsmaatregelen.

Auteur: Natalie Cleeren

MATERIALEN, TECHNIEKEN en BIJZONDERHEDEN

  • IJzer is een van de meest gebruikte materialen uit de geschiedenis vanwege zijn uitstekende kwaliteiten. Het is zowel soepel als sterk en maakt een grote variatie aan bewerkingsmogelijkheden mogelijk. In een archeologische context krijg je vooral te maken met ijzer en staal (= ijzer met een hoog koolstofgehalte, harder materiaal).
  • Geen enkele omgeving of behandeling biedt een absolute garantie om het corrosieproces van ijzer te stoppen, vooral niet van archeologische objecten. Archeologische metalen (vooral ijzer) behoren tot een erg fragiele materiaalcategorie. Je moet ze dan ook altijd, ook na behandeling, goed opvolgen.
  • Op ijzeren objecten vinden we vaak (deels gemineraliseerde) organische resten terug: een handvat, hout van een schacht, textielresten enz. Ze worden steeds vaker het voorwerp van onderzoek en hun belang neemt alsmaar toe.


Aftakeling

Algemeen

Metaalcorrosie

  • Corrosie is een reactie van een metaal waarbij dat metaal tracht terug te keren naar zijn oorspronkelijke toestand: het metaalerts waaruit het gewonnen werd. Om van een erts 'metaal' te maken werd energie toegevoegd. Het metaal keert stilaan terug naar de oorspronkelijke lage energietoestand door andere stoffen aan zich te binden (zuurstof, chloriden enz.). Dat proces heet corrosie. Een archeologisch metaal is steeds onderhevig aan een elektrochemisch corrosieproces, wat betekent dat er altijd water mee gemoeid is.
  • Niet alleen in de bodem staan metalen objecten bloot aan water, ook na de opgraving zorgt een te vochtige omgeving ervoor dat het corrosieproces voortgaat.
  • Hoe vermijd je corrosie? In theorie lijkt het eenvoudig: je neemt een of meer factoren weg die de corrosie veroorzaken. 
    1. Vocht vermijd je door het object in een kurkdroge omgeving te bewaren. Maar hoe droog kan je die omgeving maken?
    2. Zuurstof vermijden kan ook, maar hoe toegankelijk is je object nog wanneer je het bijvoorbeeld vacuüm verpakt?
    3. Chloriden, sulfiden en andere schadelijke ionen neem je weg uit de omgeving en uit het object door ze eruit te 'wassen' of ze te laten reageren met andere chemicaliën. Maar hoe efficiënt zijn deze stabiliseringsbehandelingen?


In de bodem

Het corrosieproces van archeologisch ijzer

  • IJzer is in de bodem onderhevig aan een 'nat' corrosieproces. Schadelijke stoffen die het corrosieproces versnellen, nestelen zich in het object, zoals chloriden die afkomstig zijn van lucht- en bodemvervuiling. Water en een kleine maar voldoende dosis zuurstof doen de rest.
  • Een dunne corrosielaag kan voorkomen in een bodem met zeer weinig zuurstof (waterput, leembodem…).
  • Volledig mineraliseren ('opcorroderen'): komt voor in zandige bodems met veel zuurstof en voldoende water, en in sterk verontreinigde grond. Sterk gecorrodeerd ijzer kan binnenin hol zijn, waarbij alle ijzer weg is. Dit object is niet verloren: de originele contouren blijven bewaard in de corrosielagen.
  • Actieve en passieve corrosie: een bepaalde corrosielaag kan een object beschermen tegen verdere corrosie. Andere corrosievormen zijn zo agressief dat het object letterlijk uit elkaar wordt geduwd. Het verschil tussen 'actieve' en 'passieve' corrosie is niet altijd even duidelijk.
    1. Passieve corrosielagen komen voor in allerlei vormen en kleuren: donker tot lichtgrijs, tinten bruin, rood, oranje tot zelfs een blauwe kleur. IJzercorrosie is meestal erg volumineus, waardoor de vorm van het object onherkenbaar wordt.
    2. Actieve corrosie: komt voor in de bodem, vaak in aanwezigheid van chloriden uit bodem- en luchtvervuiling. Er vormen zich losse, vaak heloranje, kristallen die gemakkelijk wegspoelen in de bodem. Er blijft een oranje vlek over. In een ander geval stopt de corrosie omdat de gevormde corrosiekorsten het object beschermen.

 

Bij de opgraving

Actieve corrosie en zogenaamde 'post-opgravingscorrosie'

Actieve corrosie komt vaak voor kort na de opgraving. Het object wordt bovengehaald en droogt snel uit. Zo ontstaan er kleine barstjes en scheurtjes in de (stabiele) corrosiekorst. Zuurstof komt hierlangs binnen en bereikt de kern van het object waar er, in combinatie met water en chloriden uit de bodem, een zeer agressief corrosieproces ontstaat. Er vormen zich grote, oranje kristallen, diep in het object, die de bovenliggende lagen wegduwen. Andere vormen actieve corrosie: diepe kraters of nog erger, waarbij het object volledig uit elkaar valt.


In depot

Een actief corrosieproces kan zich ook op elk moment voordoen in een depot of tentoonstellingsruimte, waar het object wordt blootgesteld aan te grote temperatuurverschillen, schommelingen in de luchtvochtigheidsgraad, zuurhoudende materialen enz.


Oude restauraties

IJzeren objecten werden in het verleden vaak gedroogd, al dan niet ontzout en bedekt met een goed afsluitende vernislaagVaak gaat het om een tweecomponentenlijm of -vernis, zoals een epoxy. Deze kunststoffen verweren na verloop van tijd (een tiental jaar) zelf en vertonen kleine barstjes. Zuurstof kan dan opnieuw de kern van het object bereiken, het corrosieproces start weer en de met vernis gevulde lagen worden weggeduwd. Een epoxy vernis is niet oplosbaar.


CONDITIE BEPALEN

De conditie van een archeologisch ijzeren object bepalen is niet eenvoudig.

  • Röntgenfotografie maakt integraal deel uit van het conserveringsproces van ijzer. Het toont de vorm van het object in de vaak vormeloze corrosiekorst en geeft weer hoeveel metallisch ijzer al dan niet nog aanwezig is.
  • Actieve corrosie is uiteraard zichtbaar wanneer deeltjes van de corrosiekorst afschilferen en daaronder zichtbare oranje kristallen verschijnen (zie ook hierboven bij post-opgravingscorrosie).
  • Toch zien we van buitenaf niet altijd wat er binnen aan de hand is. Wanneer we merken dat er in een corrosiekorst fijne barstjes ontstaan, is dat altijd een reden om tot actie over te gaan en de vondsten te beschouwen als 'actief'.
  • De kleur van de corrosiekorsten zegt weinig over de inwendige toestand van het object. De oranje, zichtbare, poederige kristallen van de actieve corrosie bevinden zich zelden aan de oppervlakte.
  • 'Passieve', zichtbare corrosielagen kunnen er ook heloranje tot rood, bruin, grijs, zwart en zelfs blauw uitzien. Dat heeft alles te maken met de samenstelling van de bodem waarin ze terechtkwamen.

 

BEWAREN

Bij de opgraving

Bij de opgraving: zie hieronder bij 'Opslag en verpakken'.


In het depot

  • In depot/tentoonstelling (voor behandeling): in een zo droog mogelijke omgeving, tenzij men kiest voor tijdelijke natte bewaring (zie hieronder bij 'Opslag en verpakken').
  • Een vochtigheidsgraad van minder dan 30% is een minimumvereiste. Dat kan voor depotvondsten vrij eenvoudig bereikt worden in 100% luchtdichte kunststof dozen met vochtabsorberende silicagelkorrels (zie onder Verpakken).
  • De droge omgeving garandeert niet dat een actief corrosieproces stopt. Het zal vertragen. Alleen een actieve stabiliseringbehandeling kan het verder vertragen, maar ook na behandeling blijft de droge omgeving van <30% een vereiste.
  • <30% relatieve vochtigheid is zeer moeilijk haalbaar in een tentoonstellingsruimte, behalve met 100% luchtdichte vitrines. Daarom wordt 40% nog als aanvaardbaar beschouwd. Deze objecten moet je regelmatig (maandelijks) evalueren, zodat je op tijd kan ingrijpen als er zich opnieuw problemen voordoen. Heel wat objecten blijven decennia stabiel, andere corroderen na korte tijd opnieuw. Voor metalen is een temperatuur tussen 18 en 20°C ideaal.
  • Dat chloriden en andere ionen het object infiltreren in de bodem, kunnen we niet vermijden. Dat dergelijke stoffen na de opgraving in het object terechtkomen, wel. Daarom worden deze voorwerpen verpakt in 'inerte' materialen, die geen schadelijke stoffen afgeven (zie bij 'Opslag en verpakken').

 

HANTEREN en VERPLAATSEN

  • Archeologische ijzeren objecten zijn vaak fragieler dan ze er op het eerste gezicht uitzien, net vanwege een mogelijk actief corrosieproces diep in het object of omdat het object al volledig gemineraliseerd is. Daarom worden de vondsten zo weinig mogelijk gemanipuleerd en transporteer je ze het best in een correcte, ondersteunende verpakking.
  • Elk metalen object hanteer je met handschoenen. Het vocht en de zuren op handen kunnen elk object beschadigen.

 

REINIGEN

Opgraving

IJzer niet wassen, geen corrosielagen verwijderen!

  • IJzeren objecten worden steeds mechanisch gereinigd door specialisten, met behulp van micro-zandstralers en fijne slijpsteentjes.
  • Omdat de originele contouren zich ergens in de corrosielagen bevinden, mag je de corrosiekorst niet als geheel verwijderen. De kans is groot dat er niets overblijft. De conservator zoekt naar het originele oppervlak en organische sporen die mogelijk in de corrosie bewaard zijn.

 

Depot/museum

Museale en gerestaureerde objecten reinig je niet actief. Licht afstoffen kan indien vermeld in het conservatiedossier.


OPSLAG EN VERPAKKEN – DEPOT

Vóór behandeling

  • Natte bewaring: alleen met een behandeling in het vooruitzicht binnen hoogstens enkele maanden. Het is immers onmogelijk deze vondsten lang vochtig te bewaren. Toch bevordert dat de volgende conserveringsbehandelingen.
  • Indien mogelijk worden metalen vondsten niet gereinigd en (met aangekoekte aarde) in een koelkast bewaard. De lage temperatuur vertraagt het corrosieproces en vergemakkelijkt de verdere behandeling. Is dat niet mogelijk of is er de eerste maanden geen mogelijkheid tot conservering, dan ga je beter over tot een droge bewaring.

 

Vóór en na behandeling

  • Vochtige metalen worden eerst  aan de lucht gedroogd (max. enkele dagen voor grotere objecten) en daarna verpakt in een zo droog mogelijke omgeving. Gebruik 100% luchtdichte (curver)dozen, een kleine ruimte die je kan drogen met waterabsorberende silicagelkorrels.
  • Gebruik korrels met een kleurindicator die vocht opnemen. Door te verkleuren geven ze aan wanneer je ze moet vervangen.
  • In de luchtdichte doos: objecten afzonderlijk verpakken in doorgeprikte zakjes op een steun van PE-schuimfolie. Verpak fragielere objecten in een uitgesneden steunvorm van PE-schuimplaat.
  • De lege ruimte in de doos opvullen met polyestervezel in een PE-zak of met zuurvrij zijdepapier.
  • Zuurvrij is een echte vereiste voor metalen. Houten doosjes en (kranten)papier zijn absoluut te mijden.

 

ROL VAN DE GESPECIALISEERDE RESTAURATOR

De conservering van archeologisch ijzer gebeurt in verschillende fasen.

  • Eerste fase: objecten identificeren met röntgenopnames. Op basis van de röntgenfoto en de archeologische context maak je in samenspraak met de archeologen een eerste selectie.
    1. Een aantal vondsten wordt na deze eerste vorm van documentatie niet actief behandeld en direct droog gestockeerd.
    2. Een tweede groep wordt deels gereinigd ter identificatie: de contouren op de röntgenfoto, samen met enkele goedgekozen gereinigde zones, geven genoeg informatie om een archeologisch volledig beeld (tekening) te krijgen.
    3. Een laatste groep wordt volledig gereinigd, vanwege vormen en details die interessant zijn voor het onderzoek en om bepaalde objecten als 'presentatieobject' (in een publicatie, tentoonstelling) te kunnen gebruiken.
  • Welke vondsten een actieve stabilisering krijgen, bepaal je in samenspraak. Belangrijk is te weten dat zonder actieve behandeling de meeste objecten niet lang zullen overleven.
  • Reinigen is een opdracht voor een specialist. Alleen hij/zij kan het originele oppervlak en mogelijke organische sporen tevoorschijn halen.
  • Voor het stabiliseren van ijzer beschikt de conservator over verschillende technieken. Daarvan is een alkalisch ontzoutingsbad momenteel de meest efficiënte (voor de meeste vondsten). Voor ijzeren objecten is er nog geen behandeling die absolute garantie biedt, zeker niet wanneer de omgeving waarin ze bewaard worden te vochtig en onstabiel is.
  • Het blijft na behandeling erg belangrijk de objecten regelmatig te controleren op actieve corrosie.
  • Zeer fragiele metalen worden in blok gelicht. Dit gebeurt door een specialist. Of de conservator wordt geconsulteerd om met de archeologen een methode op te stellen voor een bepaalde site (zeker belangrijk bij grafcontexten).
Laatst gewijzigd op 04/07/2016