U bent hier

Metalen: koperlegeringen - archeologisch

Metalen: koperlegeringen - archeologisch

Voorwerpen in koperlegering krijgen tijdens hun gebruiksduur dikwijls een mooie patina. Maar in de bodem komt er een corrosieproces op gang dat zich ook na de opgraving kan voortzetten, soms sluimerend. Een goede bewaaromgeving en regelmatige toestandscontrole in het depot is de boodschap.

Auteur: Natalie Cleeren, 2015

Materialen, technieken en bijzonderheden

Onder de term 'koperlegeringen' vallen de metalen waarvan het grootste bestanddeel bestaat uit koper: brons (koper en tin), messing (koper en zink) en uiteraard koper zelf. Het is een veelgebruikt materiaal dat veel variaties in kleur en glans oplevert. Veel koperlegeringen worden ook afgewerkt met een 'veredelingslaag' in tin, zilver of goud.

Op koperlegeringen vind je vaak organische resten terug, zoals textiel (kopercorrosie is giftig voor heel wat micro-organismen). Ze zijn steeds vaker het voorwerp van onderzoek. 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

Koperlegeringen

  • Deze objecten vind je terug als metalen voorwerpen met een dunne 'patina' (vaak een mooie, groene en homogene corrosielaag) tot bijna volledig verpoederde objecten die bij de minste aanraking breken of verkruimelen.
  • Koperlegeringen krijgen vaak tijdens hun 'bovengronds leven' een dunne patina, een homogene en compacte corrosielaag die het object bruin tot groen en blauw verkleurt. Vaak creëert men deze patina met opzet als decoratieve laag.

 

Actieve en passieve corrosie

  • In de bodem start het elektrochemische corrosieproces. Het object corrodeert actief, maar wanneer er zich een dikkere, compacte, veelal donkergroene korst vormt, valt het corrosieproces stil. Deze beschermende corrosielaag is helaas niet bestand tegen agressieve stoffen, zoals chloriden. Ze geraken tot in de kern van het object, waar het corrosieproces snel en agressief wordt voortgezet.
  • Uitzicht actieve corrosie: vorming van losse, grote, helgroene tot helblauwe kristallen. Je ziet ze in kleine kratertjes aan het oppervlak. Of ze blijven onder het oppervlak, waar ze een object intern 'verpoederen'.
  • Het voordeel van koperlegeringen is dat de originele contouren, het 'originele oppervlak' mét alle details, meestal bewaard blijft ín de corrosielagen.
  • In een natte omgeving zonder zuurstof (bv. water- en beerputten) vind je blinkend koper met enkel een zwart laagje van kopersulfides.
  • Een dunne corrosielaag komt voor in een bodem met weinig zuurstof (vooral klei- en leembodems).
  • Volledig mineraliseren ('opcorroderen') komt voor in zandige bodems (met veel zuurstof en voldoende water) en in sterk verontreinigde grond. Vaak zie je een ultradunne patina met daaronder een volledig verpoederde kern.

 

Bij de opgraving

Actieve corrosie komt vaak voor kort na de opgraving. Het object droogt snel uit, waarbij er kleine barstjes en scheurtjes ontstaan in de (stabiele) corrosiekorst. Zuurstof bereikt zo de diepere corrosielagen waar, in combinatie met water en chloriden uit de bodem, een zeer agressief corrosieproces start. Er ontstaat 'putcorrosie’, kleine zones met grote, helgroene tot blauw-groene kristallen, die evolueren van kleine stipjes tot grote kraters. De hele kern mineraliseert, verpoedert. Dit kan je niet altijd zien aan de oppervlakte. Je merk het meestal te laat op, wanneer een bovenliggend oppervlak loskomt en afschilfert.

 

In depot

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


Oude restauraties

  • Objecten in koperlegering werden in het verleden vaak gedroogd, al dan niet gestabiliseerd en daarna bedekt met een vernislaag. Epoxy's gebruikte men meestal niet, eerder een zachtere (vergelende) vernis of een waslaag. Deze laatste trekt veel vuil aan. Na een tijd verweren de beschermingslagen zelf en vertonen kleine barstjes. Zuurstof bereikt opnieuw de kern van het object en het corrosieproces start weer.
  • De meeste objecten zijn vrij vlot opnieuw behandelbaar.

 

CONDITIE BEPALEN

  • Bij koperlegeringen let je vooral op helgroene, dikke, losse kristallen (poederig) die aan het oppervlak verschijnen en op (fijne) barstjes in een compacte corrosielaag.
  • Ook reeds behandelde objecten met een beschermlaag kunnen actief corroderen. Ook hier zijn de helgroene stippen een indicatie van actieve verwering.
  • Toch zie je van buitenaf niet altijd wat er binnen aan de hand is. Wanneer je merkt 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'.

 

BEWAREN

Bij de opgraving

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


In het depot

  • Vóór de behandeling: plaats de objecten in een zo droog mogelijke omgeving, tenzij je kiest voor tijdelijke natte bewaring (zie bij 'Opslag en verpakken').
  • Een vochtigheidsgraad van minder dan 30% is een minimumvereiste. Die kan je creëren in 100% luchtdichte kunststof dozen met vochtabsorberende silicagelkorrels (zie bij 'Verpakken').
  • De droge omgeving garandeert niet dat een actief corrosieproces zal stoppen. Het zal vertragen. Alleen een actieve stabiliseringsbehandeling houdt het corrosieproces voldoende tegen, maar ook na behandeling blijft de droge omgeving van <30% een vereiste.
  • <30% relatieve vochtigheid is zeer moeilijk haalbaar in een tentoonstellingsruimte, tenzij je beschikt over 100% luchtdichte vitrines. Daarom beschouwt men een relatieve vochtigheid van 40% (en 45% voor behandelde objecten) nog als aanvaardbaar. Deze objecten evalueer je regelmatig (zesmaandelijks), zodat je op tijd kan ingrijpen wanneer er zich opnieuw problemen voordoen.
  • Voor metalen is een temperatuur tussen 18 en 20°C ideaal.
  • Dat chloriden en andere ionen het object infiltreren in de bodem, kan je niet vermijden. Dat dergelijke stoffen na de opgraving in het object terechtkomen, wel. Deze voorwerpen verpak je daarom in 'inerte' materialen, die geen schadelijke stoffen afgeven aan het object.

 

HANTEREN en VERPLAATSEN

  • Archeologische koperlegeringen zijn vaak veel fragieler dan ze er op het eerste gezicht uitzien. Vaak zie je een stevig, compact en egaal oppervlak, niet hoe het object binnenin volledig verpoederd is.
  • Deze objecten hanteer je het best zo weinig mogelijk en verplaats je enkel in hun aangepaste verpakking. Elk metalen object hanteer je met handschoenen. Het vocht en de zuren op handen kunnen het beschadigen.

 

REINIGEN

Bij de opgraving

Was koperlegeringen niet, verwijder geen corrosielagen!

Koperlegeringen worden zelden chemisch gereinigd, omdat het originele oppervlak, inclusief de kleinste details, ín de corrosielagen bewaard blijft. Een chemisch product maakt geen onderscheid tussen de corrosie boven en onder dit oppervlak. Zelf corrosielagen verwijderen kan dan ook het object ernstig beschadigen.


Depot/museum

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


Opslag en verpakken in depot 

Vóór behandeling

  • Natte bewaring: alleen als er een behandeling in het vooruitzicht is (binnen maximum enkele maanden). Het is niet mogelijk deze vondsten lang vochtig te bewaren. Toch is dat bevorderlijk voor latere conserveringsbehandelingen. Indien mogelijk, bewaar je metalen vondsten niet gereinigd (met aangekoekte aarde) in een koelkast. De lage temperatuur vertraagt het corrosieproces en vergemakkelijkt de verdere behandeling.
  • Kan dat niet of is er de eerste maanden geen mogelijkheid tot conservering, dan ga je beter over tot een droge bewaring.

 

Vóór en na behandeling

  • Vóór een droge bewaring drogen vochtige metalen eerst aan de lucht (max. enkele dagen voor grotere objecten) en worden ze 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, wanneer ze meer en meer vocht opnemen, verkleuren en zo aangeven dat ze aan vervanging toe zijn.
  • In de luchtdichte doos verpak je objecten afzonderlijk in doorgeprikte zakjes op een steun van PE-schuimfolie.
  • Fragielere objecten verpak je in een uitgesneden steunvorm van PE-schuimplaat. De lege ruimte in de doos vul je op met polyestervezel in een PE-zak of met zuurvrij zijdepapier.
  • Zuurvrij is echt een vereiste voor metalen. Vermijd houten doosjes en (kranten)papier.

Zie ook het hoofdstuk bewaren en verpakken.


ROL VAN DE GESPECIALISEERDE RESTAURATOR

  • Reinigen is een opdracht voor een specialist. Alleen hij/zij kan het originele oppervlak en mogelijke organische sporen tevoorschijn halen.
  • Het stabiliseren van koperlegeringen is relatief eenvoudig en efficiënt. Toch blijft het na behandeling belangrijk dat je de objecten regelmatig controleert op actieve corrosie.
  • Zeer fragiele metalen worden in blok gelicht. Dit laat je uitvoeren door een specialist of je consulteert de conservator om samen met de archeologen een methode op te stellen voor een bepaalde site.
Laatst gewijzigd op 27/07/2016