Materiály pro konzervování a restaurování kovů
Měď, bronz a jiné měděné slitiny
Cín  a olovo
Stříbro
Zlato
železné kovy (železo, ocel, litina)

Ø železné kovy se velmi používají v umění, architektuře, průmyslu a v lidových řemeslech.
Ø Při archeologických vykopávkách byly nalezeny předměty z černých kovů v různém stupni uchování Þ
nutnost jejich konzervace
Ø Proces konzervování nebo restaurování předmětů z černých kovů (mříže, architektonické ozdobné
prvky, mosty, historické technické předměty, domácí nářadí a zbraně) začíná zpravidla odstraněním
rzi a nahromaděných vrstev barvy
Ø pokračuje doplněním chybějících částí  (restaurování) a
Ø končí ochranou proti budoucí korozi.
železné kovy - (železo, ocel, litina)

Ø Mnohé předměty ze železa (oceli, litiny) bývají doplňovány inkrustacemi (zlato, stříbro, perleť)
Ø Ocel nese stopy speciálních úprav (brinýrování = černění železa) nebo výrobních postupů (kování,
ražby nebo rytí).
Ø Přítomnost podobných ozdob nedovoluje používat mnohé běžné způsoby ošetření kovu (a to ani
v případech lokálního čištění), přestože jejich působení lze kontrolovat.
železné kovy – Problémy při konzervování, resp. restaurování, předmětů z černých kovů

ØPři působení vody, kyslíku, agresivních plynů ve vzduchu, a v případě archeologických vykopávek i
solí, které jsou v půdě nebo mořské vodě, přecházejí železné kovy na chemicky stálé formy svých
sloučenin.
ØTento přirozený proces přechodu kovů v oxidy, hydroxidy a soli začíná na povrchu, a proto je
neočištěný povrch černých kovů vždy pokryt produkty koroze.
ØTloušťka těchto vrstev závisí na podmínkách, ve kterých se vrstva vytváří, a kolísá od setin do
několika milimetrů;
ØV případě archeologických předmětů často dochází k úplné přeměně kovu v produkty koroze.
železné kovy - Proces koroze předmětů z černých kovů
Korozní vrstvu na výrobcích ze (železa, oceli, litiny) tvoří:
Ø směsi oxidů, křemičitanů, uhličitanů, chloridů a sulfidů železa
Ø v případě archeologických předmětů i různých vápenatých solí.

Ø Přítomnost produktů koroze ztěžuje nebo dokonce znemožňuje předmět prostudovat a mění často jeho
vnější vzhled.
Ø Kromě toho, proces koroze se rozvíjí s postupujícím časem dokonce při příznivých podmínkách
uložení.
Ø Mnohé korozí vzniklé soli jsou hygroskopické.
Ø Proto pórovité oxidové a hydroxidové vrstvy sorbují vodu ze vzduchu, což vede k další korozi.
Ø Přítomnost pórovitých vrstev solí a produktů koroze je nepřípustná při konzervování muzejních
sbírkových předmětů a barvení architektonických prvků z litiny a oceli.
Ø Proto bývá odstranění rzi a jiných korozních produktů součástí konzervování a restaurování
výrobků z železného kovu.
železné kovy - Proces koroze předmětů z černých kovů

Ø Provádí se louhováním předmětu v proudu destilované vody nebo vyvařením (tyto práce jsou
zdlouhavé a povrch kovu se v přítomnosti kyslíku ze vzduchu dodatečně oxiduje).
Ø
Ø Účinné je ošetření předmětů v nasyceném roztoku uhličitanu amonného nebo vodného roztoku
amoniaku.
Ø
ØPři této operaci se nahrazuje ion železa ve sloučenině kationtem amonným. Následné zahřátí na 300
oC vede k odstranění amonných solí z povrchové vrstvy produktů koroze - je třeba počítat s tím, že
při termickém procesu může dojít k poškození silně zkorodovaných předmětů.
Ø
Ø Efektivní metodou odstranění chloridů je ošetření předmětů roztoky hydroxidu lithného v ethanolu.
V alkalickém prostředí přecházejí chloridy železa na hydroxid. Vznikající chlorid lithný se dobře
rozpouští v ethanolu a dá se odstranit dvoj- nebo trojnásobným promytím vodou. Nejprve se povrch
předmětu zbaví vody pomocí methanolu nebo isopropanolu, pak se povrch ošetří 2 % roztokem hydroxidu
lithného ve směsi ethanolu, methanolu a isopropanolu.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Odstranění chloridů je povinnou operací:

Ø Při elektrochemickém odstraňování chloridového aniontu v 2-3 % roztocích NaOH nebo KOH se železný
předmět připojí k zápornému pólu zdroje napětí.
Ø Jako anoda slouží olověná nebo železná deska. Proces se provádí při nízkém napětí (2-12 V) a
proudové hustotě 2-10 A/dm2.
Ø Během tohoto procesu je nezbytné vyměňovat každodenně elektrolyt do té doby, dokud je v něm
přítomen chlorid a zkouška s AgNO3 je pozitivní (přítomný chlorid tvoří nerozpustnou bílou
sraženinu AgCl).
Ø Po skončení elektrochemického procesu se předmět důkladně omyje od hydroxidu, promývá se
inhibujícím roztokem chromanu
(v koncentrací 1-5 %), usuší se a konzervuje voskem nebo polymerními směsmi, které obsahují
inhibitor koroze.
Ø
ØPozn. Sloučeniny CrVI patří mezi vysoce toxické látky
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Elektrochemické způsoby odstranění koroze

Další metody odstranění koroze
roztoky minerálních nebo organických kyselin s přídavkem 1-2 % inhibitoru kyslíkové koroze -
urotropinu, tanninu, pyrokatechinu, hydrochinonu nebo mentholu.
Ø Nejefektivněji působí roztok obsahující 35 % kyseliny orthofosforečné a 5-10 % kyseliny
chlorovodíkové.
Ø Roztoky kyselin sírové a chlorovodíkové umožňují poměrně rychle odstranit produkty koroze, ale
vždy naleptávají samotný kov. Aby se tomu zabránilo, přidávají se do roztoků kyselin inhibitory
koroze.
Ø Např. do 1M roztoku kyseliny sírové je účelné přidat thiosemikarbazid, thiomočovinu, hexamin,
trifenylfosfan, benzotriazol
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů

Z organických kyselin
jsou efektivní:
Tyto kyseliny, podobně i Chelaton III dobře rozpouštějí oxidy a hydroxidy železa a dostatečně
pomalu reagují s kompaktním kovem.
Přídavek Chelatonu III a inhibitorů koroze (urotropin) do roztoků organických kyselin zcela
potlačuje další korozi kovu.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
kyselina thioglykolová
kyselina citronová
kyselina mravenčí
kyselina šťavelová

Ø Jestliže je na povrchu železného předmětu nezbytné zachovat produkty koroze (např. u
archeologických předmětů, pak jde o jejich stabilizaci), je třeba je přeměnit.
Ø Redukční ošetření se provádí v 3 - 5 % vodném roztoku NaOH a siřičitanu sodného Na2SO3.
Ø Oxidy železa přitom přecházejí v nejstálejší sloučeninu – magnetit Fe3O4, který má vysokou
hustotu ve srovnání s jinými kyslíkatými sloučeninami železa.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Přeměna produktů koroze

V tomto případě se na úseky zkorodovaného kovu působí pastou ze zinkového prášku a 15 % roztoku
NaOH, který se zahustí např. směsí z PVAlk s Chelatonem III a glycerinu.
Směsi na bázi PVAlk (nebo polyvinylacetátové disperze) mají značnou viskozitu, neroztékají se po
povrchu, ale zůstanou v místě  kontaktu, Chelaton III  se rychle spotřebovává.
Difuze účinných látek z viskózní hmoty je zpomalena, což umožňuje snímat dostatečně tenké vrstvy
produktů koroze.
Množství Chelatonu III může být různé, mění se přitom čisticí schopnost směsi.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Odstraňování jednotlivých ložisek koroze
Do směsí na bázi PVAc se přidává kyselina orthofosforečná a tannin. Tento způsob nejen kov
očišťuje, ale zároveň se také konzervuje jeho povrch.
Po odpaření vody se na ošetřovaném povrchu tvoří elastický film, který se odstraňuje z povrchu kovu
společně s rozpuštěnými produkty koroze.

Používají se roztoky filmotvorných polymerů – polyelektrolytů, kterými jsou kopolymery akrylové
nebo vinylové řady obsahující karboxylovou  skupinu.
Jejich nanesení na korozními produkty pokrytý povrch působí pouze na vrstvy, které jsou
v bezprostředním styku s viskózní hmotou polymerního elektrolytu. Difuze se zde prakticky
neprojevuje.
Po odpaření rozpouštědla se vzniklý film snímá společně s produkty reakce karboxylových skupin
kopolymeru se solemi kovů a vápníku přítomných na povrchu kovu.
Aby se usnadnilo odstranění filmu přidávají se do polymerních roztoků antiadhezivní přídavky –
glycerin, ethylenglykol, aj.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Vrstevnaté odstraňování solných a oxidických produktů

Očištění povrchů černých kovů (event. i drahých kovů a jejich slitin) od produktů koroze se dá
provést redukcí v nízkoteplotním plynovém plazmatu  pomocí různých zařízení, např. plazmové tužky.
Plazma obsahuje značné množství chemicky aktivních iontů, radikálů, atomů a molekul ve vzbuzeném
stavu.
V ČR se provádí plazmatická redukce pomocí H2, plazma se budí ve vakuu pomocí vysokofrekvenčního
výboje, pracovní teplota se pohybuje obvykle v rozmezí 200-400 °C.
Tato metoda dovoluje provést redukci objektů z úplně nebo téměř úplně korodovaného železa a může
být použita pro silně zoxidované archeologické předměty ze železa a různých kovů (např.
inkrustovaných nebo plátovaných stříbrem, zlatem).
Ošetření ve vodných roztocích může vést k ubývání povrchů nebo rozpuštění oxidů pod vrstvou drahého
kovu.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Použití nízkoteplotního plazmatu

Ø Provádí se oxidem uhelnatým se ve výjimečných případech v elektrické peci pod vrstvou dřevného
uhlí při omezeném přívodu vzduchu za teploty 800 oC.
Ø
Ø Doba pobytu předmětu v zahřívané zóně závisí na obsahu oxidu uhličitého v odcházejících plynech.
Minimální a konstantní množství CO2 svědčí o dokonalé redukci oxidů železa na kov.
Ø
Ø Termická redukce zoxidovaného železa vodíkem se snadno provádí v trubkových pecích
s regulovatelnou teplotou po délce trubky. Do reakční části pece se zavádí amoniak, který se na
katalyzátoru při 400-600 oC rozkládá na dusík a vodík. Odcházející plyny, které obsahují značné
množství nezreagovaného vodíku, se spalují.
Ø
Ø Předměty po termické redukci oxidů železa mívají velký povrch („houbovitý“ kov), proto se
důkladně promývají nejprve ve vařícím roztoku NaOH, potom v destilované vodě a nakonec se suší. Pak
se předměty ošetří ochrannými prostředky – akryláty nebo epoxidovými pryskyřicemi.
železné kovy - Odstraňování solí a produktů koroze z povrchu černých kovů
Termická redukce zoxidovaného železa

železné kovy - Odstranění nečistot organického původu
Organická rozpouštědla pro odmaštění
Ø Tetrachlorethylen, nebo trichlorethylen (používají se dvě nebo tři čerstvé porce).
Ø Trichlorethylen se ve vodě pomalu hydrolyzuje za vzniku kyseliny chlorovodíkové, a proto se do
něj přidával pro stabilizaci triethanolamin, monobutylamin nebo urotropin v množstvích 0,01-0,02
g/l rozpouštědla.
Ø Tetrachlorethylen je stálejší a prakticky nehydrolyzuje.
Ø Při odmašťování leštěných povrchů se k chlorovaným uhlovodíkům přidávaly povrchově aktivní látky
v množství 1-3 g/l rozpouštědla.
Ø Pro odstranění odolnějších nečistot se používají vhodné směsi rozpouštědel.
ØDnes se použití těchto chlorovaných uhlovodíků nedoporučuje.

g/l
NaOH nebo KOH
5-15
fosforečnan sodný, Na3PO4. 12H2O
15-35
soda kalcinovaná, Na2CO3
15-35
emulgátor
3-10
Ø Očištění povrchů od tuků rostlinného nebo živočišného původu a od vosků se ve speciálních
případech dá provést roztoky alkálií.
Ø Minerální oleje se v alkáliích nerozpouštějí, ale v přítomnosti emulgátorů (povrchově aktivní
látky, vodní sklo Na2SiO3 aj.) však mohou tvořit vodné emulse.
Ø Lze  pracovat s horkými nebo studenými mycími soustavami.
železné kovy - Odstranění nečistot organického původu
Vodné mycí směsi
Př.

Ø Provádí se v alkalickém roztoku. Složení roztoku, který se při tomto způsobu používá, je
přibližně stejné jako při odmašťování, ale bez přídavku emulgátoru.
Ø
Ø Proces se vede při teplotě pracovního roztoku 60-80 oC a proudové hustotě 20-100 A/m2.
Ø
Ø Při katodickém procesu se katoda sytí vodíkem, kov se stává křehkým, a proto se mění polarita:
3-10 minut je předmět připojen na katodu a pak 1-3 minuty na anodu.
Ø
Ø Tenkostěnné předměty lze podrobovat pouze anodickému procesu.
Ø
Ø Během procesu dochází k elektrochemické redukci oxidů železa a jejich oddělení od kovu
vznikajícím vodíkem. Při anodovém procesu se na anodě tvoří kyslík, který mechanicky odděluje
částice oxidů železa.
Ø
Ø Anodický proces vyžaduje zvláštní pozornost, neboť může dojít k naleptání povrchu a změně jeho
struktury.
železné kovy - Odstranění nečistot organického původu
Elektrochemický způsob odstranění organických nečistot (a koroze)

Ø Fosfatizace vede k vytvoření tenké (5-50 μm) jemně krystalické vrstvy na povrchu kovu.
Ø Tato vrstva je tvořena nerozpustnými fosforečnany železa, manganu a zinku.
Ø V závislosti na podmínkách se barva fosfátových vrstev mění od šedé do železné.
Ø Fosfátová vrstva má dobré izolační vlastnosti, což zabraňuje vzniku elektrochemické koroze na
povrchu kovů.
ØDobře lpí na povrchu kovu, přičemž  je dostatečně pórovitá.  Lze proto na ni nanášet ochranné
lakové nebo voskové vrstvy.
Ø Fosfatizace nevadí dalším úpravám předmětu (brinýrování, černění, mědění, zlacení), neboť se při
tomto způsobu úpravy povrchu zachovává.
železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi
Fosfatizace se považuje za jeden z  nadějných způsobů ochrany povrchu kovu.

 Zbytky čerstvé rzi lze odstranit 3-5 % roztokem kyseliny sírové s následným omytím a louhováním
v roztoku sody.
Aby se získal pevný a rovnoměrně pokrytý povrch kovu, je nutné zpočátku provést aktivaci.
Krátkodobé ponoření do roztoku následujícího složení na dobu 3-5 minut odstraňuje z povrchu zbytky
inhibujících látek a předchozí pasivaci a kov se aktivuje.
%
kyselina orthofosforečná, konc.
55
fluorid sodný
2
voda
43
železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi

Roztoky pro fosfatizaci povrchů černých kovů
složení roztoku
podmínky použití
barva
fosfátové
vrstvy
komponenty
obsah, g
pracovní
teplota, oC
trvání
procesu, min
Roztok 1
fosforečnan zinečnatý
dusičnan zinečnatý
kyselina orthofosforečná, konc.
voda
33-35
49-53
13-15
do 1 litru
90-98
5-10
od šedé do
 tmavě šedé
Roztok 2
fosforečnan zinečnatý
dusičnan zinečnatý
uhličitan sodný
louh sodný
dusitan sodný
voda
9-10
80-85
4-5
4-5
0,3-0,5
do 1 litru
18-25
10-15
světle šedá
Roztok 3         používá pro imitaci brinýrování i u lesklých povrchů, zbraní i brnění, výrobků
lidových řemesel a v klenotnictví.
kyselina orthofosforečná, konc.
dusičnan vápenatý
oxid manganičitý
voda
4-5
70-100
10-20
do 1 litru
95-98
40-50
černá
Roztok 4
hexametafosforečnan sodný
chlorid vápenatý (bezv.) nebo
octan olovnatý (resp. zinečnatý)
voda
10
3,6
do 1 litru
18-25
60-120
bezbarvý
železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi
Složení fosfatizačních lázní

Ø Železné předměty se silnějšími vrstvami produktů koroze lze fosfatizací také konzervovat.
Ø Na povrchu se vytvářejí krystalické nebo amorfní vrstvy fosfátů, které chrání kov před další
korozí.
Ø V tomto případě se k fosfatizování používá roztok následujícího složení:
g
hexametafosforečnan sodný
10
chlorid vápenatý (bezv.)
3,2
dusičnan sodný
0,05
voda
do 1 litru
železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi
Pozn. : Proces se provádí při laboratorní teplotě, pH roztoku 5,6.

Ø K přeměně rzi se používá 20 % vodně-alkoholický roztok tanninu.
Ø
Ø Tannin v přítomnosti kyseliny fosforečné vytváří komplexní soli, které pasivují povrch černých
kovů.
Ø
ØOchranná stálá vrstva se tvoří při několikerém nanášením roztoku, jednotlivé vrstvy se nechají
zaschnout. Konečného efektu se docílí za několik dní.
Ø
Ø V případě značné koroze se jako účinnější jeví roztok tanninu s přídavkem koncentrované kyseliny
orthofosforečné (do 10 %).
Ø
Ø Vrstvy na bázi tanninu chrání povrch po dobu jednoho měsíce.
Ø
ØProto je nutné při dlouhodobé ochraně pokrývat povrch ochrannými nátěry nebo filmotvornými směsmi.
železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi
Přeměna rzi na kov
Tanátování

může být zajištěna:
Ochranné směsi průmyslového původu obsahují ropné oleje, ceresin, petrolatum a také inhibitory
koroze - oxidovaný ceresin nebo petrolatum, nitrované oleje, lithné soli kyseliny 12-oxystearinové,
estery kyseliny alkenyljantarové, aminy nebo amidy.
parafin
10
petrolatum (nebo ceresin)
50
polyisobutylen
0,1
benzinový extrakt oxidovaného ceresinu (inhibitor koroze)
0,5
vřetenový, válcový nebo průmyslový olej
do 100

železné kovy - Fosfatizace povrchu a použití konvertorů rzi
Dlouhodobá ochrana povrchů černých kovů před korozí
směsmi na bázi přírodních a syntetických vosků,
modifikovaných olejů
polymerními vrstvami