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4. Application en Conservation-restauration: Stabilisation

 

Certains matériaux contaminés réagissent violemment à l’atmosphère. On parle de corrosion active. Les objets base cuivre et fer imprégnés de chlorures sont sujets à cette forme de corrosion comme les objets en plomb exposés à des vapeurs d’acides corrosifs (acides acétique et formique, etc.).

Déchloruration des cuivreux

Le traitement des objets base cuivre est mené en milieu de sesquicarbonate de sodium 1% (en masse, pH=10). Le suivi de la déchloruration par le tracé Ecorr vs temps est difficile à interpréter du fait de la nature complexe des couches de corrosion formées. Comme le montre le cliché de droite ci-dessous la solution de traitement se colore.

        

Stabilisation d’une cloche de marine chlorurée en milieu de sesquicarbonate de sodium, ©EVTEK, Finlande.

Les composés chlorurés à éliminer (atacamite, paratacamite et nantokite) ont des potentiels de réduction beaucoup moins négatifs que la cuprite, les sulfates et sulfures de cuivre. Les voltammétries linéaires cathodiques ci-dessous montrent l’évolution de la nantokite durant l’immersion en milieu de sesquicarbonate de sodium 1% (en masse). Il s’avère que celle-ci est détruite après quelques jours.

Voltammétries linéaires cathodiques sur des coupons de cuivre recouverts de nantokite (CuCl) durant leur immersion dans le sesquicarbonate de sodium 1% (en masse), en vert juste après l'immersion, en rose un jour après l'immersion et en bleu 3 jours après l'immersion, ©Leyssens 2004.

Pour accélérer le phénomène, on peut polariser cathodiquement la pièce à un potentiel de -1000mV/électrode au sulfate mercureux, soit -360mV/ENH. Ce traitement a été appliqué sur le hublot ci-dessous, la contre-électrode étant une grille en acier inoxydable 316.

Stabilisation électrolytique d’un hublot découvert en milieu sous-marin en milieu de sesquicarbonate de sodium 1% (en masse), à -360mV/ENH, la contre-électrode étant une grille en acier inoxydable 316, ©  EVTEK, Finlande.

Déchloruration des ferreux

Comme indiqué dans la section "Application en Conservation-restauration: Traitements de nettoyage", la stabilisation des ferreux chlorurés se fait à -800mV/ENH en milieu KOH 1% (en masse). Ce traitement a été appliqué sur les lingots ci-dessous.

          

Stabilisation électrolytique de lingots en fer du 1er siècle av JC. en milieu KOH 1% (en masse) à -800mV/ENH, la contre-électrode étant une grille en acier inoxydable 316 et suivi de l’extraction des chlorures en fonction de la racine du temps sur 4 immersions successives.

Consolidation réductrice des plombs

Les plombs exposés à des vapeurs acides corrosives (acide acétique principalement) issues du chêne, un matériau très utilisé au XIXe siècle pour la fabrication des armoires de stockage des matériaux patrimoniaux, sont sujets à une forme de corrosion active conduisant au développement d’épaisses couches de carbonate de plomb pulvérulent soulevant la surface d’origine. Lors des manipulations successives, ces couches se délitent (voir cliché ci-dessous).

Sceaux en plomb attachés à leur parchemin et montrant des signes de corrosion active.

Ces matériaux peuvent être stabilisés par réduction des couches de carbonate de plomb. On parle de réduction consolidante car le traitement permet de réduire le délitement de surface. La stabilisation est menée en milieu Na2SO4 0,5M à -660mV/SHE, la contre-électrode étant une plaque de plomb. Le traitement est suivi par chrono-ampérométrie, non pas en fonction du temps mais du log du temps. En effet, après une forte diminution les courants évoluent plus lentement et comme le montre le tracé ci-dessous cette évolution n’apparaît clairement qu’avec la fonction log (Degrigny et Le Gall 1999).

Chrono-ampérométrie cathodique à -660mV/ENH, le temps étant suivi en mode log. Après une décroissance rapide de l’intensité de réduction, celle-ci évolue plus lentement pour rester stable lorsque toute l’épaisseur de carbonate de plomb est réduite.

Stabilisation des alliages d’aluminium

Les objets base aluminium retrouvés en milieu submergés sont également le siège de corrosion active. On peut là encore polariser cathodiquement les matériaux afin d’extraire ces chlorures mais des phénomènes de corrosion cathodique peuvent se développer. Cette corrosion est induite par l’alcalinisation locale de la surface des alliages d’aluminium au cours de la polarisation provoquant la dissolution du film d’hydroxyde d’aluminium protecteur puis l’élimination des inclusions du métal avec formation de nouvelles piqûres. La polarisation est menée en milieu neutre (citrate de sodium tamponné, pH=5,4) à -860mV/ENH, la contre-électrode étant une grille en acier inoxydable 316 (Degrigny 1995). En présence d’un objet composite contenant des éléments en alliage ferreux concrétionnés, elle est précédée d’une polarisation en milieu de métasilicate de sodium 0,04M, pH=12,4 qui est un inhibiteur de corrosion des alliages d’aluminium. Cette solution permet de déganguer les parties base fer à l’aide du bullage d’hydrogène sans altérer les alliages d’aluminium.

Un moteur BMW801D-2 de Focke Wulf 190 au cours de sa stabilisation cathodique.

Texte de Christian Degrigny (christian.degrigny(at)he-arc.ch)

Références:

Leyssens, K., Adriaens, A., Pantos, E. and Degrigny, C., Study of corrosion potential measurements as a mean to monitor the storage and stabilisation processes of archaeological copper artefacts, in proceedings of the International Conference on Metals Conservation, METAL 04, Canberra, Ashton, J. and Hallam, D. (eds), National Museum of Australia, Canberra (2004) 332-343.

Degrigny, C., Use of electrochemical techniques for the conservation of metal artefacts: a review, Journal of Solid State Electrochemistry, 14, 3 (2010) 353-361.

Degrigny, C. and Le Gall, R., Conservation of ancient lead artefacts corroded in organic acid environments: electrolytic stabilisation / consolidation, Studies in Conservation, 44 (1999) 157-169.

Degrigny, C., Stabilisation de moteurs d'avions immergés, Studies in Conservation, 40 (1995) 10-18.

 

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