철제 유물

1. 철제 유물의 손상 원인 

 

금속인자요인 - 제작과정 부터 그 자체가 부식의 원인이 되는 것 

순도, 합금조성, 조직, 결정방위, 결정립계, 표면상태, 열처리  

 

매장환경요인 - 매장환경의 요인이 부식의 영향을 미치는 것

수분, 산소, 용존산소, 염화물, PH, 온도, 미생물  등 -

대부분이 전자의 흐름을 촉진하여 산화하고 부식 생성물의 생산을 촉진하는 녀석들

 

 

2. 철제 유물의 부식의 종류와 부식 생성물

건식 부식, 습식 부식 

금속 외양	철제 부식 생성물의 종류
균일 부식	금속 면에 균일하게 부식이 진행되는 것, 선제적 조치 할 시 보존 처리에 유리
틈 부식	금속과 금속 면이 맞닿거나 하는 틈새에서 생기는 부식
입계 부식	금속 제작과정에 불완전 요소에서 시작되는 부식, 용융된 금속의 불안정한 아주 불규칙적으로 응고된 것의 핵이 문제, 시간이 지나면서 완전해져도 핵에서 결정립계가 만들어지고, 이것이 규칙 배열을 해도 문제를 일으켜서 부식 촉진
공식	구멍이 뚫린 듯하게 생성되는 부식으로 급속도로 부식이 진행된다.
선택 부식	합금에서 한 가지 금속만 부식이 시작되어 사라져 가는 부식

 

철제 부식 생성물

 

1. 마그네타이트 -  Fe3o4 (보존) - 

--------------제거--------------

2. 고싸이트 - 알파 feooh - 제일 안정한 철산화 부식물

3. 아카가나이트 - 베타 feooh - 세척으로 제거가 힘듬

4. 레피도크로사이트 - 감마 feooh - 알파, 베타랑 마찬가지로 잘 생김

5. 수산화 1 철 - fe(oh)2 - feooh 수용성이라 금방 2.3.4 번으로 바뀜

6. 염화 제 1철 - fecl2*4h20 - 수용성, 산성에 안정, 표면에 방울 형태를 보임

7. 염화 제 2철 - fecl3*4h20 - 수용성, 강산화제, 표면에 방울형태를 보임.

산소 반응

2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2

염과 반응

Fe + 3Cl → FeCl3 + 3e-
FeCl3 + 3H2O → FeOOH + 2H2O + HCl

----------------안중요---------------

8. 페릭 포프 - fe3(oh)4

9. 사이덜 라이트 - feoh4

10. 비비안 나이트 - feco3 

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철제 유물의 보존 처리

00. 응급 보존 처리

대형 

젖은 한지를 유물에 붙이고 붕대 포장, 그위에 비닐랩으로 감싼 뒤, 알류미늄 호일을 작게 오려서 유물 전체를 덮는 다. 이후 폴리 우레탄 폼 10cm 미만으로 뿌려서 완충제를 만들고 그대로 유물을 보존해서 보존실로 가져간다.

 

파손된 유물 응급 처치

 

--------------------------------유물 손상 위험 -------------------------------

흙과 함께 처리, 세메다인c(용제 아세톤, 농도 5%), V-FLON,  paraloid NAD -10

농도는 전부 5-20% 등으로 흙을 강화해서 수습

--------------------------------유물 손상 위험 없음 ------------------------------------

석고 붕대나 우레탄 붕대로 지지 후 수습 + 에어비닐, 폴리 우레탄 폼으로 완충 후 밀폐

사질토 일 때 paraloid NAD -10, paraloid B-72(흙을 보존)

 

소형 - 에스칼 필름이나 비닐등으로 밀봉하고 최대한 산소와의 접촉을 피하게 함. 주위 파손도 모아서 비닐 포장

 

사진 촬영과 기록카드의 작성

1. 철제 유물의 과학적 조사 방법 원리와 장단점

X-RAY 촬영 - x선으로 투과한다. x선은 투과하는 힘과 흡수하는 상반된 힘을 가져서 밀도가 높은 부분은 흰 색으로, 밀도가 낮은 부부은 검은 색로 표현 하기 때문에, 철제 문화재 속에 숨겨진 상감이나 명문, 얼마나 부식 되었는 가 등등을 알려줄 수 있다.

CT 촬영  - 360도에서 x선을 투과하여 유물의 종횡방향의 전체적 모습을 나타내는 원리로, 유물의 내부를 보여준다.

XRF - 금속 유물의 정량과 정성의 분석, 에너지 혹은 파장 분산형 발광기를 이용해서 발광한 것을 잡아내는 기계, x선으로 유물 표면을 타격하면 그 자리의 전자를 밀어냄으로 많이 밀어낸 전자의 peak면적을 가지고 정량과 정성을 분석하는 기계임

ACP - MS - 고온의 플라즈마를 이용하여 시료를 녹이고 그 값을 이용하여 데이터 대조로 분석하는 기기 

XRD - x선으로 타격한 것의 회절 강도와 각도를 확인하여, 기존의 다른 데이터값과 대조하여 비교 분석하는 것으로 

정성과 정량의 분석을 담당하는 기기

금속 현미경, 주사 전자 현미경(SEM-EDS) - ?, 정성 정량 분석도 가능하다.

 

2. 철제 유물의 연대 측정법

 

납동위원소 연대 측정법

과거에는 모든 금속 물질을 순수하게 제작하는 것이 불가능 했기에 불순물 중에 납을 이용하여, 산지 추정과 연대측정을 하고 있다. 238u/235u = 137.8임으로 대 206pb/207pb의 비를 측정하여 연대를 측정한다. 이용,

238U이 206Pb로 분리하는 것과 235u이 207Pb로 붕괴하는 것을 조합하여 

장점, pb의 시료의 동위원소를 비교하므로 pb의 유실이 적음, 150년 이내의 것의 연대 측정할 수 있는 유일한 방법

 

단점, 납 동위 원소비의 질량 분석 오차에 예민, 

젊은 암석의 연대를 결정하는 경우에는 최초의 납의 동위 원소 조성비의 보정에 관한 오차의 영향이 크다.

238U의 붕괴 도중에 생기는 라돈의 도실은 이 방법에 대해서는 높은 값을 준다.

많은 암석의 연대를 납의 동위 원소를 사용하는 비슷한 방법으로 결정한 경우, 이 방법이 가장 큰 값을 주는 경우가 많다

 

3.철제 유물의 세척 및 이물질 제거 방법

철제 유물은 고싸이트 - soil mineral - 마그네타이트 층으로 구성 되어있는 데 금속심 빼놓고 전부 제거 해야함

1. 정밀 분사 가공기 - 질소 가스로 유리가루를 내뿜어 갈아내는 기계 이용

2. motor tool , vibro tool  - 잘라내는 모터툴과 갈아내는 비브로 툴로 정리

3. 치과용 소도구, 니퍼, 등등 소도구로 정밀하게 제거 - 다 처리 후 남은 이물질은 소도구를 이용해서 직접 제거

그러나 상감 유물이나 약한 유물에는 사용하면 안됌

처리 후에 붙은 이물질은 알코올, 메탄올, 증류수 등을 통해 닦아낸다.

 

4. 철제 유물의 탈염처리 

소듐 세스쿼카보네이트 - 0.1M 소듐 세스쿼카보네이트+ 증류수 수용액에 밀봉 침적, 첫 일주일은 열심히 갈아주고 남은 10주는 1주일 1번만 교체하고 MOHR'S 법에 의해 염소이온이 10PPM이 넘지 않으면 증류수에 넣어서 잔존 염기성 물질 제거 후 상온건조 후 강제 건조

냉온수 교체법 - 100도 -60도로 온수가 식는 데 1회, 냉수도 그 시간과 마찬가지인 시간으로 1회 설정해서 계속 번갈아가면서 침적 후 처리, 10PPM 이 넘지 않으면 끝

 

NAOH법 - NAOH 0.5%-2%를 증류수에 넣어 수용액으로 PH11로 만든 후 5-7일 마다 교체하면서 염소이온의 농도가 변하지 않으면 끝  가열과 비가열법 둘 다 가능

 

LIOH법 - 무수메틸 알콜과 에틸 알콜(1:1) + 중량비 0.2% 수산화리튬 + 용액의 2배 용량의 이소프로필 알콜 -탈염액

탈염액 교체해주면서 염화물이온량이 변화가 없다.

꺼낸 유물은 메틸 알콜에 세척한다. 이후 열풍순환 건조기에 넣어 강제건조한다.

 

오토 클래브법 - 소듐 세스쿼카보네이트법과 냉온수 추출법의 병행 버전, 1.5기압, 80도로 처리해서 6-8시간 처리하면 끝

장점, 고온고압혐기성박테리아 제거, 단점은 기계값이 비쌈.

 

속슬렛 법 - 유물을 1.5기압 80℃ 증류수에 넣고 산소(O2)를 차단하기 위해 질소가스(N2 gas)를 주입한 탱크에 넣고 2시간 단위로 Cl-를 측정하여 변화가 없을 때까지 80℃ 증류수를 연속적으로 흘려보내 추출한다.

플라스크에 유물의 증류수를 넣어 가열시키면 증기는 냉각기를 통해 냉각되어

다시 유물이 담겨 있는 플라스크 속으로 되돌아가게 된다.

일정 시간 동안 가열해 주면 철 유물 내에 함유되어 있던 염화물이 추출된다.

증류수 내에 용해되는 Cl-과 다른 불순물은 초기 단계부터 Siphon을 통하여 받아 제거 정도를 측정한다.

증기를 가속시키기 위해 질소가스 20cmHg 정도의 감압 하에서 처리하는 방법을 채택하고 있다.

 

붕사법 - 안정적인 PH 9.5를 가져서 약한 유물에 좋음, 0.1M 붕사를 수용액으로 만들어서 5-7일 두고 교체하면서 염소이온 농도가 변하지 않으면 멈춤.

수소 플라즈마 환원법 - 수소기체 속에 전극을 설치하여 방전하면 수소기체 분자가 이온과 전자의 혼합된 플라즈마 상태로 되는데 이 기체 플라즈마를 이용하여 유물 표면에 충격을 주면서 산화된 금속을 환원하는 장치이다. 부식이 심하지 않은 금속유물과 Soxhylet 장치법의 전 처리에 효과적이나, 용융점이 낮은 유물과 부식층(두께1mm 이상)이 두꺼운 유물에 부적합하다. 또한 이 장치 내에서 유물이 350℃ 이상 열을 받기 때문에 금속조직에 변화를 줄 수 있다는 단점이 있다.

 

처리 후

5. 철제 유물의 방청 * 강화처리 

방청처리는 DAN을 에틸 알콜을 용제로 0.3% (사용방법은 BTA와 같다)

KR-TTS -자일렌(크실렌)을 용제로 3% 용액을 만들어서 2-3시간 침적, 흡착성이 생기면서 이후 아크릴 수지로 강화 시 잘 먹힘

건조 - 2단계

------------강화 처리------------ 

 

V-FLON 10-30% - YKD80

PARALOID NAD-10 10-30% -나프타-

RUSTCOST 10-30% - ruscost siner-

PARALOID MV1C 10-30% -물-

 

6. 철제 유물의 접합 및 복원 

Araldite rapid
Araldite SV 427+HV 427
Cemendine-C
Cdk520A+Cdk520B

충진제 - Talc나 Phenol계 Microballoon

 

7. 철제 유물의 고색처리와 마무리 

PARALOID B-72 + 무기안료

 

8. 처리 후 기록과 올바른 보관 방법

 

추가적으로 알아야 할 철제 유물의 보존처리

상감 처리된 철제 유물 

외부 노출된 철제 유물