Desalination of iron : A comparison of fresh, wet finds and dry, storaged ones.

Abstract

In this thesis the behaviour of dry, storaged archaeological objects were compared to the behaviour of fresh, moist objects from a single hillfort site in Finland, Hangastenmäki in Janakkala, Tavastia Proper. The chosen desalination method was alkaline sulfite, 0,1 M NaOH + 0,05 M Na2SO3. Chloride contents of the treatment solutions were monitored with a Merck quick measurement kit (Aquamerck® 1.11106.0001) and an ion chromatography analysis unit (Metrohm 761 Compact IC).

A clear difference was discovered in the behaviour of the two sets of objects, moist objects releasing their chlorides more slowly than the oxidised ones. Residual chloride or structural changes in the objects could not be measured within the scope of this thesis, so reasons for the differences had to be sought from contemporary desalination theory. It was concluded that the most likely reason is the greater physical integrity of the fresh finds, that acts as a greater diffusion barrier for the chloride ions.

Alltogether 72 archaeological metal objects were treated, including photography, X-ray investigation, mechanical cleaning and coating. The practical part of the project was carried out between October 2015 - April 2016.

Tässä opinnäytetyössä verrataan arkeologisen raudan suolanpoistoprosesseja kuivilla, hapettumaan päässeillä löydöillä, sekä kosteina kaivauksilta suolanpoistoon säilytetyillä löydöillä. Projektissa käytettiin Hangastenmäen linnavuorelta (mj-numero 1000023482) vuosina 2013 ja 2014 nostettua 26 metallinilmaisinlöytöä, sekä syksyllä 2015 arkeologisilla kaivauksilla löydettyä 46 metalliesinettä. Suolanpoisto suoritettiin molemmille esine-erille ns. alkalisulfiittimenetelmällä, jossa esineitä säilytetään 0,1 M NaOH ja 0,05 M Na2SO3 –liuoksessa noin 50 asteen lämpötilassa kloridien poistamiseksi.

Opinnäytetyöprojektin aikana käyttöliuokset vaihdettiin kahden-kolmen viikon välein, kunnes liuoksen kloridipitoisuus oli vähintään kolmen vaihdon yhteydessä ollut alle 10 ppm. Suolanpoistoprosessien etenemistä seurattiin käyttöliuosten kloridipitoisuuksia mittaamalla. Mittaukset suoritettiin Merckin valmistamalla pikatestisarjalla (Aquamerck® 1.11106.0001) sekä ionikromatografianalyysilaitteistolla (Metrohm 761 Compact IC). Ionikromatografilaitteistossa päädyttiin käyttämään dialyysiyksikköä näytteille, joiden kloridikonsentraatio oli yli 20 ppm. Näin pyrittiin suojaamaan herkkää analyysilaitteistoa näytteiden sisältämiltä epäpuhtauksilta. Alle 20 ppm kloridipitoisuuden sisältävät näytteet analysoitiin ionikromatografilla suoraan.

Kuivuneiden ja kosteina säilytettyjen löytöjen käyttäytymisessä suolanpoistoprosessin aikana havaittiin selkeä ero. Kuivuneista löydöistä ehdottomasti suurin osa klorideista poistui jo ensimmäisen kaksiviikkoisen käsittelyjakson aikana, kun taas kosteina kentältä suolapoistoon säilytetyistä löytöistä kloridit poistuivat huomattavasti hitaammin ja tasaisemmin. Koska projektin yhteydessä ei ollut mahdollisuutta mitata jäännöskloorin määrää esineissä tai tehdä rakenteellista analyysiä säilyneille löydöille, oli syytä erolle haettava teoriapohjalta. Todennäköisimmin ero selittyy kosteana säilytettyjen löytöjen korroosiokerrosten kiinteydellä – nämä muodostavat diffuusiolle kuivuneiden löytöjen halkeilleita korroosiokerroksia suuremman esteen.

Projektin yhteydessä käsiteltyjen 72 esineen konservointi suoritettiin loppuun saakka. Suolanpoiston jälkeen löydöt puhdistettiin mekaanisesti, ja suurin osa aineistosta suojattiin mikrokidevahalla. Käytännön osuus toteutettiin välillä lokakuu 2015 – huhtikuu 2016.