Mapping and Measurement of the Desalination Potential of Acetonitrile in Agar Gel on Marine Archaeological Copper Alloy Artefacts

Abstract

Yleisimmin käytetyt menetelmät kloridien poistamiseksi meriarkeologisista kupariesineistä, natriumseskvikarbonaatti ja deioinisoitu vesi, ovat tehokkaita, mutta niitä käyttäessä kloridien poisto sille tasolle että esine stabiloituu vie kauan. Kun esineet on käsiteltävä nopeammin, on käytettävä vaihtoehtoisia menetelmiä.

Tässä tutkielmassa suoritetaan useita kokeellisia käsittelyjä meriarkeologisille ruotsalaisille kuparikolikoille ja plootuille, joilla demonstroidaan asetonitriilin tehokkuus kloridien poistamisessa kuparista suhteellisen lyhyellä käsittelyajalla. Asetonitriiliä käytetään yhdessä agar-geelin ja alumiinilevyn kanssa käsittelyastiassa, jotta saadaan visuaalinen indikaattori kupariklorideista, jotka asetonitriili irrottaa esineestä, kun ne tarttuvat alumiiniin ja alkavat korrodoida sitä. Vertailukokeita tehdään natriumseskvikarbonaattia ja vettä sisältävillä geeleillä ja liuoksilla. Tulosten visuaalisen tarkastelun ja kosteuskammiotestien lisäksi, jotka osoittavat, jatkavatko esineet aktiivista korroosiota kun ne altistetaan korkeaa suhteellista kosteutta sisältäville ympäristöille, tehdään mahdollisuuksien mukaan kloridipitoisuusanalyysi. Lisäksi käsitellyt kolikot analysoidaan pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (Scanning Electron Microscope, SEM) ja verrataan käsittelemättömiin kolikoihin.

Vaikka selkeitä kvantitatiivisia tietoja kokeiden tuloksista oli vaikea saada, alumiinilevyt osoittivat selvästi asetonitriilin tehokkuuden, sillä ne alkoivat osoittaa korroosion merkkejä jo 24 tunnin kuluttua, kun taas seskvikarbonaatti ja vesi eivät korrodoineet alumiinia merkittävästi edes 27 päivässä. Sen lisäksi, että tällä käsittelyllä voidaan kartoittaa kloridikonsentraatioita, kuten plootun käsittely osoitti, se osoittaa selvästi asetonitriilin tehokkuuden muihin menetelmiin verrattuna.

The most commonly used methods for extracting chlorides from marine archaeological copper objects, sodium sesquicarbonate and deionized water soakings, while effective, can take a long amount of time to remove enough chlorides to stabilize the object. When objects need to be treated faster, alternative methods must be used.

In this thesis, multiple experimental treatments are performed on marine archaeological Swedish copper coins and plate monies in order to demonstrate the effectiveness of acetonitrile in extracting chlorides from copper over relatively short treatment durations. Acetonitrile will be used in conjunction with agar gel and an aluminium sheet in the treatment container, in order to give a visual indicator of the copper chlorides acetonitrile extracts from the object as they are drawn to the aluminium and start corroding it. Comparative tests will be performed with gels containing sodium sesquicarbonate and water. In addition to the visual examination of the results and humidity chamber tests that will show if the objects continue to actively corrode when exposed to environments with high relative humidities, chloride level analysis is performed when possible. Furthermore, the treated coins will be analysed with a scanning electron microscope (SEM) and compared to untreated coins.

Although clear quantitative data of the results of the experiments proved difficult to obtain, the aluminium sheets demonstrated the effectiveness of acetonitrile clearly, as they already started to show signs of corrosion after 24 hours, compared to the sesquicarbonate and water that failed to significantly corrode the aluminium in 27 days. In addition to the potential this treatment has for mapping chloride concentrations as shown with the treatment of a plate money, it clearly indicates the effectiveness of acetonitrile when compared to the other methods.