Metalen: koperlegering (archeologisch)

Putcorrosie © N. Cleeren

Voorwerpen in koperlegering krijgen tijdens hun gebruiksduur dikwijls een mooie patina. Maar in de bodem komt er een corrosieproces op gang dat zich ook na de opgraving kan voortzetten, soms sluimerend. Een goede bewaaromgeving en regelmatige toestandscontrole in het depot zijn essentieel.

Lees hier wat u kunt doen wanneer u koperlegering aantreft op een opgraving en hoe u koperlegering het best bewaart in uw depot.

Materialen, technieken en bijzonderheden

Onder de term 'koperlegeringen' vallen de metalen waarvan het grootste bestanddeel bestaat uit koper: brons (koper en tin), messing (koper en zink) en uiteraard koper zelf. Het is een veelgebruikt materiaal dat veel variaties in kleur en glans oplevert. Veel koperlegeringen worden ook afgewerkt met een 'veredelingslaag' in tin, zilver of goud.

Op koperlegeringen vindt u vaak organische resten zoals textiel. © Onroerend Erfgoed

Op koperlegeringen vindt u vaak organische resten terug, zoals textiel (kopercorrosie is giftig voor heel wat micro-organismen). Ze zijn steeds vaker het voorwerp van onderzoek. Hun belang neemt alsmaar toe.

Aftakeling

Algemeen

Metaalcorrosie

  • Corrosie is een reactie van een metaal waarbij dat metaal tracht terug te keren naar zijn oorspronkelijke toestand: het metaalerts waaruit het gewonnen werd. Om van een erts 'metaal' te maken werd energie toegevoegd. Het metaal keert stilaan terug naar de oorspronkelijke lage energietoestand door andere stoffen aan zich te binden (zuurstof, chloriden, enz.). Dat proces heet corrosie. Een archeologisch metaal is steeds onderhevig aan een elektrochemisch corrosieproces, wat betekent dat er altijd water mee gemoeid is.
  • Niet alleen in de bodem staan metalen objecten bloot aan water, ook na de opgraving zorgt een te vochtige omgeving ervoor dat het corrosieproces voortgaat.
  • Hoe vermijdt u corrosie? In theorie lijkt het eenvoudig: u neemt een of meer factoren weg die de corrosie veroorzaken. 
    • Vocht vermijdt u door het object in een kurkdroge omgeving te bewaren. Maar hoe droog kunt u die omgeving maken?
    • Zuurstof vermijden kan ook, maar hoe toegankelijk is uw object nog wanneer u het bijvoorbeeld vacuüm verpakt?
    • Chloriden, sulfiden en andere schadelijke ionen neemt u weg uit de omgeving en uit het object door ze eruit te 'wassen' of ze te laten reageren met andere chemicaliën. Maar hoe efficiënt zijn deze stabiliseringsbehandelingen?

In de bodem

Koperlegeringen

Deze objecten vindt u terug als metalen voorwerpen met een dunne 'patina' (vaak een mooie, groene en homogene corrosielaag) tot bijna volledig verpoederde objecten die bij de minste aanraking breken of verkruimelen.

Zakzonnewijzer met intacte patina, Aalst. © Onroerend Erfgoed

Koperlegeringen krijgen vaak tijdens hun 'bovengronds leven' een dunne patina, een homogene en compacte corrosielaag die het object bruin tot groen en blauw verkleurt. Vaak creëert men deze patina met opzet als decoratieve laag.

Actieve en passieve corrosie

In de bodem start het elektrochemische corrosieproces. Het object corrodeert actief, maar wanneer er zich een dikkere, compacte, veelal donkergroene korst vormt, valt het corrosieproces stil. Deze beschermende corrosielaag is helaas niet bestand tegen agressieve stoffen, zoals chloriden. Ze geraken tot in de kern van het object, waar het corrosieproces snel en agressief wordt voortgezet.

Passieve corrosielaag, Aalst. © N. Cleeren

Uitzicht actieve corrosie: vorming van losse, grote, helgroene tot helblauwe kristallen. U ziet ze in kleine kratertjes aan het oppervlak. Of ze blijven onder het oppervlak, waar ze een object intern 'verpoederen'.

Actieve corrosie (verpoedering) verborgen onder een mooie patina. © N. Cleeren
Een lang verblijf in een natte omgeving zonder zuurstof zorgt voor enkel een zwart laagje van kopersulfides. © Onroerend Erfgoed

In een natte omgeving zonder zuurstof (bv. water- en beerputten) vindt u blinkend koper met enkel een zwart laagje van kopersulfides.

Volledige mineralisatie: een ultradunne patina en een volledig verpoederde kern. © Onroerend Erfgoed

Volledig mineraliseren ('opcorroderen') komt voor in zandige bodems (met veel zuurstof en voldoende water) en in sterk verontreinigde grond. Vaak ziet u een ultradunne patina met daaronder een volledig verpoederde kern.

Een dunne corrosielaag komt voor in een bodem met weinig zuurstof (vooral klei- en leembodems).

Het voordeel van koperlegeringen is dat de originele contouren, het 'originele oppervlak' mét alle details, meestal bewaard blijft ín de corrosielagen.

Bij de opgraving

Putcorrosie © N. Cleeren

Actieve corrosie komt vaak voor kort na de opgraving. Het object droogt snel uit, waarbij er kleine barstjes en scheurtjes ontstaan in de (stabiele) corrosiekorst. Zuurstof bereikt zo de diepere corrosielagen waar, in combinatie met water en chloriden uit de bodem, een zeer agressief corrosieproces start. Er ontstaat 'putcorrosie’, kleine zones met grote, helgroene tot blauw-groene kristallen, die evolueren van kleine stipjes tot grote kraters.

De hele kern mineraliseert, verpoedert. Dat kunt u niet altijd zien aan de oppervlakte. U merkt het meestal te laat op, wanneer een bovenliggend oppervlak loskomt en afschilfert.

In depot

Een actief corrosieproces kan zich op eender welk moment voordoen in een depot of tentoonstellingsruimte waar het object wordt blootgesteld aan te grote temperatuurverschillen en schommelingen in de luchtvochtigheidsgraad, of aan zuurhoudende materialen.

Oude restauraties

  • Objecten in koperlegering werden in het verleden vaak gedroogd, al dan niet gestabiliseerd en daarna bedekt met een vernislaag. Epoxy's gebruikte men meestal niet, eerder een zachtere (vergelende) vernis of een waslaag. Deze laatste trekt veel vuil aan. Na een tijd verweren de beschermingslagen zelf en vertonen kleine barstjes. Zuurstof bereikt opnieuw de kern van het object en het corrosieproces start weer.
  • De meeste objecten zijn vrij vlot opnieuw behandelbaar.

Conditie bepalen

  • Bij koperlegeringen let u vooral op helgroenedikkelosse kristallen (poederig) die aan het oppervlak verschijnen en op (fijne) barstjes in een compacte corrosielaag.
  • Ook reeds behandelde objecten met een beschermlaag kunnen actief corroderen. Ook hier zijn de helgroene stippen een indicatie van actieve verwering.
  • Toch ziet u van buitenaf niet altijd wat er binnen aan de hand is. Wanneer u merkt dat er in een corrosiekorst fijne barstjes ontstaan, is dat altijd een reden om tot actie over te gaan en de vondsten te beschouwen als 'actief'.
Conditiebepaling: let op de helgroene dikke, losse kristallen aan het oppervlak en fijne barstjes in een corrosielaag. © N. Cleeren
Post-opgravingscorrosie. © N. Cleeren

Lees ook de pagina 'Conditiecontrole archeologische objecten'.

Bewaren

Bij de opgraving

Zie bij 'Opslag en verpakken'.

In het depot

  • Vóór de behandeling: plaats de objecten in een zo droog mogelijke omgeving, tenzij u kiest voor tijdelijke natte bewaring (zie bij 'Opslag en verpakken').
  • Een vochtigheidsgraad van minder dan 30% is een minimumvereiste. Die kunt u creëren in 100% luchtdichte kunststof dozen met vochtabsorberende silicagelkorrels (zie bij 'Verpakken').
  • De droge omgeving garandeert niet dat een actief corrosieproces zal stoppen. Het zal vertragen. Alleen een actieve stabiliseringsbehandeling houdt het corrosieproces voldoende tegen, maar ook na behandeling blijft de droge omgeving van <30% een vereiste.
  • <30% relatieve vochtigheid is zeer moeilijk haalbaar in een tentoonstellingsruimte, tenzij u beschikt over 100% luchtdichte vitrines. Daarom beschouwt men een relatieve vochtigheid van 40% (en 45% voor behandelde objecten) nog als aanvaardbaar. Deze objecten evalueert u regelmatig (zesmaandelijks), zodat u op tijd kunt ingrijpen wanneer er zich opnieuw problemen voordoen.
  • Voor metalen is een temperatuur tussen 18 en 20°C ideaal.
  • Dat chloriden en andere ionen het object infiltreren in de bodem, kunt u niet vermijden. Dat dergelijke stoffen na de opgraving in het object terechtkomen, wel. Deze voorwerpen verpakt u daarom in 'inerte' materialen, die geen schadelijke stoffen afgeven aan het object.

Hanteren en verplaatsen

  • Archeologische koperlegeringen zijn vaak veel fragieler dan ze er op het eerste gezicht uitzien. Vaak ziet u een stevig, compact en egaal oppervlak, niet hoe het object binnenin volledig verpoederd is.
  • Deze objecten hanteert u het best zo weinig mogelijk en verplaatst u enkel in hun aangepaste verpakking. Elk metalen object hanteert u met handschoenen. Het vocht en de zuren op handen kunnen het beschadigen.

Reinigen

Bij de opgraving

Was koperlegeringen niet, verwijder geen corrosielagen!

Koperlegeringen worden zelden chemisch gereinigd, omdat het originele oppervlak, inclusief de kleinste details, ín de corrosielagen bewaard blijft. Een chemisch product maakt geen onderscheid tussen de corrosie boven en onder dit oppervlak. Zelf corrosielagen verwijderen kan dan ook het object ernstig beschadigen.

Depot/museum

Museale en gerestaureerde objecten reinigt u niet actief. Licht afstoffen kan indien vermeld in het conservatiedossier. 

Opslag en verpakken in depot 

Vóór behandeling

  • Natte bewaring: alleen als er een behandeling in het vooruitzicht is (binnen maximum enkele maanden). Het is niet mogelijk deze vondsten lang vochtig te bewaren. Toch is dat bevorderlijk voor latere conserveringsbehandelingen. Indien mogelijk, bewaart u metalen vondsten niet gereinigd (met aangekoekte aarde) in een koelkast. De lage temperatuur vertraagt het corrosieproces en vergemakkelijkt de verdere behandeling.
  • Kan dat niet, of is er de eerste maanden geen mogelijkheid tot conservering, dan gaat u beter over tot een droge bewaring.

Vóór en na behandeling

  • Vóór een droge bewaring drogen vochtige metalen eerst aan de lucht (max. enkele dagen voor grotere objecten) en worden ze daarna verpakt in een zo droog mogelijke omgeving. Gebruik 100% luchtdichte (curver)dozen, een kleine ruimte die u kunt drogen met waterabsorberende silicagelkorrels.
  • Gebruik korrels met een kleurindicator die, wanneer ze meer en meer vocht opnemen, verkleuren en zo aangeven dat ze aan vervanging toe zijn.
  • In de luchtdichte doos verpakt u objecten afzonderlijk in doorgeprikte zakjes op een steun van PE-schuimfolie.
  • Fragielere objecten verpakt u in een uitgesneden steunvorm van PE-schuimplaat. De lege ruimte in de doos vult u op met polyestervezel in een PE-zak of met zuurvrij zijdepapier.
  • Zuurvrij is echt een vereiste voor metalen. Vermijd houten doosjes en (kranten)papier.

Zie ook het hoofdstuk 'Bewaren, verpakken en transporteren'.

Verpakking in een luchtdichte doos met silicagelkorrels. © N. Cleeren
Verpakking in een luchtdichte doos met silicagelkorrels. © N. Cleeren

Rol van de gespecialiseerde restaurator

  • Reinigen is een opdracht voor een specialist. Alleen hij/zij kan het originele oppervlak en mogelijke organische sporen tevoorschijn halen.
  • Koperlegeringen stabiliseren is relatief eenvoudig en efficiënt. Toch blijft het na behandeling belangrijk dat u de objecten regelmatig controleert op actieve corrosie.
  • Zeer fragiele metalen worden in blok gelicht. Dit laat u uitvoeren door een specialist of u consulteert de conservator om samen met de archeologen een methode op te stellen voor een bepaalde site.

Dit hoofdstuk werd geschreven door Natalie Cleeren voor Depotwijzer.be.

Adviseur behoud en beheer
T
02 213 10 86