阅读说明：本技术 一种非金属文物电化学保护方法 (Electrochemical protection method for nonmetal cultural relics ) 是由 王万斌 于 2020-11-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种非金属文物电化学保护方法,涉及文物保护技术领域。该非金属文物电化学保护方法包括将非金属文物上设置负极覆盖层；将非金属文物连接电源装置正极；将电源装置负极连接负极覆盖层；启动电源装置,并控制电源装置的输出电流为3A,通过非金属氧化物的表面颜色变化来确定电源装置的启动时间等步骤。该非金属文物电化学保护方法通过将非金属文物接通在正极并将有机酸电解为二氧化碳和水,一方面降低非金属文物的酸性,一方面还原氧化物颜料的色彩达到最大限度保存非金属文物的原有物质。(The invention discloses an electrochemical protection method for a nonmetal cultural relic, and relates to the technical field of cultural relic protection. The electrochemical protection method for the nonmetal cultural relics comprises the steps of arranging a negative electrode covering layer on the nonmetal cultural relics; connecting the non-metal cultural relics with the anode of a power supply device; connecting the negative electrode of the power supply device with the negative electrode covering layer; and starting the power supply device, controlling the output current of the power supply device to be 3A, and determining the starting time of the power supply device through the surface color change of the non-metal oxide. According to the electrochemical protection method for the nonmetal cultural relics, the nonmetal cultural relics are connected on the positive electrode, and the organic acid is electrolyzed into carbon dioxide and water, so that the acidity of the nonmetal cultural relics is reduced, and the original substances of the nonmetal cultural relics are stored to the maximum extent by reducing the color of the oxide pigment.)

一种非金属文物电化学保护方法

技术领域

本发明涉及文物保护技术领域，具体为一种非金属文物电化学保护方法。

背景技术

文物保护，指的是对具有历史价值、文化价值、科学价值的历史遗留物采取的一系列防止其受到损害的措施，这个过程叫做文物保护。

传统的文物保护方法主要是在文物表面涂树脂等抗氧化材料来对文物进行密封，从而减少文物的进一步的腐蚀。在处理金属文物缺损时，依然采用树脂粘合的方式进行修复，其修复效果不佳，且修复后保持时间也较短。

其中非金属文物发掘后的保护难度远大于金属文物，非金属文物的材质更容易被氧化或者被酸腐蚀，在非金属文物发掘的过程中最容易发生的问题是非金属文物原本在密封的土层中，有厌氧菌产生的甲酸等弱酸在非金属文物上，当非金属文物被暴露在空气中，甲酸等弱酸迅速被氧化导致非金属文物表面的局部酸性过大引起非金属文物粉化。

现有申请号CN201110428800.X的发明公开了一种金属和非金属文物长效保护法。

该发明虽然解决了一些问题，但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：

该发明提供的方法仅仅在非金属文物表面涂有隔绝层，防止继续氧化和腐蚀，不能还原在非金属文物被发掘之前的原貌。

于是，本申请人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种非金属文物电化学保护方法，以期达到更具有更加实用价值性的目的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种非金属文物电化学保护方法，解决了非金属文物难以最大限度保存的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种非金属文物电化学保护方法，包括电源装置、正极覆盖层和碳棒，包括如下步骤：

步骤一：将非金属文物上设置正极覆盖层；

步骤二：将非金属文物连接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将非金属文物连同正极覆盖层、碳棒一起浸没在反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并控制电源装置的输出电流为3A，通过非金属氧化物的表面颜色变化来确定电源装置的启动时间。

优选的，所述非金属文物为衣物。

优选的，所述非金属文物为竹简。

优选的，所述非金属文物为画作。

优选的，所述正极覆盖层为碳纤维网，所述碳纤维网为两层，并将非金属文物夹在两层碳纤维网之间，所述碳纤维网远离非金属文物的一侧均设置有紫铜网，所述反应容器中充满纯净水，在启动电源装置后，每当所述非金属文物周围的PH值低于5时，则关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行换水，换水量为50％，换水后继续启动电源装置，在步骤五中控制电源装置的电压为10V，电流为3A，步骤五完成后将非金属文物取出后在将其晾干。

优选的，所述非金属文物为石刻文物。

优选的，所述非金属文物为陶土文物。

优选的，所述正极覆盖层为碳纤维网，所述碳纤维网为两层，并将非金属文物夹在两层碳纤维网之间，所述反应容器中充满纯净水，在启动电源装置后，每当所述非金属文物周围的PH值低于5时，则关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行换水，换水量为50％，换水后继续启动电源装置，在步骤五中控制电源装置的电压为10V，电流为3A，步骤五完成后将非金属文物取出后在其表面涂蜡。

优选的，所述电源装置包括变压器、逆变器和整流器，在步骤五中通过调节变压器的电压控制通过非金属文物的电流为3A，所述正极覆盖层为导电纳米材料，所述导电纳米材料均匀涂抹在石刻文物的表面，所述反应容器内充满饱和的碳酸氢钙溶液，在步骤五中对应容器内的溶液同时进行加热。

优选的，所述电源装置包括变压器、逆变器和整流器，在步骤五中通过调节变压器的电压控制通过非金属文物的电流为3A，所述正极覆盖层为导电纳米材料，所述导电纳米材料均匀涂抹在石刻文物的表面，所述反应容器内充满含有硅酸、高铁酸和偏铝酸的电解质溶液，在步骤五中对应容器内的溶液同时进行加热。

(三)有益效果

本发明提供了一种非金属文物电化学保护方法。具备以下有益效果：

该非金属文物电化学保护方法通过将非金属文物接通在正极并将有机酸电解为二氧化碳和水，一方面降低非金属文物的酸性，一方面还原氧化物颜料的色彩达到最大限度保存非金属文物的原有物质。

附图说明

图1为本发明方法装置连接示意图；

图2为本发明方法装置连接示意图(非金属文物为衣物)；

图3为本发明方法装置连接示意图(非金属文物为竹简)；

图4为本发明方法装置连接示意图(非金属文物为画作)；

图5为本发明方法装置连接示意图(非金属文物为石刻文物)；

图6为涂有导电纳米材料的石刻文物示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：衣物

步骤一：将衣物两侧均设置碳纤维网，在碳纤维网远离衣物的一侧再设置紫铜网；

步骤二：将衣物链接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将衣物连碳纤维网和紫铜网、碳棒一起浸没在有纯净水的反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并控制电源装置的输出电流为3A、输出电压为 10V，在启动电源装置后，每当衣物周围的PH值低于5时，则关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行换水，换水量为50％，换水后继续启动电源装置直到衣物色彩呈现出来；

步骤六：关闭电源装置，将衣物取出后涂蜡。

实施例2：画作

步骤一：将画作两侧均设置碳纤维网；

步骤二：将画作链接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将画作连碳纤维网和紫铜网、碳棒一起浸没在有纯净水的反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并控制电源装置的输出电流为3A、输出电压为10V，在启动电源装置后，每当画作周围的PH值低于5时，则关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行换水，换水量为50％，换水后继续启动电源装置直到画作色彩呈现出来；

步骤六：关闭电源装置，将画作取出后晾干。

实施例3：竹简

步骤一：将竹简两侧均设置碳纤维网；

步骤二：将竹简链接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将竹简连碳纤维网和紫铜网、碳棒一起浸没在有纯净水的反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并控制电源装置的输出电流为3A、输出电压为 10V，在启动电源装置后，每当竹简周围的PH值低于5时，则关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行换水，换水量为50％，换水后继续启动电源装置直到竹简色彩呈现出来；

步骤六：关闭电源装置，将竹简取出后涂蜡。

实施例1～3中正极反应和负极反应如下：

正极反应：有机酸的酸根离子-e^-→CO₂↑+H₂O；

负极反应：H⁺+e^-→H₂↑

在正极反应中将非金属文物中的有机酸的酸根离子失去电子后被分解为 CO₂和H₂O，有效降低了非金属文物的酸性。在正极反应中存在对水的电解，导致正极的酸性会逐渐升高，当正极的PH值低于5时，关闭电源装置，对反应容器中的纯净水进行50％的换水，将有利于保持正极的PH值不会过低将非金属文物再次腐蚀。

实施例4：石刻文物

步骤一：将石刻文物外均匀涂导电纳米材料；

步骤二：将石刻文物连接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将涂导电纳米材料的石刻文物浸没在有饱和碳酸氢钙的反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并通过变压器控制电源装置的输出电流为3A，通过石刻文物表面颜色变化程度来确定电源装置的启动时长，在启动时间内可以对反应容器进行加热，提高难溶电解质的溶解度；

步骤六：关闭电源装置，将石刻文物取出后涂蜡。

在石刻文物的实施例中石刻文物的表面除了被有机酸腐蚀的情况，石刻文物的材质的成分主要为碳酸钙，而碳酸氢钙易分解为二氧化碳和碳酸钙，所以在反应容器中选择添加饱和的碳酸氢钙溶液，碳酸氢钙被分解出碳酸钙会重新填补石刻文物被腐蚀的部分。

正极反应：有机酸的酸根离子-e^-→CO₂↑+H₂O；

负极反应：H⁺+e^-→H₂↑；

溶液中的反应：Ca(HCO₃)₂+H₂O→CO₂↑+CaCO₃↓

实施例5：陶土文物

步骤一：将陶土文物外均匀涂导电纳米材料；

步骤二：将陶土文物连接电源装置正极；

步骤三：将电源装置负极连接碳棒；

步骤四：将涂导电纳米材料的陶土文物浸没在有硅酸、高铁酸和偏铝酸的反应容器中；

步骤五：启动电源装置，并通过变压器控制电源装置的输出电流为3A，通过陶土文物表面颜色变化程度来确定电源装置的启动时长，在启动时间内可以对反应容器进行加热，提高难溶电解质的溶解度；

步骤六：关闭电源装置，将陶土文物取出后涂蜡。

陶土文物和石刻文物的成分差别较大，陶土文物的主要成分为二氧化硅、氧化铁和氧化铝，所以在填补的溶液上选择在水中有一定溶解度的硅酸、高铁酸和偏铝酸，硅酸、高铁酸和偏铝酸在溶液中分别会分解为二氧化硅、氧化铁和氧化铝，从而达到了对陶土文物的填补。

正极反应：有机酸的酸根离子-e^-→CO₂↑+H₂O；

负极反应：H⁺+e^-→H₂↑；

溶液中的反应：H₂SiO₃→H₂O+SiO₂↓；Fe(OH)₃→H₂O+Fe₂O₃↓； HAlO₂→H₂O+Al₂O₃↓

综上所述，该非金属文物电化学保护方法通过将非金属文物接通在正极并将有机酸电解为二氧化碳和水，一方面降低非金属文物的酸性，一方面还原氧化物颜料的色彩达到最大限度保存非金属文物的原有物质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。