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Fiche détaillée Thèses
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (16/02/1990), Christian FIAUD (Dir.)
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CARACTERISATION DE L'ALTERATION DE BRONZES ARCHEOLOGIQUES ENFOUIS A PARTIR D'UN CORPUS D'OBJETS DE L'AGE DU BRONZE. MECANISMES DE CORROSION
Luc Robbiola1

Les bronzes archéologiques (alliages Cu-Sn) sont des témoins scientifiques porteurs d'informations historiques, socio-culturelles et technologiques. Pour exploiter ces documents scientifiques, il est nécessaire de les conserver. Dans cette optique, la caractérisation de l'altération actuelle de bronzes a été menée selon une nouvelle démarche de recherche en corrosion afin de définir les mécanismes de corrosion. L'étude des aspects externes et internes des altérations (microstructure et composition), à partir d'un corpus d'objets de l'Age du Bronze provenant du site du Fort-Harrouard, montre que deux structures types sont suffisantes pour caractériser l'ensemble des altérations. La structure classique de l'altération des bronzes, assimilée à celle du cuivre corrodé (composés du Cu(II) - oxyde cuivreux - alliage) n'est pas suffisante pour rendre compte de la réalité. L'étude du comportement à la corrosion de bronzes de synthèse, par des méthodes électrochimiques classiques, a permis de confirmer la dissolution préférentielle du cuivre de la phase alpha de l'alliage, et la non dissolution de l'étain qui reste dans les produits de corrosion sous une forme oxydée. Un modèle général qualitatif de la corrosion des bronzes est proposé pour rendre compte des deux structures types mises en évidence. Deux mécanismes de transport de masse qui régulent la formation des structures de corrosion sont envisagés. Le processus est controlé cinétiquement soit par le transport des cations du cuivre issus de l'alliage corrodé (mécanisme cationique) soit par le transport d'espèces anioniques provenant de l'environnement corrosif (mécanisme anionique). A partir d'un état métastable des altérations, un vieillissement des produits de corrosion et/ou une reprise de la corrosion est possible. Plusieurs implications sont ensuite données tant pour la lecture des informations archéologiques contenues dans l'altération que pour la conservation-restauration des vestiges.
1 :  TRACES - Travaux et recherches archéologiques sur les cultures, les espaces et les sociétés
métallurgie – corrosion (mécanismes de – produits de) – bronze – modélisation – sol – électrochimie – conservation/restauration – archéologie – étain

CHARACTERIZATION OF THE ALTERATION OF BURIED ARCHAEOLOGICAL BRONZES FROM A SELECTED GROUP OF BRONZE AGE ARTIFACTS. CORROSION MECHANISMS
A new research approach is used to characterize the alteration of archaeological bronze artifacts in the framework of the conservation and restoration of these historical objects. The study of external and internal corroded products (microstructure and composition), from a Bronze Age corpus, reveals that two main structures are enough to characterize the totality of the alterations. The classical structure of corroded bronze, which is equivalent to that of corroded copper (cupric compounds -cuprous oxyde - alloy), is not sufficient to understand the corrosion of bronze. The study of the corrosion of modern bronzes (Cu-Sn alloys) with electrochemical methods confirms that the main effects are the selective dissolution of the copper from the alpha phase of the alloy, and the remaining behind of the tin in the corrosion compounds. A qualitative general model of corrosion is proposed : primarily, the mechanism of the selective dissolution of copper, which kinematically depends on the mass transport (cationic transport of copper from the alloy or anionic transport from the species of the corrosive environment) and results in the possibility of forming copper corrosion products which are dependent on a precipitation-dissolution mechanism. After this metastable state of corrosion structures is formed, different kinds of aging evolutions are possible. Some implications are proposed for the archaeological evaluation or "reading" of the corroded surfaces and about the stability of the different kinds of corroded structures for conservation.
metallurgy – corrosion (products of – mecanisms of) – bronze – soil – electrochemistry – conservation/restoration – archaeology – tin