techniques electrochimiques appliquees a la …e2phy.in2p3.fr/2004/actes/pons.pdf · emmanuelle...

Emmanuelle PONS, Ecole d’été e2phy Lille 2004, Physique et Art, 27 août 2004

TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES APPLIQUEESA LA CONSERVATION-RESTAURATION

DES OBJETS D'ART ET D'ARCHEOLOGIE

TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES APPLIQUEESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES APPLIQUEESA LA CONSERVATIONA LA CONSERVATION--RESTAURATIONRESTAURATION

DES OBJETS D'ART ET D'ARCHEOLOGIEDES OBJETS D'ART ET D'ARCHEOLOGIE


LE GROUPE DES LABORATOIRES D’EDF A SAINTLE GROUPE DES LABORATOIRES D’EDF A SAINT--DENISDENISLe laboratoire ValectraLe laboratoire Valectra

Le GDLLe GDL : uune unité de la Branche Énergies au service du Parc ne unité de la Branche Énergies au service du Parc de production d’EDFde production d’EDF

Des spécialistes du contrôle, du comportement des matériaux Des spécialistes du contrôle, du comportement des matériaux et de la chimie en exploitationet de la chimie en exploitation

les EXAMENS NON DESTRUCTIFS (END)

la METALLURGIE

la CHIMIE-RADIOCHIMIE ET L’ENVIRONNEMENT

Les mLes méétierstiers


LE GROUPE DES LABORATOIRES D’EDF A SAINTLE GROUPE DES LABORATOIRES D’EDF A SAINT--DENISDENISLe laboratoire ValectraLe laboratoire Valectra

Dans le cadre du MDans le cadre du Mééccéénat de compnat de compéétences de la Fondation Electricittences de la Fondation Electricitééde France :de France :

le laboratoirele laboratoire Valectra Valectra met les moyens du GDLmet les moyens du GDL au serviceau service de la de la conservationconservation--restauration des objets drestauration des objets d’’art et dart et d’’archarchééologieologie

Expertise métallurgique et chimique (Service d’Expertises Saint-Denis)

Examens non destructifs (Service Assistance Sites)

Traitements électrolytiques

Un travail dUn travail d’’appui appui àà la conservationla conservation--restauration du patrimoinerestauration du patrimoineen collaboration avec les restaurateurs impliquen collaboration avec les restaurateurs impliquéés dans l'ops dans l'opéération ration de mde mééccéénat.nat.


LE LABORATOIRE VALECTRALE LABORATOIRE VALECTRAObjetsObjets archéologiquesarchéologiques etet conservationconservation--restaurationrestauration

La vie de lLa vie de l’’objet archobjet archééologiqueologique

- Elaboration, transformation et mise en forme

- Utilisation

- Abandon : dégradation, CORROSIONCORROSION

- Mise au jour : rupture brusque des conditions environnementalesrupture brusque des conditions environnementales

risque de dégradation très rapide des vestiges- Examen et diagnostic

- Traitement

La conservationLa conservation--restaurationrestauration

- Restituer Restituer àà ll’’objet sa lisibilitobjet sa lisibilitéé (informations arch(informations archééologiques)ologiques)

- Assurer son intAssurer son intéégritgritéé et sa pet sa péérennitrennitéé


LE LABORATOIRE VALECTRALE LABORATOIRE VALECTRAObjetsObjets archéologiquesarchéologiques etet conservationconservation--restaurationrestauration

Les Les éétapes du traitementtapes du traitement

- stabilisation

- nettoyage

- consolidation

- restauration

- protection

MMééthodes de traitementthodes de traitement

- nettoyage mécanique

- traitement chimique

- traitement électrolytique...


LE LABORATOIRE VALECTRA LE LABORATOIRE VALECTRA L’électrochimie pour quoi faire?L’électrochimie pour quoi faire?

Domaines dDomaines d’’application de l'application de l'éélectrochimielectrochimie aux objets archaux objets archééologiquesologiques

le nettoyagenettoyage

Traitement Etude

ThThéématiques dmatiques dééveloppveloppéées au laboratoire EDFes au laboratoire EDF--ValectraValectra

la restitution drestitution d’’objets par objets par galvanoplastiegalvanoplastie

la stabilisationstabilisation contre la corrosion active lors de la mise au jour

le ddéégagement de gagement de la ganguela gangue(objets de fouilles sous-marines),

la conservation conservation àà long termelong terme,


LE LABORATOIRE VALECTRALE LABORATOIRE VALECTRAL’électrochimie pour quoi faire?L’électrochimie pour quoi faire?

IntIntéérrêêts des traitements ts des traitements éélectrochimiqueslectrochimiques

application possible à un vaste vaste ééventail de matventail de matéériaux,riaux, conducteurs ou non

suivi du traitement contrsuivi du traitement contrôôlablelable (moyens de laboratoire)

facteur tempsfacteur temps (rapidité)

[C l-] (m o l.l-1)

tem ps (heures)

P hase 1 :D éch lorura tion

ch im ique

P hase 2 :D éch lorura tioné lectro lytique

[C l-] (m o l.l-1)

tem ps (heures)tem ps (heures)

P hase 1 :D éch lorura tion

ch im ique

P hase 2 :D éch lorura tioné lectro lytique

sséélectivitlectivitéé, grâce à la détermination fine des paramètres de traitement (phase d'étude préliminaire)

LimitesLimites

complexitcomplexitéé et unicitet unicitéé du systsystèème "objet archme "objet archééologique"ologique"

attention à ne pas extrapoler, chaque objet est un cas cas àà partpart

relative facilitfacilitéé de mise en oeuvrede mise en oeuvre

Introduction

TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESGENERALITES & MISE EN OEUVRE

Introduction Introduction

TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESGENERALITES & MISE EN OEUVREGENERALITES & MISE EN OEUVRE



TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESAvant le traitement : examen de l'objet et diagnosticAvant le traitement : examen de l'objet et diagnostic

Point de dPoint de déépart : part : éétablissement du tablissement du constat dconstat d’é’état dtat déétailltaillééexamen approfondi de l’état d’altération de l’artefact

- nature des matériaux constitutifs- corrosion uniforme, localisée?- caractéristiques des couches de corrosion (couleur, porosité, stratigraphie...) et identification des produits- présence d'un noyau métallique résiduel?- indices de corrosion active?- objet fragile? d'

aprè

s B

erdu

cou

[199

0]

DIAGNOSTICDIAGNOSTIC



Les mLes mééthodes et les informations obtenuesthodes et les informations obtenues

Examen visuel et sous binoculaireExamen visuel et sous binoculaire

RadiographieRadiographie : présence d'un noyau métallique résiduel et son homogénéité?, état d’altération, indices de fabrication, identification des défauts de fabrication...

MMéétallographietallographie : détermination de la structure métallurgique du noyau métallique, présence d'inclusions

MMééthodes d'analyse physicothodes d'analyse physico--chimiqueschimiques- composition du métal et des inclusions- identification des produits de corrosion- répartition des éléments chimiques constitutifs



Les mLes mééthodes d'expertise du Groupe des Laboratoires (Mthodes d'expertise du Groupe des Laboratoires (Méétallurgie)tallurgie)

METHODES D'EXPERTISE INFORMATIONS OBTENUES

Fluorescence des rayons X Analyse élémentaire

Diffraction des rayons X Identification des composés cristallisés (phases)

Métallographie Structure métallurgique

Microscopie électronique à balayage Observations à fort grandissement Analyse X par dispersion d'énergie (EDS) : analyse élémentaire qualitative

Microanalyse X par dispersion de longueur d'onde (WDS)

Analyse élémentaire quantitative


TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESGénéralitésGénéralités

un systun systèème me àà trois trois éélectrodeslectrodes

un un éélectrolytelectrolyte, , conducteurr

- électrode étudiée : électrode de travail

- électrode de référence, de potentiel fixe : accès au potentiel de l‘électrode de travail (à partir de la mesure de la différence de potentiel Etravail –Eref)

- électrode auxiliaire ou contre-électrode : mesure du courant

Potentiostat

V

ElectrodeAuxiliaire

Electrodede Référence

Electrodede Travail

i

V

ElectrodeAuxiliaire

Electrodede Référence

Electrodede Travail

i

Electrolyte

un potentiostat un potentiostat pour la phase d'étude

ou une alimentation stabilisune alimentation stabilisééee pour le traitement


TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESLes méthodesLes méthodes

VoltamVoltaméétrie lintrie linééaireairetracé des courbes de polarisation i = f(V)

Spectroscopie d’impédanceSpectroscopie d’impédance éélectrochimique (EIS)lectrochimique (EIS)principe : on impose une perturbation sinusoïdale de faible amplitude du potentiel autour du potentiel d'abandon

on mesure l'impédance entre la réponse en courant (AC) et le potentiel (AC) : obtention d'un diagramme d’impédance

ChronoampérométrieChronoampérométriesuivi de l'intensité i = f(t) à potentiel imposé


TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESLes phénomènes mis en jeuLes phénomènes mis en jeu

les rles rééactions aux actions aux éélectrodeslectrodesex : réduction cathodique de produits de corrosion à éliminer(réaction inverse de celle prévue par la thermodynamique)cas du sulfure d’argent, principal responsable du ternissement

Ag2S + H+ + 2e- → 2Ag + HS-

ex : éélectrolyse de llectrolyse de l’’eaueau pour dégager la gangue des canons 2H+ + 2e- → H2 demi-réaction cathodique : dégagement d’hydrogène

ll’é’électrophorlectrophorèèsese : migration des particules chargées sous l'effet du champ électriqueex : stabilisation des ferreux et cuivreux, extraction des anions Cl-

la protection cathodiquela protection cathodique


TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESLa cellule de traitementLa cellule de traitement

Montages classiquesMontages classiques

Cas des mCas des méétauxtaux

Objet le plus souvent polariséen cathode

Cas des matCas des matéériaux non conducteurs riaux non conducteurs (montage d(montage d’é’électrophorlectrophorèèse)se)

Objet placé entre anode et cathode



Le matLe matéérielriel

générateur : alimentation stabilisalimentation stabiliséée e (travail à courant ou tension constante)

électrode de travail (cas des métaux) : objet archobjet archééologiqueologique- plusieurs configurations possibles (traitement individuel ou de masse)- mise en place des arrivées de courant

AlimentationStabilisée

- +

Panier Panier cathodiquecathodique


- +

Objet seul Objet seul polarisépolariséen cathodeen cathode




les les éélectrodes de rlectrodes de rééfféérence rence couramment employcouramment employééeses- au calomel saturé- au sulfate mercureux- à l’oxyde mercurique

Electrode Electrolyte Potentiel à 25 °C (V)

au calomel KCl saturé 0,241

au sulfate mercureux K2SO4 saturé 0,658

à l’oxyde mercurique NaOH 1M 0,098

Le potentiel de l’électrode varie en fonction du liquide de remplissagecas d’une électrode de référence à l’oxyde mercuriqueréaction d’électrode : HgO + H2O + 2e- Hg + 2 OH- E° = 0,098 V

Red

Ox

aa ln F n

RT E E +°= ][OH log 0,06 - E -°= (loi de Nernst)

Liquide de remplissage :- NaOH, 1M : [OH-] = 1 mol.l-1 E = 0,098 V- NaOH, 0,1M : [OH-] = 0,1 mol.l-1 E = 0,098 + 0,06 = 0,158 V




choix des anodes anodes (traitement où l’objet est polarisé en cathode)

matériau courant : grille d’acier inoxydable déployécas particuliers :

- grilles de platine- anodes industrianodes industrielleselles : carbone, DSA

importance de la ggééomoméétrie trie des anodes, à adapter à celle de l’objet à traiter


TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESTECHNIQUES ELECTROCHIMIQUESLes paramètres de traitementLes paramètres de traitement

ParamParamèètres de traitement tres de traitement àà ddééfinir selon le but recherchfinir selon le but recherchéé

Les principaux paramètres

le pHpH et le potentiel cathodiquepotentiel cathodique des objets traités

immunité

corrosion

passivation

Point de dPoint de déépart : part : considconsidéérations thermodynamiquesrations thermodynamiquesles diagrammes potentiel-pH

Etude de cas n°1

LE TRAITEMENT DES VESTIGESDU PATRIMOINE SOUS-MARIN

Le dégagement de la gangue des objets ferreux

Etude de cas n°1 Etude de cas n°1

LE TRAITEMENT DES VESTIGESLE TRAITEMENT DES VESTIGESDU PATRIMOINE SOUSDU PATRIMOINE SOUS--MARINMARIN

Le Le dégagement de la gangue des objets ferreuxdégagement de la gangue des objets ferreux

EDF



LE TRAITEMENT DES VESTIGES DU PATRIMOINE SOUSLE TRAITEMENT DES VESTIGES DU PATRIMOINE SOUS--MARINMARIN

Le dégagement de la gangueLe dégagement de la gangue

Potentiel de traitementPotentiel de traitement : on se place à un potentiel suffisamment cathodique pour obtenir la réaction de dégagement d'hydrogène gazeux

2H+ + 2e- → H2

I (A)

E (V/ ENH)0,5- 0,5- 1,5 - 1,0

H2 ← H+

Allure de la courbe de polarisation cathodique d'un Allure de la courbe de polarisation cathodique d'un ééchantillon de fer corrodchantillon de fer corrodéé




La diffusion de l’électrolyte dans la gangue la rend pâteuse

H2

H2

Gangue

H2

H2

Boulet

Interface siège de la réaction

La réaction se produit sur la première surface conductrice rencontrée (métal ou couche de corrosion conductrice comme la magnétite Fe3O4)

les produits situés au-dessus se désolidarisent (action mécanique du bullage d’hydrogène)



Le dégagement de la gangueLe dégagement de la gangueMontage expMontage expéérimentalrimentalConcrConcréétion marine du XVItion marine du XVIee contenant deux bouletscontenant deux boulets

SchSchééma du montage ma du montage

[Lac

oudr

e, 1

991]

AprAprèès environ 500 h de traitements environ 500 h de traitement

l’interface est devenue pâteuse,les boulets peuvent être extraits

EDF




LL’é’élimination de la gangue dlimination de la gangue d’’une bombarde russe en fonteune bombarde russe en fontede lade la Slava RossiiSlava Rossii, , ééchouchouéée en 1780 sur le en 1780 sur l’î’île du Levant (Mle du Levant (Mééditerranditerranéée) e)

SchSchééma du montage ma du montage éélectrolytiquelectrolytiquede dde déépose de la gangue

[Lac

oudr

e, 1

991]

pose de la gangue

ParamParamèètres du traitementtres du traitement

7,5 à 15 AIntensité

2,1 à 3,5 VTension de cellule

700 hDurée du traitement

Potasse KOH 10 % massiqueElectrolyte

Arrivées de courant

EDF




LL’é’élimination de la gangue dlimination de la gangue d’’une bombarde russe en fonteune bombarde russe en fontede lade la Slava RossiiSlava Rossii, , ééchouchouéée en 1780 sur le en 1780 sur l’î’île du Levant (Mle du Levant (Mééditerranditerranéée) e)

[Lac

oudr

e, 1

991]

EDF

EDF

Bombarde avant traitement

EDFPrésentation de la pièce dans la cuvede traitement Bombarde après traitement




Traitement de la gangue en vracTraitement de la gangue en vrac

Nombreux amas de concrNombreux amas de concréétions contenant des vestiges mtions contenant des vestiges méétalliques non talliques non identifiidentifiééss

traitement de masse en panier cathodique

[Lac

oudr

e, 1

991]

traitement de masse en panier cathodique

Des objets de qualitDes objets de qualitéé ddéécouverts couverts un flacon de la un flacon de la Slava RossiiSlava Rossii

EDF

Etude de cas n°2

LA STABILISATION DES OBJETS FERREUX

Les vestiges de la nécropole de Gol Mod en Mongolie


LA STABILISATION DES OBJETS FERREUXLA STABILISATION DES OBJETS FERREUX

Les vestiges de la nécropole deLes vestiges de la nécropole de Gol ModGol Mod en en MongolieMongolie

EDF




Les vestiges de la nécropole de Les vestiges de la nécropole de Gol ModGol ModContexteContexte Fouilles en 2001 de la nécropole xiongnu de GolGol ModMod

(1er siècle ap. J.-C.) par la Mission archéologique française en Mongolie

Bandages de roue de charCliché X. Renauld Vase

Cliché X. Renauld

Miroir chinoisCliché X. Renauld

Cliché J. Vasquez Tombe T1 : zone sacrificielle à 10 m de profondeur : objets fragmentairesfragmentaires en fer et bronze

un défunt puissant, peut être un chanyu ?Cliché J. Vasquez

Bassin à décor de masque animal

Cliché X. Renauld

Opération de Mécénat de compétences de la Fondation EDF lancée en 2002 : expertise et conservation-restauration de ces objets



Les vestiges de la nécropole de Les vestiges de la nécropole de Gol ModGol ModExpertise du vaseExpertise du vase

RadiographieRadiographie

Le matériau est poreuxDes altérations sont mises en

évidence (corrosion, fissuration)

Microstructure de fonte blanche hypoeutectique

Examen micrographiqueExamen micrographique

EDF

Perlite : ferrite + cémentite

Cémentite Fe3C

10 fragments, les tranches corrodées témoignent d'une cassure ancienne



Les vestiges de la nécropole de Les vestiges de la nécropole de Gol ModGol Mod

Expertise du vase et des autres vestiges ferreuxExpertise du vase et des autres vestiges ferreux

Observation Observation : des indices de corrosion active

EDF EDF

Des produits pulvérulents brun orangé au fond de cratèresPassage en chambre humide : reprise de corrosion




Expertise du vase et des autres vestiges ferreuxExpertise du vase et des autres vestiges ferreux

Test Test au nitrate dau nitrate d’’argent argent : poudre brun orangé recueillie dans les cratères

risque de dégradation rapide des objets

formation d’un précipité blanc qui noircit à la lumière : présence de chlorures

nécessité d'un traitement de stabilisation

EDF

Témoin :Eau déminéralisée

Prélèvements de poudre




Le traitement Le traitement éélectrolytique de stabilisationlectrolytique de stabilisation

Choix des paramChoix des paramèètres du traitementtres du traitement

- Déchloruration : on s'intéresse au phénomène d'électrophorèse

- Electrolyte : • bon conducteur• pas de réaction parasite

potasse KOH potasse KOH àà 1 % massique dans H1 % massique dans H22O dO dééminminééralisralisééee





Choix des paramChoix des paramèètres du traitementtres du traitement

Diagramme de Pourbaix : zone d’immunité ou passivation du fer, domaine de stabilité de H2O(éviter les dégagements d’O2 ou H2)

pH entre 10 et 14

Electrolyte choisi : pH ~ 13,2potentiel de traitement :- 0,8 à 0,4 V / ENH





Schéma du montage


I

- +U

CathodeAnode

Electrolyte (KOH 1% massique)

Electrode de référence à l’oxyde mercurique

Voltmètre

- 0,55 Ampèremètre

Cl-Cl-




Le traitement Le traitement éélectrolytique de stabilisationlectrolytique de stabilisationLe traitement réalisé : traitement de masse d’un lot d’objets


Cathode : grille en

acier inoxydable

déployé

Panier à 3 étages

Anode : grille en

acier inoxydable

déployé

Electrolyte (KOH 1% massique)

Ampèremètre

EDF





Le traitement de masse d’un lot d’objets (dont vase en fonte)

durée du traitement : 2495 h, soit trois mois et demiun bain de 1775 h, suivi d'un bain de 720 h

OBJETS Électrolyte Tension de

Cellule Intensité Potentiel de la cathode

Potentiel du vase en fonte

Lot de vestiges ferreux,Masse totale : 3,8 kg

KOH 1 % massique

1,9 V 0,2 - 0,3 A-0,55 à -0,40

V/ENH -0,45 à -0,35

V/ENH





Le traitement de masse d’un lot d’objets (dont vase en fonte)

quantité de chlorures extraits : 50 mg/kg d’objets traités

Evolution de la concentration en chlouresdu bain de traitement de masse

Vestiges ferreux de Gol Mod

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

0 500 1000 1500 2000 2500

temps d'immersion (h)

[Cl- ]

(mg/

L)

Changement de bain

dosage des chlorures par électrophorèse capillaire (Appareillage Waters C.I.A.)sur des prélèvements effectués 2 fois par semaine




Le vase en fonte aprLe vase en fonte aprèès traitements traitementFinition : Finition : rinçage, séchage, nettoyage par microsablage, remontage des

fragments par collage réversible et application d’un vernis protecteur

EDF

un vase dont le diamètre

du col est estimé à 14 cm

un décor caractéristique

de ll’’Art des SteppesArt des Steppes

(double nervures enserrant

le col et s'incurvant sur la

panse)

Le vase étudié Un chaudron xiongnu[L'Asie des steppes, 2000]

Etude de cas n°3

TRAITEMENT ET CONSERVATION DES OBJETS EN METAL ARGENTE

Les instruments à vent de la collection Saxdu Musée de la Musique


TRAITEMENT ET CONSERVATION DES OBJETS TRAITEMENT ET CONSERVATION DES OBJETS EN METAL ARGENTEEN METAL ARGENTE

Les instruments à vent de la collection SaxLes instruments à vent de la collection Saxdu Musée de la Musiquedu Musée de la Musique

EDF




Part A : Diagnostic et mise au point d'untraitement électrolytique


Part A : Diagnostic et mise au point d'unPart A : Diagnostic et mise au point d'untraitement électrolytiquetraitement électrolytique


LE TRAITEMENT DES OBJETS EN METAL ARGENTELE TRAITEMENT DES OBJETS EN METAL ARGENTE

Les instruments à vent de la collection SaxLes instruments à vent de la collection Sax

Les instruments en laiton argentLes instruments en laiton argentéé du Musdu Muséée de la Musiquee de la Musique

Constat d'Constat d'éétattat

Vue de détail d'un saxophone soprano avant traitement

Vue générale de l'aspectavant traitement

les instruments sont recouverts d'une fine couche de corrosion noireternissement de l'argenture du laiton à l'atmosphère




Recherche d'un traitement adaptRecherche d'un traitement adaptéé

Le ternissement de l’argent a 2 principaux responsables :- le soufre : H2S, OCS (sulfure de carbonyle), SO2

- le chlore : Cl2 et HCl

Les composés chlorés sont moins agressifs que les soufrés--> principal produit de corrosion de l’argent : Ag2S

Traitement mécanique d'abrasion des produits de corrosion délicat à cause du risque de mettre à nu le laiton

Mise au point d'un traitement de rrééduction duction éélectrochimiquelectrochimique du sulfure d'argent Ag2S




Etape prEtape prééliminaireliminaire : établissement de la courbe intensité - potentiel dans l'électrolyte choisi (sesquicarbonate de sodium)

Pic de réduction du sulfure d'argent à -1,26 V/ESS

Mise au point d'un traitement Mise au point d'un traitement éélectrolytique adaptlectrolytique adaptéé

Présence de pics associés aux produits de corrosion du cuivre : argenture dégradée localement

EDF




Mise au point d'un traitement Mise au point d'un traitement éélectrolytique adaptlectrolytique adaptéé

Traitement à potentiel imposé (alimentation stabilisée) de - 1,3 V/ESS

Schéma du montage

Suivi de l'évolution de l'intensité du courant en fonction du temps (chronoampérométrie)détermination de la durée du traitement : de quelques minutes à 1/2 h

I i I

t




Le traitement Le traitement éélectrolytique et ses rlectrolytique et ses réésultatssultats

Un saxophone en traitement Le saxophone après traitement

EDF




Le Le traitement ponctuel traitement ponctuel au pinceau électrolytique des au pinceau électrolytique des ééllééments ments composites (composites (pistons, clefs)pistons, clefs)Coussinets et renforts en liège et cuir associés au métal

Schéma de principe d'un pinceau électrolytique à électrodes concentriques

Emploi d'un pinceau électrolytique "anode ponctuelle"

pour le nettoyage d'une clef

EDF



Part B : Conservation à long terme


Part B : Conservation à long termePart B : Conservation à long terme




Conservation Conservation àà long terme long terme -- La maintenance prLa maintenance préédictivedictiveMise en place de coupons témoins de corrosionMise en place de coupons témoins de corrosion

IntIntéégration des coupons dans les vitrinesgration des coupons dans les vitrines

EDF EDF




Conservation Conservation àà long terme long terme -- La maintenance prLa maintenance préédictivedictiveLes coupons témoins de corrosionLes coupons témoins de corrosion

Estimation de la quantitEstimation de la quantitéé de sulfure d'argent formde sulfure d'argent forméé en fonction du tempsen fonction du temps- enlèvement des coupons après des durées croissantes d'exposition- réduction de la couche de corrosion formée par voltampérométrie

Les vitrines en béton et verre permettent une conservation favorable

Carton-pâte à proscrire



Les instruments à vent de la collection SaxLes instruments à vent de la collection SaxConservation Conservation àà long terme long terme -- La maintenance prLa maintenance prééventiveventiveTraitement de l’atmosphère des vitrines d’expositionTraitement de l’atmosphère des vitrines d’exposition

Mise au point dMise au point d’’un prototype de traitement de lun prototype de traitement de l’’airair

Filtre en laine d'argentFiltre en laine d'argent : le résultat du test de sulfuration sous cloche de la laine d’argent montre que la laine activée au préalable fixe plus de soufre

EDF

EDF




Conservation Conservation àà long terme long terme -- La maintenance prLa maintenance prééventiveventiveTraitement de l’atmosphère des vitrines d’expositionTraitement de l’atmosphère des vitrines d’exposition

Mise au point dMise au point d’’un prototype de traitement de lun prototype de traitement de l’’airair

EDF

EDF

La cartouche porte-filtres : à poussière et laine d'argent

Le prototypeDépôt d'un brevet européen




Simulation numSimulation numéérique de lrique de l’é’épuration spuration séélective du soufre de la vitrinelective du soufre de la vitrine"Symphonie fantastique" du Mus"Symphonie fantastique" du Muséée de la Musiquee de la Musique

Tous les instruments sont représentés avec leur support

Dispositif de traitement de l'air positionné au sol

Maillage 3D uniforme (maille cubique d'arête 5 cm) : 200 000 nœuds

Simulation numérique : résolution itérative des équations de Navier Stokes (turbulence)

Temps de calculs générés élevés




Simulation numSimulation numéérique de lrique de l’é’épuration spuration séélective du soufre de la vitrinelective du soufre de la vitrine"Symphonie fantastique" du Mus"Symphonie fantastique" du Muséée de la Musiquee de la Musique

Après 150 sLa vitrine "Symphonie Fantastique"

Etude de cas n°4

LA RESTITUTION PAR GALVANOPLASTIE

Le rouleau de cuivre de Qumrân


LA RESTITUTION PAR GALVANOPLASTIELA RESTITUTION PAR GALVANOPLASTIE

Le rouleau de cuivre de QumrânLe rouleau de cuivre de Qumrân

EDF



LA RESTITUTION D’LA RESTITUTION D’ OBJETS PAR GALVANOPLASTIEOBJETS PAR GALVANOPLASTIEPrincipe de la méthodePrincipe de la méthode

Galvanoplastie :Galvanoplastie :

DDééppôôt t éélectrolytique dlectrolytique d’’une couche de mune couche de méétal sur un ntal sur un néégatif de la surface gatif de la surface àà reproduirereproduire (moule), rendu conducteur de l(moule), rendu conducteur de l’é’électricitlectricitéé

Montages de galvanoplastied'après E. Bouant [1894]


LA RESTITUTION D’LA RESTITUTION D’ OBJETS PAR GALVANOPLASTIEOBJETS PAR GALVANOPLASTIEPrincipe de la méthodePrincipe de la méthode

Galvanoplastie du cuivreGalvanoplastie du cuivre

Le moule conducteur est polarisé en cathode

Une anode consommable en cuivre alimente en cations le bain de galvanoplastie, contenant un sel de cuivre

Les cations migrent en solution sous l’effet du champ électrique appliqué et arrivent à la cathode où du cuivre métal va se déposer sur le mouleAlimentation stabilisée : travail à intensitéfixée

I

- +U

Alimentationstabilisée

Ampèremètre

Cathode : moule en silicone

Anode : plaquede cuivreElectrolyte

de cuivrage

Agitation


LA RESTITUTION D’LA RESTITUTION D’ OBJETS PAR GALVANOPLASTIEOBJETS PAR GALVANOPLASTIELe rouleau de cuivre de QumrânLe rouleau de cuivre de Qumrân

ContexteContexte2 enroulements ayant constitué à l’origine un seul rouleau

découverts en 1952 dans une grotte de la région de WadiQumrân (désert de Judée)

document minéralisé : lecture impossible

découpe en 23 segments (demi-cylindres) en 1955-56 à l’Université de Manchester

arrivée en 1994 des segments à Valectra pour une nouvelle restauration

au-delà de la restauration, deux nouveaux supports ont été proposés pour l'étude et la présentation muséographique : copie radiographique et "fac-similé" galvanique

EDF



Objectif de la galvanoplastieObjectif de la galvanoplastie

Réalisation d'un "fac-similé" des 3 plaques d’origine du document pour son étude et sa présentation au Musée d’Amman en Jordanie

Remise à plat des empreintes des segments nécessaire : recherche d'une technique de moulage adaptée

Le tirage galvanique ne constituera pas une restitution du document d'origine car il intègrera les altérations (lacunes…) liées à l’enfouissement et à la découpe



EDF

RRééalisation du moule pour le tirage par galvanoplastiealisation du moule pour le tirage par galvanoplastie

Fragilité extrême des segments : technique de moulagepar "estampage""estampage" de la face inscrite

PremiPremièère re éétape : Rtape : Rééalisation des interalisation des inter--nnéégatifs des 23 gatifs des 23 segments en siliconesegments en silicone

réalisation d’un support en mousse de polyéthylène épousant le revers des segments (partie convexe)

mise à plat de l’empreinte

prise d’empreinte de la face avec un élastomère silicone (Rhodorsil R.T.V., Rhône Poulenc) stratifié

Mise au point du Mise au point du protocoleprotocole sur des demisur des demi--cylindres modcylindres modèèles en laiton les en laiton et en plet en plââtretre

EDF




DeuxiDeuxièème me éétape : tirage dtape : tirage d’’un positif en plun positif en plââtre de chacune des 3 plaques tre de chacune des 3 plaques dd’’origineorigine

mise en connexion des inter-négatifs des segments d’une même plaquecollage sur un support horizontal, comblement de la ligne de joint et des lacunes

réalisation d’un "coffrage" en plastiline

gâchage du plâtre et coulée

EDFEDF




TroisiTroisièème me éétape : rtape : rééalisation des nalisation des néégatifs en silicone des 3 plaques gatifs en silicone des 3 plaques àà partir partir des positifs en pldes positifs en plââtretre

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Choix du bain de traitementChoix du bain de traitement

bain de cuivrage acide (au sulfate acide de cuivre)- facilité de mise en œuvre- moindre toxicité

composition du bain- CuSO4, 5H2O : source d’ions Cu2+

- H2SO4 : rôle favorable sur la conductivité du bain, la dissolution de l’anode, le grain du dépôt- additif brillanteur : niveler le dépôt- NaCl : améliore la qualité du dépôt

anodes en cuivre au phosphore



Mise en Mise en œœuvre du duvre du dééppôôttcollage et fixation du moule sur une plaque de plexiglas

- rigidifier le silicone- permettre sa suspension

mise en place des arrivées de courant

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badigeon de "plombagine" pour rendre le moule conducteur

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ParamParamèètres du dtres du dééppôôtt

densité de courant : de 1 à 2 A/dm2

(augmentation progressive pendant la première phase de dépôt)

contrôles réguliers, surtout les premières 24 h : comblement lacunes si nécessaire (plombagine)

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temps de dépôt : environ 5 jours pour 5 kg de cuivre

épaisseur moyenne des fac-similés : 3 mm



Les plaques obtenues, traitement de finitionLes plaques obtenues, traitement de finition

Après extraction du bain, rinçage et séchage, brossage au microtour de prothésiste

Protection au benzotriazole dilué dans l’éthanol

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Et pour finir...

ELECTROCHIMIE & ARTAutres exemples d'application des études présentées

Et pour finir... Et pour finir...

ELECTROCHIMIEELECTROCHIMIE & ART& ARTAutres exemples d'application des études Autres exemples d'application des études présentéesprésentées



ELECTROCHIMIE & ARTELECTROCHIMIE & ARTAutres applications des études présentéesAutres applications des études présentées

La fontaine Houguenade La fontaine Houguenade de la cour Visconti du Louvrede la cour Visconti du Louvre

Les daguerrLes daguerrééotypesotypes

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