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Texte intégral
Master thesis

Freilegung archäologischer Eisenfunde mittels selektiver Hochspannungsfragmentierung

    31.08.2017

96

Mémoire de master: Haute Ecole Arc Conservation-Restauration, 2017

Conservation-restauration
alliage ferreux
dégagement
English French German Nowadays, the examination of archaeological iron objects means a large financial cost and in the case of large amounts of archaeological finds it is impossible to clean each object individually due to economic restrictions. Today only a small quantity of objects is completely or partially cleaned or virtually reconstructed by means of high-resolution imaging techniques like computed x-ray tomography. The aim of this thesis is to assess the possibility of using selective high voltage fragmentation – which is currently used for the dissociation of geological material – to clean a larger quantity of archaeological objects in less time. The theoretical explanation how the cleaning of archaeological iron objects with high voltage fragmentation should work was established by a literature survey. According to this survey, the fragmentation of iron corrosion products would be enhanced if they have the following properties: high difference of acoustic impedance between two media, heterogeneity of the material, low point load index, air-filled pores, high quartz content, low density of the material, low permittivity. The suitability of this technique for the cleaning of archaeological iron objects was examined by means of practical tests on archaeological iron nails. The results of these tests were evaluated by the level of cleaning (limit of the original surface (limitos)), physical stability of the objects, transformation of corrosion products or the metallic microstructure due to heating. About 75% of the test objects were either not or only little cleaned or the cleaning went too far. This could either be explained by the fact that the physical properties of the inner and outer corrosion products are too similar or that the properties of these two types of layers influence the fragmentation in a similar way. The results show that the objects are still physically stable after the treatment. However, little changes of the corrosion products and the metallic microstructure could be observed after the treatment. Even if three criteria seem to be rather positive, the main criteria for the evaluation of the treatment is the level of cleaning – which was not satisfactory. Based on the current knowledge, the use of selective high voltage fragmentation cannot (yet) be recommended for the cleaning of archeological objects. L’étude typologique des objets archéologiques en alliage ferreux est aujourd’hui liée à une contrainte financière importante et à cause de raisons économiques, il n’est pas possible de dégager chaque objet entièrement lorsqu’il s’agit de trouvailles en masse. Actuellement, seul une petite partie des objets est dégagée en entier ou en partie ou est documentée par des méthodes d’imagerie à haute précision comme la tomographie à rayons-X. Le but de ce travail est d’étudier la possibilité de dégager un plus grand nombre d’objets en alliage ferreux en réduisant le temps de traitement par l’utilisation de la fragmentation sélective sous haute tension, qui est à présent utilisée pour la dissociation de matériaux composites géologiques. Une explication théorique du fonctionnement du dégagement d’objets archéologiques en alliage ferreux par la fragmentation sélective a été rassemblé par une recherche bibliographique. Selon cette recherche, les propriétés suivantes des produits de corrosion ferreux auraient un impact positif sur la fragmentation : une grande différence de l’impédance acoustique entre deux milieux, l’hétérogénéité du matériau, un indice de résistance sous charge ponctuelle bas, des pores contenant de l’air, une teneur de quartz élevé, une faible masse volumique du matériau et une constante diélectrique basse. La compatibilité de cette technique pour le dégagement d’objets archéologiques en alliage ferreux a été étudiée par la réalisation de tests pratiques. Les résultats obtenus ont été évalués d’après les critères suivants : dégagement de la limitos (limite de la surface d’origine), stabilité physique des objets, transformation des produits de corrosion ou de la microstructure métallique par l’influence de la chaleur. Soit aucun dégagement n’a été atteint ou il a été trop prononcé pour le trois-quarts des objets. L’explication serait que soit les propriétés physiques des produits de corrosion internes sont trop similaires à celles des produits de corrosion externes, soit que les propriétés (différentes) des deux types de produits de corrosion favorisent de manière égale la fragmentation. De manière générale on peut dire que les objets restent stables physiquement après le traitement. Des légers changements des produits de corrosion et de la microstructure métallique ont cependant pu être discernés. Le critère principal reste le dégagement de la limitos et même si les trois autres critères sembleraient plutôt positifs quand-à l’évaluation de la méthode, la limitos n’a été atteint dans aucun cas par le traitement par fragmentation sélective sous haute tension. Avec l’état actuel des connaissances, cette méthode ne peut pas (encore) être recommandé pour le dégagement d’objets archéologiques en alliage ferreux. Die Auswertung archäologischer Eisenobjekte ist heutzutage mit hohen Kosten verbunden und im Falle von Massenfunden ist es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit unmöglich, alle Objekte vollständig freizulegen. Heute wird nur ein kleiner Teil der Objekte ganz oder teilweise freigelegt oder mit hochauflösenden bildgebenden Methoden wie Röntgentomographie abgebildet. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin zu untersuchen, ob die selektive Hochspannungsfragmentierung, welche heute zur Aufspaltung von mineralischen Konglomeraten verwendet wird, eine Möglichkeit bieten würde mehr Objekte in kürzerer Zeit freizulegen. Mit einer Literaturrecherche wurde eine theoretische Erklärung der Freilegung archäologischer Eisenobjekte mit Hochspannungsfragmentierung erarbeitet. Somit würde eine Fragmentierung bei Eisenkorrosionsprodukten mit folgenden Eigenschaften am ehesten erreicht: grosser Unterschied der akustischen Impedanz zwischen zwei Medien, Heterogenität des Materials, kleiner Punktlastindex, luftgefüllte Poren, hoher Quarzanteil, niedrige Dichte des Materials, niedrige Dielektrizitätskonstante. Anhand von Versuchen an archäologischen Eisennägeln, wurde die Eignung der Technik zur Freilegung von archäologischen Eisenobjekten untersucht. Die Ergebnisse wurden nach Freilegung der Limitos (Originaloberfläche), physikalische Stabilität der Objekte, Umwandlung der Korrosionsprodukte und des metallischen Gefüges durch Erwärmung bewertet. Dreiviertel der Probeobjekte wurde entweder gar nicht freigelegt oder zu weit. Dies wäre dadurch zu erklären, dass entweder die physikalischen Eigenschaften der Korrosionsprodukte der inneren Korrosionsschichten denjenigen der äusseren Korrosionsschichten zu ähnlich sind oder die Eigenschaften beider Schichten die Fragmentierung auf gleiche Art begünstigen. Die physikalische Stabilität der Objekte bleibt auch nach der Behandlung bestehen. Jedoch konnten leichte Veränderungen der Korrosionsprodukte und des metallischen Gefüges nach der Behandlung festgestellt werden. Auch wenn die drei letzten Bewertungskriterien eher positiv ausfallen bleibt das Hauptbewertungskriterium die Freilegung der Limitos – welche durch die Behandlung nicht erreicht wurde. Mit dem heutigen Forschungsstand kann die Verwendung von selektiver Hochspannungsfragmentierung für die Freilegung von archäologischen Eisenfunden (noch) nicht empfohlen werden.
Language
  • German
Classification
Arts, entertainment, sport
Notes
  • Orientation objets archéologiques et ethnographiques
  • Haute Ecole Arc Conservation-Restauration Neuchâtel
  • hesso:hearc-cor
License
License undefined
Identifiers
  • RERO DOC 306411
Persistent URL
https://sonar.ch/hesso/documents/313433
Statistics
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