وحید پورزرقان

بی شک یکی از مهمترین عناصر آلیاژکننده در دنیای باستان، عنصر آرسنیک است که نقش مهمی در دست ساخته های آلیاژهای اوایل عصر برنز را ایفا کرده است. آلیاژهای مس آرسنیکی و برنزهای آرسنیکی بی تردید به عنوان یک آلیاژ ساخته شده دست بشر از جایگاه ویژه ای در بین باستان شناسان و محققان فلزگری کهن، برخوردار است. آرسنیک به عنوان یک عنصر آلوده کننده و ناخالصی در تمام محیط به صورت پراکنده وجود دارد و فلزگر باستان با توجه به معایب و مضرات این عنصر برای اهداف آیینی و کاربردی، در تولید آلیاژ مس آرسنیکی استفاده کرده است. آرسنیک به عنوان یک عنصر چالش برانگیز در ساخت این آثار و همچنین ویژگی های خاصی که در سطح این آثار ایجاد می نماید، ظاهر می گردد که از مهمترین ویژگی این عنصر در ریخته گری، ایجاد جدایش معکوس در سطح این آثار است که ایجاد پدیده عرق آرسنیک در این آلیاژها می نماید. مواد معدنی اولیه مورد استفاده در ساخت این آلیاژها اولوینیت Cu2(AsO4)(OH) یا کیلنوتیس Cu3(AsO4)(OH)، سولفور آرسنید آهن FeAsS و انارژیت Cu3AsS4 هستند که یا به صورت احیاء مستقیم یا به روش ذوب همزمان Co-Smelting مورد استحصال قرار گرفته اند، و یا اینکه آرسنیک به صورت آگاهانه از طریق Speiss، در تولید آلیاژ مس آرسنیکی در هزاره سوم مورد استفاده قرار گرفته است. از استحصال این فلزات چندین محصول دیگر همراه با ذوب همزمان که شامل مات Matt، اشپایس Speiss و سرباره Slag است، ایجاد می شوند. هدف اصلی این مقاله با توجه به اهمیت موضوع آلیاژهای مس آرسنیکی در حوزه باستان شناسی و بررسی های فلزگری کهن، ارائه یک بررسی جامع در مورد روش های استحصال، ویژگی های فیزیکی این آلیاژها و نقش آرسنیک و تاثیر آن به عنوان عنصر آلیاژی در شکل گیری سطح نقره ای و همچنین محصولات جانبی دیگر به عنوان موضوعی پراهمیت در بررسی آلیا ژهای اوایل عصر برنز، پرداخته شده است.

یکی از مهم ترین دست ساخته های بشر در طول تاریخ بی شک، اشیاء مسی و آلیاژهای آن است و از این میان بر اساس شواهد موجود قدیمی ترین آلیاژ آن، به عنوان مس-آرسنیکی تقش مهمی را در تاریخ دارا است. وجود این آثار در سایت های مختلف و بخصوص در جنوب شرق ایران از اوایل عصر برنز حاکی بر این ادعاست. یکی از مهم ترین این محوطه های استراتژیک که در جنوب شرقی ایران واقع شده و مربوط به هزاره های دوم و سوم قبل از میلاد است، محوطه اسپیدژ می باشد. در این تحقیق تعدادی از اشیاء فلزی گورستان اسپیدژ جهت شناسایی ترکیبات مس-آرسنیکی و خصوصیات این آلیاژ مورد بررسی قرار گرفتند. جهت مطالعه بر روی این اشیاء از روش دستگاهی SEM-EDX جهت شناسایی ریز ساختار ماتریکس فلزی و ترکیب شیمیایی عناصر، و همچنین روش متالوگرافی جهت بررسی تکنیک ساخت و مطالعات فازی استفاده گردید. آنالیز دستگاهی SEM-EDX نشان می دهد برخی اشیاء از آلیاژ Cu-As-Zn و برخی دیگر از آلیاژ Cu-As به روش ریخته گری در قالب ساخته شده اند و جزو آلیاژهای برنزهای آرسنیک دار محسوب می شوند. تصاویر SEM حاکی از این است که ناخالصی های در تمام ماتریکس فلز به صورت نقطه ای و کشیده می تواند دلیل بر وجود مس تصفیه نشده به همراه Spiess در فرایند ساخت این آثار باشد. همچنین درصد یکنواخت و بالای آرسنیک 5% در این آثار نشان می دهد که فرایند ساخت این آلیاژها به روش Co-Smelting انجام شده است. بررسی های متالوگرافی نشان می دهد که عملیات فیزیکی بر روی این آثار تکرار سیکلی از کار سرد و بازپخت (تابکاری ) جهت شکل پذیر کردن بیشتر این آثار بوده است.

شهر سوخته محوطه ای آغاز تاریخی است که در جنوب شرق ایران در استان سیستان و بلوچستان واقع شده است و تاریخ آغاز استقرار در آن به 3200 ق.م بازمی گردد. نتایج حاصل از کاوش های مختلف نشان دهنده چهار دوره فرهنگی- استقراری (I-IV) در این شهر است که به یازده فاز تقسیم شده است. دوره II در شهر سوخته به 2800 تا 2500 ق.م بر می گردد. دوره III با تاریخی برابر با 2500 تا 2300 ق.م و دوره IV نیز تاریخی بین 1800 تا 1750 ق.م پیشنهاد شده است. این محوطه باستانی در 57 کیلومتری جاده زابل زاهدان واقع شده است که در سال 1393 هفدهمین اثر ثبتی ایران در فهرست میراث جهانی یونسکو انتخاب گردید. کاوش های باستان شناختی انجام گرفته در این تپه هزاران قطعه سفال را از دل خاک بیرون کشیده است که غالباً با خمیرهای به رنگ نخودی هستند. همچنین سفال با خمیره خاکستری و قرمز نیز در میان بقایای سفالی این محوطه 150 هکتاری دیده می شود. باستان شناسان بر این باورند که بیشتر سفا ل های به دست آمده در خود شهر سوخته در محوطه های اقماری اطراف ساخته شده اند که برای سنجش این فرضیه، پژوهش حاضر بر اساس تجزیه های عنصری نمونه سفال های شهر سوخته انجام گرفته است. در همین راستا 15 قطعه سفال که همگی این سفال ها مربوط به دوره II-III استقرار و مربوط به بازه زمانی 2800 تا 2200 ق.م است انتخاب شده است. قطعات سفال فوق با روش آنالیز دستگاهی فلورسانس پرتو ایکس (XRF) مورد آزمایش قرار گرفت تا میزان عناصر اصلی و فرعی قطعات شناخته شوند. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد اغلب سفال ها در یک دسته مشخص با نام گروه تولید محلی قرار می گیرند. بر همین اساس تعداد 4 قطعه سفال تولید محلی نبوده و در گروه دیگری قرار گرفتند. با توجه به داده های تحقیق مشخص شد که سفال های قرمز و خاکستری مربوط به شهر سوخته نبوده و احتمالاً این سفا ل ها وارداتی اند.

پدیده بیماری برنز مهم ترین عامل تخریب اشیاء برنزی محسوب می شود. تاکنون روش های مختلفی برای مقابله با آن ارایه شده است. بازدارنده های شاخصی که برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته اندBTA و AMT می باشند. این بازدارنده ها در حین کنترل بازدارندگی، سمی و سرطان زا هستند. در شرایط ایده ال این بازدارنده ها قادر به کند کردن فعالیت یون کلر هستند ولی بعد از دوره درمانی دچار برخی از تأثیرات جانبی می شوند. در این پژوهش برای برطرف کردن چنین مشکلاتی، بازدارنده طبیعی اقاقیا در غلظت های ppm200 تا ppm1800 در محیط خورنده محلول سدیم کلرید M5/0 بر روی آلیاژ برنز با درصد شبیه به آلیاژهای باستانی (Cu-10Sn) به روش دستگاهی پتانسیو استات، روش کاهش وزن و محوطه رطوبت ساز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیزها اگر چه حاکی از قدرت بازدارندگی اقاقیا هستند اما در تصاویر و آنالیز SEM-EDX خوردگی مرزدانه ای بر روی سطوح کوپن ها مشهود است.

آلیاژهای برنزی تاریخی با توجه به موقعیت قرارگیری و شرایط آن در محیط های دفن، اکثراً دچار بیماری برنز می شوند که به مرور زمان باعث تخریب اصلی این آثار می گردد. در این راستا برای جلوگیری از تخریب بیشتر این آثار از بازدارنده ها استفاده می شود. تعیین نوع بازدارنده از نظر کاتیونی، آنیونی و مختلط اهمیت زیادی در کاربرد آن برای جلوگیری بیشتر از این بیماری توسط حفاظتگر آثار دارد. داده های دستگاه پتانسیو استات نشان داد تغییر پتانسیل خوردگی بازدارنده نسبت به محلول شاهد به سمت پتانسیل های منفی، نشان دهنده ی بازدارندگی کاتدی و تغییر پتانسیل خوردگی بازدارنده به سمت مثبت نسبت به پتانسیل خوردگی محلول شاهد نشان دهند ه بازدارندگی آندی بازدارنده است اگر این تغییرات جزیی باشند از نوع بازدارنده های مختلط محسوب می شوند. همچنین تغییر دانسیته جریان در شاخه آندی و کاتدی تأثیر مهمی در نوع بازدارنده ایفا می کنند.

بیماری برنز یکی از آسیب های مهم آلیاژهای برنزی تاریخی محسوب می شود. برای تیمار کردن این بیماری از موادی آرماتیک مانند BTA، AMT و غیره استفاده می شود. شرایط و ارزیابی این بازدارنده ها نیاز به آشنایی با اصول الکتروشیمیایی دارد. هدف از این مقاله، آشنایی مختصر با اصول و مباحث نظری در زمینه الکتروشیمیایی، برای تحلیل و تفسیر داده با دستگاه پتانسیو استات است و مباحثی مانند پلاریزاسیون، روش های پلاریزاسیون، دانسیته جریان خوردگی I0corr ، پتانسیل خوردگی Ecorr وحتی سینتیک خوردگی در زمینه ارزیابی و آزمایش این مواد به عنوان بازدارنده را شامل می شود. آنالیز و نتایج این داده ها می تواند در تشخیص یک ماده به عنوان بازدارنده در زمینه مرمت آثار فلزی تاریخی کمک شایانی کند.

در ادوار مختلف تاریخی از شیشه به عنوان ابزار جنگی، اشیاء و ظروف تزئینی استفاده شده است. آثار شیشه ای به دلیل ماهیت آسیب پذیرشان بسته به شرایط قرارگیری در محوطه های باستان شناسی و حتی در موزه ها دچار آسیب های جدی از قبیلِ آسیب های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می شوند. از این رو استحکام بخش ها و پوشش دهنده ها در حفاظت و مرمت شیشه های تاریخی از اهمیت خاصی برخوردارند. نتایج حاصله بر روی رزین های اپوکسی که برای استحکام -بخشی و وصالی این آثار به کار رفته نشان دهنده ی مقبولیت رزین هگزتال در بین دیگر استحکام بخش ها می باشد. روش جدید سل – ژل (پوشش دهنده ی محافظ با بنیان سیلیکونی) با آنکه هنوز مراحل آزمایشگاهی خود را طی می-کند، می تواند راهکار مناسبی برای حفاظت و پوشش دهی آثار شیشه ای در مرمت های آینده باشد.

بیمارى برنز یکى از مهم ترین عامل موثر در خوردگى اشیا برنزى باستانى محسوب مى شود. این بیمارى باعث تخریب بسیارى از آلیاژهاى برنزى باستانى در طول زمان شده است. تاکنون روش هاى متفاوتى براى جلوگیرى و برطرف کردن این مشکل ارایه و آزمایش شده است. برخى از روش هاى حفاطتى ارایه شده مى تواند باعث حذف یون کلرید از آلیاژهاى مس تاریخى شده یا مى تواند تحت بازدارنده هاى آلى و پوشش دهنده ها باعث کند کردن و جلوگیرى از بیمارى برنز شود. هدف از این مقاله بررسى و مرورى بر روش هاى حفاظتى در برابر بیمارى برنز که تاکنون بر روى آلیاژهاى مس مورد استفاده قرار گرفته اند مى باشد.