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14/3 - Ci sono anch'io - Andiamoci con i piedi di piombo

14/3 - Ci sono anch'io - Andiamoci con i piedi di piombo

31/03/08

Andiamoci con i piedi di piombo

 
Sebbene non esista una “età del piombo”, la presenza di questo metallo accompagna la storia dell’uomo fin dai tempi più antichi, probabilmente per la sua caratteristica di fondere a temperature basse (facilità di lavorazione). Nelle opere d’arte è presente in quasi tutti i settori: nella preparazione di pigmenti (minio, biacca, litargirio, massicot, giallorino e altri), nella fabbricazione delle vetrate e della grisaglia, nella numismatica, nella produzione di bronzi, nelle coperture di molte cupole, ecc. Inoltre esistono riscontri di statue interamente in piombo, per esempio in opere da giardino in stile inglese oppure in alcuni reperti archeologici molto antichi [1,2]. Diventa quindi essenziale, per un operatore del restauro, conoscere al meglio le caratteristiche di questo metallo e dei suoi composti. Il piombo metallico in natura è praticamente inesistente, poiché viene facilmente attaccato dagli acidi organici deboli. La reazione di corrosione della superficie avviene molto velocemente, specie in presenza di acidi organici e/o umidità per formare patine differenti a seconda della tipologia dell’ambiente a cui è esposta l’opera come mostrato nella tabella sottostante (dove ad un maggior numero di simboli + corrisponde una maggior frequenza di riscontri).

Ambiente interno Ambiente esterno Ambiente marino Amb. sotterraneo
Acetati + +

Solfati + + +++ + Carbonati +++++ ++ +++++ ++++ Cloruri
+ +++++ +
Idrossidi +++++ + +++ +++++ Cloriti +


Solfuri

+ +
Formiati +


Ossidi anidri +++ + +++ +++ Fosfati


++

La patina più frequentemente riscontrata sulla superficie di manufatti in piombo, in qualsiasi ambiente, è quella biancastra formata da carbonati e idrossidi. In pratica i sali di piombo formati reagiscono con l’anidride carbonica presente nell’atmosfera e si forma una patina biancastra di idrocerussite, la cui reazione di formazione è la stessa utilizzata per formare la biacca (Bollettino CTS n.12/3 - Ci Sono Anch'io - I bianchi). Altri composti spesso presenti in superficie sono solfati e ossidi anidri; essi si formano con lo stesso processo dei carbonati, per la presenza di anidride solforosa e/o agenti ossidanti [3]. La presenza di queste patine non è da considerarsi deleteria poiché sono tutti composti scarsamente solubili, formanti uno strato compatto e aderente che previene l’ulteriore degrado del metallo. In poche parole, sono patine di passivazione. Un'altra importante caratteristica del piombo, dal punto di vista chimico fisico, è la scarsa tendenza del piombo a formare leghe con metalli quali il rame.. Il piombo veniva impiegato per la fabbricazione dei bronzi, specialmente in epoca romana, per abbattere i costi di produzione e per la sua caratteristica “bassofondente”: occorreva meno calore per portare a fusione la lega. La completa immiscibilità del piombo in matrici ricche di rame, porta alla formazione di una microstruttura “globulare” con fenomeni di segregazione. In pratica, nella massa metallica formata dalla lega rame-stagno, sono presenti dei grani di piombo a se stanti, con conseguenze importanti sia sulla resistenza meccanica sia sulla tipologia di corrosione. I fenomeni di corrosione più frequentemente riscontrati su manufatti contenenti piombo sono la corrosione intergranulare, il pitting e la corrosione selettiva. La corrosione intergranulare è la più comune nei manufatti con leghe dendritiche, mentre il pitting si presenta in ambienti con formazione di condensa. Esempio tipico, le coperture dei sottotetti, con corrosione preferenziale nella parte inferiore. La corrosione selettiva, infine, è tipica di bronzi e ottoni in cui il piombo è presente. In un futuro articolo si parlerà del bronzo e del particolare fenomeno conosciuto come “vermi del piombo”. Gli interventi di restauro su manufatti in piombo devono sempre essere valutati con estrema cautela data l’alta tossicità di questo elemento. Nei procedimenti meccanici è indispensabile prendere tutte le dovute precauzioni per non ingerire le polveri di piombo e smaltire le acque di lavaggio nei contenitori per rifiuti tossici ed inquinanti. Il primo tipo di pulitura possibile è quella meccanica. Occorre tenere ben presente che molto spesso le patine di ossido superficiale hanno una durezza molto maggiore del metallo sottostante e la rimozione meccanica può scalfire la superficie del metallo. Per la pulitura chimica, l’agente sequestrante più utilizzato è l’EDTA o uno dei suoi sali, opportunamente addensato o supportato su garze di cotone, polpa di cellulosa o carta giapponese. A questo scopo l’EDTA bisodico, leggermente acido (pH 5.5), può essere la scelta migliore poiché si formano complessi solubili e, nel caso di carbonati, si promuove la decomposizione chimica della patina. Su patine particolarmente resistenti, come quelle di ossidi anidri, può essere utile un bagno con ammonio acetato. Questa operazione è particolarmente delicata perché vengono rimossi tutti i composti presenti. Se la patina è molto sottile, si possono utilizzare le resine a scambio ionico, di tipo cationico (Amberlite IR 120 H), che complessano il piombo, o anionico (Amberlite 4400 OH), in presenza di solfati. Molto importante, al fine di evitare lo scatenarsi di nuovi fenomeni di corrosione, lavare bene con acqua demineralizzata (pH 6,3 circa). La pulitura laser Nd:YAG (lunghezza d’onda 1064 nm) è stata impiegata in alcuni manufatti per rimuovere vernici e prodotti di corrosione, specie in ambiente archeologico. L’efficacia del trattamento è sempre correlata alla tipologia del materiale da rimuovere e all’assorbimento della radiazione, perciò è comunque sempre indispensabile fare un saggio preventivo. La modalità da preferire, vista la bassa temperatura di fusione del piombo, è quella Q-switch (impulso molto breve, dell’ordine dei 10 ns) e bassa energia per evitare qualsiasi tipo di riscaldamento superficiale. Per facilitare la rimozione delle patine si può nebulizzare in superficie dell'acqua demineralizzata. [4,5] Per quanto riguarda i processi di pulitura tramite riduzione, sono stati sperimentati metodi al plasma, ma soprattutto si è verificato efficace il trattamento elettrolitico in soluzione o per contatto con penna elettrolitica (simile alla penna per la depilazione definitiva). [6] Per quanto riguarda il consolidamento e/o ricostruzione, le resine sono le stesse impiegate su altri metalli: Paraloid B72 o altre acriliche, epossidiche con o senza rinforzo di fibra di vetro, resine poliestere come l’Ara Metal. Nella scelta del consolidante occorre tenere presente la sensibilità del metallo agli acidi organici, quindi i prodotti impiegati ne devono essere esenti. Inoltre, non devono produrre questi acidi nel loro degrado, come succede per le resine viniliche [7]. Un altro fattore importantissimo da valutare è l’altro coefficiente di dilatazione del piombo: resine troppo dure possono dar luogo a spaccature e fessurazioni, anche considerevoli, in manufatti ad alto tenore di piombo. Una soluzione può essere data da resine resistenti ma flessibili, tipo Epo 155. La protezione di oggetti in piombo e leghe segue gli stessi principi del consolidamento: sono adatti i materiali comunemente usati per altri metalli ad eccezione delle resine viniliche (es. PVA). Nel caso di coperture di tetti, la scelta cade spesso su prodotti che possano conferire al supporto una buona idrorepellenza, come le cere microcristalline (es. ResWax WH). Per oggetti musealizzati, la copertura-barriera è necessaria per proteggere la superficie metallica dagli inquinanti acidi presenti nell’atmosfera. In particolar modo, gli acidi prodotti dal degrado delle emicellulose delle parti in legno [8]. Nella fase di consolidamento e/o protezione, può essere preso in considerazione anche l’uso di inibitori quali il Benzotriazolo, la cui funzione sul piombo pare essere simile a quella del rame, con formazione di un complesso polimerico cristallino BTA-piombo sulla superficie. L’uso di Incral 44 (contenente BTA) e cera Reswax, rimane quindi un trattamento consigliabile anche per questo tipo di opere, soprattutto se tenute in esterni.
Bibliografia
  1. Lead (n.d.). Retrieved March 17, 2008, from MFA Cameo (http://cameo.mfa.org/ - search materials: lead).
  2. Urban, F., & Costa, V. (2005). Lead and its alloys: metallurgy, deterioration and conservation. Reviews in Conservation, 6, 48-62.
  3. Restauro leghe metalliche (n.d.). Retrieved March 17, 2008, from http://www.restaurobeniculturali.it/leghemetalliche.htm
  4. Naylor, A. (2000). Conservation of the eighteenth century lead statue af George II and the role of laser cleaning. Journal of Cultural Heritage, 1, s145-s149.
  5. Pini, R., Siano, S., Salimbeni, R., & Pasquinucci, M. (2000). Tests af laser cleaning an archaeological metal artefacts. Journal of Cultural Heritage, 1, s129-s137.
  6. Hamilton, D. L. (1999). File 14: lead, tin and lead alloys. In Methods of conserving archaeological material from underwater sites. Retrieved March 17, 2008, from http://nautarch.tamu.edu/class/anth605/File14.htm
  7. Down, J. L., MacDonald, M. A., TÈtreault, J., & Williams, S. R. (1996). Adhesive testing at the Canadian Conservation Institute ñ an evaluation of selected poly(vinylacetate) and acrylic adhesives. Studies in Conservation, 41(1), 19-44.
  8. Berndt, H. (1990). Measuring the rate af atmospheric corrosion in microclimates. JAIC online, 29(2), 207-220. Retrieved March 17, 2008, from http://aic.stanford.edu/jaic/articles/jaic29-02-008_indx.html
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