試驗方法

本试验之铁质试材加速劣化后，以 物理、化学、雷射方式进行表面清洁，并利用表面显微高程分析设备及元素分 析仪器进行试验操作以了解各种处理方 法操作处理后表面高程之变化及氯化物 残留之情形，相关试验操作方式及评估 方法说明如下：

（一）表面处理方法1. 喷流清洁本试验采用之喷流方式以两种介质进行表面污染物（腐蚀物）的去除，一为干冰（突驰干冰清洗机），另一为二氧化矽粉（喷砂清洁） 。

干冰（突驰干冰清洗机）清洁是将固态干冰切削成微小粒状干冰，在压缩空气的推动下干冰粒撞击物体的表层，并因为撞击时干冰粒的动能转为热能使其迅速升华为气体， 体积快速膨胀造成爆破效果而能吹除物件表层的松脆污染物。喷砂清洁是在文物保存修复上通常使用如微矽砂或核桃粉等不同硬度的颗粒藉由高压空气推动飞出，撞击松脆的污染物区域使其脱离坚固表面，可达到简单的表面清洁效果。喷流清洁步骤如下： 

（1）将经加速劣化的灰口铁试片划 分成三区块。 

（2）第一区块使用干冰清洁，清洁 条件喷射压力 30 psi，出冰量：0.3 Kg/ min。 

（3）第二区块使用喷砂清洁，使用 二氧化矽微矽粉，喷射压力 60psi。 

（4）第三区块对照组不做任何处 理。

2. 雷射清洁 本试验采用雷射清洁设备进 行 加 速 劣 化 后之试片的清洁处理。操作方式采用干 式及湿式两种清洁方式。 Koh（2006） 及 Siatou 等人（2006）曾比较以不同波 长的雷射来清洁金属腐蚀物，发现波长 1064nm 的 Nd：YAG 雷 射 之 处 理 效 果 最佳。本试验即以此种雷射来清洁经加速劣 化后之试片。操作步骤规划如下：

（1）将经加速劣化的灰口铁试片划 分成三区块。 

（2）第一区块干式雷射清洁，清洁 参数：输出能量：130mJ，光点面积： 0.0531mm 2 ， 能 量 密 度 2.45J/cm 2 ， 波 长 1064nm，重复频率 10Hz。干式雷射清洁腐蚀物过程时有轻微爆裂声，当脉冲雷射到达金属腐蚀物之表面，会产生类似电浆羽（Plume），而当腐蚀物清除后， 持续操作该区域辉光电浆团会缩小或停止且无明显之爆裂声。 

（3）第二区块湿式雷射清洁，清洁 条件： 输出能量：130mJ，光点面积： 0.0531mm2，能量密度 2.45J/cm 2 ，波长 1064nm，重复频率 10Hz。湿式清洁采用 水盘浸置，液面略高于腐蚀层。 

（4）第三区块对照组不做任何处 理。

3. 碱液脱氯法强碱溶液可避免铁器在含氧的水中锈蚀，只要能持续维持足够浓度保持pH 值，透过金属表面形成的氧化膜，使铁成钝态不会生锈，因此将铁保存在pH 值10 － 13 之间，即可避免锈蚀（Hoffmann, 1999）。因此，本试验碱液脱氯法采用氢氧化钠水溶液进行，操作流程参考Hamilton （2001）、 许淳淳（2005）、 谢智华（2006）、成小林等人（2010），经整理归纳后进行步骤如下：

（1）使用羊毛刷将灰口铁试片表面污垢及浮锈清除。 

（2） 将 灰 口 铁 试 片 浸 渍 于 pH 值 13，浓度 2% 氢氧化钠溶液中。 

（3）每周量测溶液中氯离子的浓度 并更新的溶液。 

（4）溶液中的氯离子浓度在 50ppm 以下即可完成脱氯程序。氯盐含量检测方 法采用环保署公告之水中氯盐检测法－ 硝酸汞滴定法。 

（5）脱氯完成后取出灰口铁试片用 去离子水反覆清洗，及浸渍于乙醇－丙 酮溶液进行分阶段干燥。

4. 电化学清洁法

本试验电化学法是参考TurnerWalker（2008）及Hamilton（1998），采用电解还原清洁法（Electrolytic Reduction Cleaning），是利用电流通过电解质溶液， 在阴极和阳极上引起氧化还原反应而达到去除表面带电物质（通常是氯化物） 或还原氧化状态的腐蚀物。步骤如下： （1）将腐蚀灰口铁放入 2000ml 烧 杯中。 

（2）烧杯中另一侧放置不锈钢网， 并倒入电解液（2% 氢氧化钠水溶液）。 

（3）电解槽外部连接直流电源（电 压：0.4V，电流：0.1A），正极接不锈钢 网，负极接铁质金属试片。 

（4）每小时取样后更新电解液，并量测使用后之氢氧化钠溶液中氯离子的浓度，溶液中的氯离子浓度稳定不再增加（本试验进行至未检出）即可完成脱氯程序。

（5）取出金属试片用去离子水反覆 清洗后，进行乙醇－丙酮分阶段干燥。