Untersuchung von Korrosionserscheinungen antiker ägyptischer Bronzemünzen mittels Röntgen- und Neutronen-Diffraktionsmethoden

Abstract

Die große Münzsammlung des Kunsthistorischen Museums umfasst eine beträchtliche Anzahl von antiken Bronzemünzen. Dabei wurde, zum Teil durch falsche Lagerung, eine schnell fortschreitende Korrosion dieser Artefakte beobachtet. Besonders die Stücke mit einem hohen Bleianteil weisen oftmals starke Korrosionserscheinungen auf. In einer vergangenen Arbeit wurde ein weiterer Satz Münzen aus der Sammlung untersucht, die ein völlig neues Korrosionsphänomen aufwiesen. Bei näherer Untersuchung zeigten sich vermehrt Korrosionsphasen welche sich durch flüchtige organische Verbindungen aus der Beschichtung der Holzschränke des Museums in Kombination mit der vorherrschenden Feuchtigkeit erklären lassen. In dieser Arbeit wurden 50 ägyptische Münzen dieser Kollektion untersucht, die in der byzantinischen Epoche hergestellt wurden. Die Hauptaufgabe bestand darin, die Herkunft der Korrosionsphasen zu bestimmen sowie zwischen den Einflüssen der natürlichen Alterung, der Ablagerungen von Erde und Staub und den Lagerungsbedingungen im Museum zu unterscheiden. Dazu wurden Neutronendiffraktionsmessungen an der Spallationsquelle ISIS des Rutherford Appleton Laboratory (UK) aufgenommen, um damit Rückschlüsse auf die VolumenZusammensetzung der Münzen zu ziehen. Um komplementäre Informationen über die an der Oberfläche befindlichen Phasen zu gewinnen, wurden im Röntgenzentrum der TU Wien die Proben mittels Röntgendiffraktions(XRD)-Messungen analysiert. Zur Quantifizierung der kristallinen Phasen wurden Rietveld Methoden eingesetzt. Des Weiteren konnten über die Durchführung von Texturmessungen Rückschlüsse auf die in früherer Zeit angewendeten Herstellungsmethoden gezogen werden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Münzen, wie in dieser geschichtlichen Periode üblich, geprägt wurden. Der Vergleich der Röntgen- und Neutronendaten offenbarte, dass die Korrosionsprodukte hauptsächlich auf der Oberfläche der Münzen zu finden sind. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die Münzen im Kern meist völlig intakt sind. Die nachgewiesenen Hauptphasen stellen Kupfer, Blei und Zinn-Mischphasen dar, Carbonate, Oxide, Sulfide und Spuren von Erde. Zusammenfassend zeigen alle in dieser Arbeit untersuchten Münzen nur die natürlichen Alterungserscheinungen. Ein Einfluss von anderen Faktoren, wie organischen Verbindungen, konnte damit ausgeschlossen werden.

The big coin collection of the Kunsthistorisches Museum Vienna contains a significant amount of ancient bronze coins. A progressive corrosion of the artefacts was observed, induced by unfavourable storage conditions. Especially the alloys with Pb inclusionsshow similarities in the observed corrosion phenomena. A previously examined series of Greek coins showed, in addition to Pb-Oxide and Cu-oxide phases, mainly leadacetate phases on the surface. They result from exposure to volatile acetic acid from the museums old oakwood cabinets in combination with humidity [1].In this thesis 50 selected Egyptian coins (600-50 AD) manufactured during the Byzantine age were examined. The main objective was to determine the corrosion phases and to differentiate between the possible origins. These can either be found in the storage conditions of the museum, or the high age and the residues of soil on the surface. Neutron diffraction measurements were performed at the neutron source ISIS Rutherford Appleton Laboratory, UK, to determine the bulk composition of the coins. For complimentary information about the surface corrosion products, X-Ray Diffraction (XRD) measurements were executed at the X-ray center of the TU Wien. For quantification of the detected crystalline phases Rietveld refinement methods were used. Moreover, based on the diffraction data, texture analyses were carried out to elucidate the manufacturing processes that have been used. The preliminary results confirmed that the coins were minted, a common process during that period. The comparison of the X-ray and neutron investigations prove, that corrosion only affected the surface of the coins, whereas the interior remains predominantly intact. The most commonly observed phases were Pb-, Cu- and Sn- carbonates, oxides and sulfides formed by the alloy and deposits of earth minerals. None of the 50 coins examined in this study show any influences of the previously described storage problems. They mostly show featured crystalline phases typical for natural corrosion. These are commonly observed for samples of that age owing to the long time in soil.