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Jubiläumsfonds der Oesterreichischen Nationalbank

Untersuchung von Korrosionserscheinungen und Optimierung der Depotbedingungen für antike Bronzemünzen mit hoch bleihaltigen Legierungen

An den im Münzkabinett des Kunsthistorischen Museums aufbewahrten antiken, römischen und griechischen Bronzemünzen mit hohem Blei- und/oder Zinnanteil in der Legierung kann vielfach die Ausbildung weißer, pulveriger Korrosion beobachtet werden. Auch Münzen, die von außen intakt erscheinen, erweisen sich bei genauerer Betrachtung als im Kern bereits vollständig korrodiert. In diesen Fällen ist nur mehr eine dünne intakte Hülle an Metall bzw. Patina erhalten, die jederzeit einzubrechen droht. Um die Erhaltung dieser nicht nur numismatisch sondern auch kulturhistorisch einzigartigen Stücke zu verbessern, wird im Rahmen des Projekts die Zusammensetzung der Münzen und der Korrosionsprodukte unter Zuhilfenahme einer Reihe moderner analytischer Methoden untersucht.

Anhand von 1.202 antiken griechischen und provinzialrömischen Bronzemünzen des Münzkabinetts des Kunsthistorischen Museums, die unterschiedlich starke weißliche Korrosion – bis hin zum drohenden bzw. bereits eingetretenen Materialverlust – zeigten, konnte durch den Einsatz unterschiedlicher analytischer Methoden eindeutig nachgewiesen werden, dass es sich bei der Korrosion hauptsächlich um die Ausbildung von Bleikarbonaten handelt. Mittels eines Fluoreszenzmikroskops wurden die bereits eingetretenen Korrosionsschäden umfangreich dokumentiert und stehen somit ab sofort für zukünftige Vergleichsuntersuchungen der Weiterentwicklung der Korrosion zur Verfügung. Ergänzende Untersuchungen mittels Elektronenmikroskopie und elektrochemischer Analysen bestätigten das Vorliegen von hoch bleihaltigen Legierungen in den Münzen sowie von vorwiegend bleibasierten Korrosionsprodukten.

Weiterführende Untersuchungen in Form von Neutronendiffraktometrie am Rutherford Appleton Laboratory, ISIS, Oxford, UK, ergaben zerstörungsfrei Informationen zur Legierungszusammensetzung und bestätigten den durchgehend hohen Bleigehalt der Münzlegierungen. Die Auswertung der dabei festgestellten Korrosionsphasen ist aufgrund der Komplexität der Beugungsspektren noch im Gange.

Neutronentomographie am Paul Scherrer Institut, Villigen, Schweiz, bestätigte schließlich das bereits vermutete Vorhandensein von Bleianreicherungen im Münzinneren, die bevorzugt zur Korrosion neigen. Durch den hohen Bleigehalt der verwendeten Legierungen (bis über 40 Gew%) kann beim Schmelzvorgang keine homogene Legierung mehr erreicht werden. Es kommt zur Entmischung in eine bleireiche und eine kupferreiche Phase. Die Verteilung der bleireichen Einschlüsse in der kupferreichen Matrix erlaubt Rückschlüsse auf die Herstellungstechnik der Münzen bzw. Münzrohlinge, die entweder vertikal in geschlossenen Gussformen oder horizontal in offenen Gussformen gegossen worden sein können. Für die Herstellungstechnik der hier untersuchten griechischen Bronzemünzen gibt es Hinweise, dass sie in stehenden, geschlossenen Gussformen erzeugt wurden. Die Ergebnisse der Neutronentomographie unterstützen diese Annahme für einen Großteil der untersuchten Objekte, lediglich einige wenige Münzen zeigen eine abweichende Verteilung der Legierungsphasen (z.B. extreme Bleianreicherung in der Münzmitte).

Zum weiteren Studium der Gusstechnik wurden Gussversuche selbst durchgeführt und die erhaltenen Gussrohlinge ebenfalls mittels Neutronendiffraktometrie und Neutronentomographie untersucht. Auch hier ist die Auswertung der sehr umfangreichen Messdaten noch nicht abgeschlossen.

Parallel zur Münzuntersuchung durchgeführte Schadstoff- und Klimaerfassungen in und um die bisher zur Aufbewahrung verwendeten historischen Holzkästen ergaben, dass die korrosionsgefährdeten Stücke nicht weiterhin in diesen Depotschränken aufbewahrt werden können. Ungünstige klimatische Bedingungen und hohe Schadstoffkonzentrationen, besonders an organischen Säuren, würden zu einem Fortschreiten der Münzkorrosion führen. Da damit im Extremfall Substanzverlust bzw. sogar der vollständige Zerfall der Objekte, die als einzigartige historische Dokumente gelten, verbunden wäre, ist eine Umlagerung der Objekte in besser geeignete Depotbedingungen unumgänglich. Der erste Schritt in diese Richtung konnte mit dem Ankauf eines gemeinsam mit der Anbieterfirma neu entwickelten stickstoffgespülten Metallschrankes gesetzt werden. Der Schrank ist zur Gänze aus Stahl gefertigt, weist keine schadstoffemittierenden Innenbehandlungen auf und ein direkt mit dem Schrank verbundener Stickstoffgenerator sorgt für den Ausschluss von Schadstoffen von außen und die Einhaltung eines Restsauerstoffgehaltes von unter 1 %. Die am meisten gefährdeten Stücke werden zurzeit in diesen Metallschrank umgelagert und in Zukunft hinsichtlich der Weiterentwicklung der Korrosion laufend beobachtet.


Publikationen

M. Griesser, R. Traum, K. Vondrovec, P. Vontobel, E. H. Lehmann, “Application of X-Ray and Neutron Tomography to Study Antique Greek Bronze Coins with a High Lead Content. in Proceedings XTACH 2011, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 37 (2012) 012011;

Information

Projektleitung:
DI Dr. Martina GRIESSER

ProjektmitarbeiterInnen:
René TRAUM (Münzkabinett), HR Dr. Günther DEMBSKI (Münzkabinett), Dr. Klaus VONDROVEC (Münzkabinett)

Projekt Nr.:
11990

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