Can we predict the corrosion of archaeological iron artifacts in the stone chamber of the tumulus? – Establishment of evaluation method for in-situ preservation using numerical analysis

我们能否预测古墓石室中考古铁器的腐蚀情况？

• 批准号: 21K00998
• 负责人: 柳田 明進
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nara National Research Institute for Cultural Properties
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K00998/
• 关键词: 出土鉄製文化財; 古墳; 現地保存; 腐食; 数値解析; 文化財保存; X線CT; 画像解析; 鉄製文化財

本研究の目的は石室での出土鉄製文化財の腐食をモデル化し、石室内の物理環境を外界条件として石室内の鉄製文化財の腐食を数値計算により予測する技術を開発することである。本研究により、科学的なエビデンスに基づいた古墳石室内での鉄製文化財の現地保存の可否を判断することが可能になると期待される。二年目にあたる令和4年度は(1)鉄製文化財の腐食モデルの検討および数値解析結果の妥当性の評価、(2)不飽和土での腐食を再現したカラム実験、(3)古墳出土鉄製文化財の腐食層の構造・組成に関する情報の蓄積、および水分特性に関する物性を取得した。以下、これらの項目から得られた研究の成果を示す。(1)：水分飽和土が乾燥する過程での腐食速度の変化を実測した室内実験の結果をモデル化し、数値計算に腐食速度の変化を再現した。今年度は新たに、鉄の界面における濡れ面積の算出方法などを改善し、実測値により近い挙動を再現できるようになった。(2)：界面の濡れ面積や溶出した鉄イオンの腐食生成物としての形成状況が腐食のモデル化を行うには不可欠であるため、この現象を把握するためのカラム実験に着手した。水分不飽和の定常状態を再現し、その状況下での分極抵抗をモニタリングするとともに、土中の酸化鉄の沈殿状況をμフォーカスX線CTで分析できる実験システムを構築した。(3)：国内の古墳から出土した鉄製文化財を対象として、高エネルギーX線CTを用いて鉄製文化財を撮像し、腐食層厚さを画像解析により算出した。腐食層片のクロスセクションを作成し、腐食層の構造と組成を把握した。また、腐食の組成、構造および腐食層の水分の移動特性を把握するため、平衡含水率曲線、透水係数、透湿係数の取得を開始した。得られた成果の一部については、国際学会（ICOM-CC-Metal 2022）において、proceedingsを発表するとともに、口頭発表をおこなった。

The purpose of this study is to develop a technique for estimating the decay rate of iron cultural property unearthed in stone rooms and for estimating the decay rate of iron cultural property in stone rooms under the external conditions. This study is aimed at determining the possibility of local preservation of iron cultural property in ancient tombs. In 2002 and 2004,(1) evaluation of the appropriateness of the results of the numerical analysis of the decay of iron cultural property,(2) reproduction of the decay of unsaturated soil, and (3) acquisition of the physical properties of the information related to the structure and composition of the decay layer of iron cultural property unearthed from ancient tombs. The results of this research are shown below. (1)Change in decay rate during drying of soil saturated with moisture is measured and reproduced in indoor experiments. This year, the calculation method of the interface between iron and steel is improved, and the measurement value is improved. (2)The surface area of the interface, the dissolution of iron and the formation of corrosion products, the formation of corrosion, the occurrence of corrosion, the control of this phenomenon, the development of corrosion products. The steady state of moisture unsaturation is reproduced, and the polarization resistance under various conditions is constructed. (3)The ancient tombs unearthed in China were used to analyze the images of iron cultural property and the thickness of decay layer. The structure and composition of the decay layer are controlled. The composition, structure and moisture movement characteristics of the decay layer are grasped, and the equilibrium moisture content curve, water permeability coefficient and moisture permeability coefficient are obtained. A part of the results of the study was published by the International Society for Communication and Communication (ICOM-CC-Metal 2022).

项目成果

埋蔵時の鉄製文化財の腐食を支配する土中溶存酸素の挙動に関する検討 ―マイクロ酸素センサを用いた溶存酸素拡散層の実測

土壤中溶解氧控制铁文化财产埋藏时腐蚀的行为研究 - 使用微型氧传感器实际测量溶解氧扩散层

• 发表时间: 2021
• 作者: 柳田明進;脇谷草一郎;髙妻洋成
• 通讯作者: 髙妻洋成

Deterioration Tests Using Simulated Tumulus to Evaluate In Situ Preservation of Metal Artifacts in a Stone Chamber

使用模拟古墓进行劣化测试来评估石室中金属文物的原位保存情况

• 发表时间: 2022
• 作者: Akinobu Yanagida;Soichiro Wakiya;Huarong Xie;Daisuke Ogura;Nobumitsu Takatori;Hiroyuki Yasui;Shuichi Hokoi;Yohsei Kohdzuma
• 通讯作者: Yohsei Kohdzuma