ANEXO 4. Espectros y fotomicrografías MEB de pigmentos comerciales industriales verdes y óxido de fierro.

Morfología de partículas nanométricas del óxido de fierro (Fe)

Roberto Velázquez Cabrera

Objetivos.

Una forma de probar si una pieza decorada con pigmentos puede ser artesanal o no, es comparando sus características con los disponibles en el mercado, de la industria y los artesanales, pero no se han encontardo análisis y caracterización de ellos con microscopía. Por ello, este trabajo se realizó para caracterizar, con química básica EDS y morfología de microscopía MEB, pigmentos comerciales industriales de los colores similares a los de la Flauta preciosa 5-Sol-Vida, que fueron analizados con anterioridad y se muestran en el ANEXO 3, con objeto de ver si son similares o no. Este estudio se hizo, porque algunos investigadores opinaron que la flauta puede ser artesanal actual o reciente y me sugirieron analizar sus pigmentos. Como no se han encontrado Patrones o Normas Nacionales de ellos (1), para poder hacer comparaciones, fue necesario hacer un análisis de muestras de los pigmentos comerciales de colores similares que he adquirido y he usado en mis modelos experimentales de resonadores mexicanos antiguos. Los resultados fueron obtenidos en un MEB del Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías (CNMN) del IPN (2), y ya se presentaron en una conferencia reciente(3). Los pigmentos de las muestras analizadas se adquirieron en una tienda local de productos cerámicos (4), pero no me proporcionaron ninguna información técnica de ellos, ni siquiera de las empresas o industrias que se los suministran. Parece que la mayoría se importa. Se han localizado algunas publicaciones con información de pigmentos industriales, pero no incluyen caracterizaciones de ellos con un MEB.

Ya habíamos constatado que la granulometría de los pigmentos es muy fina, porque sus partículas no pudieron distinguirse con un microscópio óptico a 1500x, del Laboratorio de Petrografía de la Escuela de Ciencias de la Tierra del IPN. La ventaja de analizar los pigmentos en polvo antes del horneado, es que puede observarse bien la morfogía de sus partículas, ya que el quemado funde sus esquinas y extremos, lo que origina que se peguen entre ellas y con las partículas finas de la arcilla, y si la granulometria en muy reducida y la temperatura del horneado es alta, hasta se pueden fundir completamente. El horneado también puede modificar químicamente los compuestos de los pigmentos usados.

Resultados y comentarios relevantes:

Verde tierno (3517).

Espectro EDS. El pico grande de Si (Silicio) o los de otros elementos cerámicos indica que el pigmento tiene fundentes. El elemento del Pt (platino) no aparece en el espectro del engobe verde de la flauta. El color de este pigmento es el más parecido al del engobe verde de la flauta.

Fotomicografías a 300x, 600x, 1200x, 5000x, 20000x, 40000x, y 80000x. Hasta en las imagenes de menor amplificación se observa que las partículas son de cierta homogeneidad y la gran mayoría muy finas, con una granulometría menor a la de la maya No. 200 y de fracciones de micras. Su morfología es como la de cristales, aunque de formas diversas, que se observan muy bien en las imágenes de mayor amplificación, lo que indica que pueden ser de minerales diferentes. Como no era el objeto y en la sesión programada no había tiempo para analizar cada tipo de partícula, no se obtuvieron espectros EDS de cada uno de ellos, ni de cada fotomocrografía obtenida a las diferentes amplificaciones.

Verde claro (D3525 o 2682)

Espectro EDS. Los elementos del espectro son similares a los del verde tierno, lo que indica que puede ser una variante del mismo material con algunos elementos menores para oscurecer el tono un poco.

Fotomicografías a 300x, 600x, 1200x, 5000x, 80000x. Las partículas son similares a los del verde tierno, lo que indica que son materiales similares, aunque se observan cristales un poco más alargados

Verde cromo (340)

Espectro EDS. El pico mayor es del Cr, lo que confirma que es de cromo en alto porcentaje, mucho mayor que el del verde de la flauta.

Fotomicografías a 300x, 600x, 1200x, 5000x, 80000x. La morfologia de este pigmentos es diferente que la de los verdes tierno y claro, aunque tambien son finas, pero redondeadas.

Óxido de Fierro

Espectro EDS. Se observa con claridad que el Fe es el elemento mayor del pigmento, aunque tiene otros picos de elementos de menor intensidad.

Fotomicografías a 300x, 600x, 1200x, 5000x, 20000x, 40000x, 80000x y 160000x. Se confirma que la granulometría del Fe es muy fina y uniforme, en forma de bastones redondeados en sus extremos y de cerca de 50-100 nanometros de grosor. La micrografía es de buena definición, ya que puede hasta observarse que algunas de las partículas más pequeñas son de un material trasparente o traslucido, porque se pueden ver las siluetas de las que se encuentran atras de ellas. Partículas con esa morfología no se muestran en el engobe rojo de la flauta, lo que indica que no se hizo con este tipo de Fe. Es interesante comentar que el Fe y otros de materiales férricos se usaban y aun se usan como abrasivos, para pulir superficies de materiales duros como rocas, vidrios y metales, aunque sus partículas no tengan esquinas muy afiladas, como las de otros minerales, pero es muy efectivo como abrasivo fino.

Engobe verde de la flauta (340)

Espectro EDS. Se observa que tiene Cr, pero en mucha menor cantidad que en el espectro del verde cromo y no tiene el Pl de los verdes tierno y claro.

Fotomicografías a 600x, 1200x, 5000x, 20000x. Estas imagenes se obtuvieron nuevamente del engobe verde, porque las anteriormente obtenidas estaban un poco borrosas, debido a que el MEB tenía problemas de definición. Se observa que la morfología de las superficies del engobe no es similar a la de las muestras de los pigmentos verdes industriales analizados. En la imagen a 20000x del grano analizado se encontró una partícula que parece no tiene la morfología regular del resto del material.

Conclusiones:

Pigmentos industriales como los analizados con el MEB no se usaron en los engobes de la flauta.

Un beneficio adicional del estudio es que ya se conoce algo más detallado, química y físicamente, de los pigmentos que he usado, desde hace tiempo en forma experimental.

Otro estudio complementario sería analizar los engobes de materiales naturales que se han usado en centros alfareros artesanales (que aun son cerca de 200), como los de algunas comunidades rurales, pero no se han encontrado estudios de ellos y el autor no dispone de recursos para esa tarea de investigación de amplia cobertura, ni siquiera de una zona geográfica. Esos estudios deberían hacerse por las instituciones que tienen las atribuciones y recursos necesarios para ello. Ya se demostró que es posible empezar a analizar muestras de pigmentos, si se dispone de los laboratorios para ello. Lo que pude ver en el sitio de Tula, donde se adquirió la flauta hace como 40 años, es que en sus puestos comerciales venden piezas de cerámica que ya no se elaboran localmente, ni ofrecen flautas de calidad como la analizada.

El estudio es ejemplificativo y no es exaustivo, ya que existen otras formas para producir colores como los de la flauta. Por ejemplo, el verde claro puede obtenerse con otros pigmentos verdes oscuros, como los de óxido de cobre (que tengo y he usado), si se agrega en porcetajes reducidos a arcillas cerámicas blancas finas, pero eso requería de sesiones adicionales en el MEB, que no son fácil de conseguir para el autor. Además, eso no sería muy útil en mi caso, porque no sabemos si el pigmento verde de la flauta tiene Cu, ni han aparecido otros elementos que producen el efecto del color verde. Ademas algunos azules y verdes de carbonatos de cobre (como los minerales de malaquita y azurita) con el quemado pueden transformarse en polvo oscuro de oxido de cobre.

Otros experimentos serían mezclando los pigmentos con cerámica y hornearlos, para ver el efecto en ellos del quemado, pero aun no se conoce bien ni se dispone del tipo de la cerámica que fue usada y las combinaciones también pueden ser diversas, por la cantidad de factores que influyen, como las condiciones de temperatura y tipo de atmósfera del horneado.

Notas
1. El Ing. Antonio Salas, de la División de Materiales Cerámicos del Centro Nacional de Metrología (CENAM), me informó que no tienen Patrones Nacionales de pigmentos (comunicación personal, 2010) y no se encontraron en su sitio web. Tampoco se encontraron en el Catálogo de Normas Mexicanas NOM y NMX. Aunque se encontraran disponibles, esas normas no incluyen caracterizaciones con un MEB. En el extranjero existen normas de pigmentos cerámicos, pero no sé cuáles de ellas son los que se distribuyen y usan localmente, y su consulta tiene un costo.
2. Los espectros y las micrografías de un microscopio electrónico de barrido (MEB, QUANTA 3D FEG) fueron obtenidos en el Laboratorio de Caracterización de Nanomateriales del CNMN del IPN, por el Dr. Hugo Martínez, el 29 de julio de 2010. Las muestras se examinaron a bajo vacio, a 25 kV y Spot 2, con diferentes amplificaciones. Por el bajo vacio, no fue necesario recubrir las muestras con oro o grafito.
3. Los resultados se presentaron como un Adendum de los avances del estudio de la flauta en las VI Jornadas Permanentes de Arqueología 2010 del INAH, en el auditorio del Museo del Templo Mayor, el 30 de Julio.
4.Grupo Kalidad (tienda de productos cerámicos). Estaño No. 11. Col. Esfuerzo Nacional, C.P. 533220, Xalostoc, Edo de México. Tels. 5569-1411/5755-1078. Localmente, operan otras dos tiendas de productos cerámicos, pero ofrecen materiales similares. Como uso esos materiales y tengo exitencias de ellos, no fue difícil obtener las muestras de los pigmentos en polvo para su análisis con el MEB, ya que no es sencillo ni barato adquirir cantidades pequeñas de ellos para hacer pruebas. Algunos investigadores han mostrado deseos de analizar los pigmentos comerciales, como el encargado de un laboratorio de la Escuela de Conservación, Restauración y Museografía del INAH, pero se vió que no tienen muestras suficientes de ellos. Existen talleres de carámica, como la de Artesanías del INBA y de Reproducciones del INAH, pero no han caracterizado con microscopía los materiales que usan. Los artesanos los tienen que probar experimentalmente.