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考古青铜器的保护一_[#第一枪]

发布时间:2021-06-07 14:41:35 阅读: 来源:天然气缓蚀剂厂家

一、影响考古青铜文物的腐蚀损坏的因素

考古青铜器表面腐蚀很复杂,用XPS分析表面化组成,发现是一些氧化物、氯化物,这些腐蚀表层是在地下埋藏上千年的环境下形成的。其结构松散,孔隙分布广,对水、气都具有吸附作用。一旦文物出土,这个锈层暴露在大气环境下,空气中的氧气、一氧化碳、二氧化碳、水、二氧化硫、氮氧化合物等都在表面有强附作用,那么表面不仅存在电化学,而且发生化学腐蚀和光腐蚀。从以上分析,影响青铜文物腐蚀取决于两方面因素:即文物材料自身的特性和文物所处的环境。考古青铜文物能保存下来,在某种程度上取决于它的抗腐蚀性及所处的环境。环境中有能影响考古青铜文物腐蚀因素,如温度、湿度、气体酸、碱、盐、有机体、光等。腐蚀的产生往往是各种环境因素并存时产生的协同效应。

(1)温度、湿度。文物在自然环境中起化学反应这就意味着文物受到损害。而化学反应的速度与温度有关。Arrhenius经验公式,以活化能相关温度,反应速度表示其关系式为:log10R1/R2=52E(1/T2/1/T1)式中,R1、R2分别为T1、T2温度时的反应速率。E为活化能:KJ/mol温度升高10℃,反应速度成倍增长。湿度与“青铜病”:青铜器潜伏的“粉装锈”其保存的临界状态相对湿度为42%RH—46%RH,相对湿度超过55%RH,氯化亚铜迅速与空气中的水反应:CuCl+H2O←→Cu2O+HCl.随着湿度的加大,其反应速度加快。不同相对湿度的实验结果是氯化亚铜在97%、78%、58%RH环境中分别经2、4、24h反应生成碱式氯化铜。而在此35%RH中氯化物是无限稳定。实验还证明相对湿度RH为 55%时,氯化亚铜将非常快地反应。然而潮湿的空气含水率高达80%-90%以上,水分常被称为“通用催化剂”,它不但可以促使许多化学反应发生,同时还能使有机体滋生。

(2)气体:氧气占大气含量的21%,氧作为一种气体主要存留在存放考古青铜器的环境中,被发掘出来的考古青铜器平衡破环后,不稳定的氯化亚铜与潮湿的空气中的水、氧相互作用会立即和新的铜体表面发生反应形成白色粉状锈[CuCl2 3Cu(OH)2]。反应式:4CuCl(s)+4H2O+02(g)→CuCl2 3Cu(OH)2(s)+ 2HCl(aq),白绿色的粉状锈CuCl2 3Cu(OH)2俗称“青铜病”又叫“粉状锈”。粉状锈在形成初期,其颗粒度极为微小,略近于球形的锈体颗粒径大约为0.8—1.2nm,均匀一致。此微小的粒子有两个突出特点:基本可摆脱重力场的影响而随空气的流动迁移,在适当的条件下,落在其他铜器上可进行下述反应:2Cu2(OH)3Cl+Cu+6H+→2CuCl+3Cu++6H2O(酸性环境),4CuCl+O2+4H2O→2Cu2(OH)3Cl+2H++2Cl-(碱性或中性环境)这就是为什么称“青铜病”像瘟疫一样的传染和蔓延的原因。

利用CO2、O2和H2O以及一些可利用的微量元素,微生物菌体增殖繁衍。在这一过程中,将其代谢产物逐步释放出来,堆积在青铜表面,代谢产物有微酸性,能在漫长的岁月里对青铜进行腐蚀形成锈状物。微生物菌体在干燥的环境中一般是呈孢子状态存在,一旦条件适宜,特别是环境湿度增大的条件,微生物容易随空气飘浮和流动在青铜器上大量滋生。这可能是“青铜病”传染和蔓延的另一个原因。

氮氧化物:氮氧化物是主要来源于汽车排放的废气。发动机高速运转时排放出的NOX含量高。NO2气体在空气中或物体表面形成硝酸、亚硝酸、硝酸盐。加速青铜腐蚀。

二氧化硫:SO2气体在温度、湿度适宜的条件下腐蚀青铜器。实验表明当RH75%-96%时青铜腐蚀速度显著增加,这是SO2参与阴极去极化作用使松散腐蚀产物吸湿能力加快所致。

(3)光:考古青铜器表面紧贴基体部位有氧化亚铜存在,在光的照射下产生光生空穴和光生电子,高能量的光生空穴可以从金属原子得到电子发生腐蚀。同时在光的照射下,氧化亚铜可吸附氧,高活性的吸附氧就会沿着松散的孔隙向铜合金基体接近,腐蚀合金组份,使表面锈刨层不断增厚。

二、考古青铜器锈色辩析

考古青铜器年代不同,铸造工艺不同及所处的环境不同,形成的锈层很复杂。常见的有:黑色的氧化铜:CuO(黑铜矿);红色的氧化亚铜:Cu2O(赤铜矿);靛蓝色的硫化铜:CuS(靛铜矿、方蓝铜矿);黑色的硫化亚铜:CU2S(辉铜矿);碱式碳酸铜(有三种):暗绿色的CuCO3 Cu(OH)2(孔雀石、石绿);蓝色的2CuCO3 Cu(OH)2(蓝铜矿、石青);蓝色的2CuCO3 3Cu(OH)2;碱式氯化铜(有两种同分异构体):绿至墨绿色的Cu2(OH)3Cl(氯铜矿);淡绿色的Cu2(OH)3Cl(副绿铜矿);蓝色的硫酸铜CuSO4 5H2O(胆矾);绿色的碱式硫酸铜:CuSO4 3Cu(OH)2(水硫酸铜矿);白色的氯化亚铜:CuCl(氯化亚铜矿);白色的氧化锡:SnO2(锡石)等。这些组成各异的青铜锈分为有害锈和无害锈两种。无害锈,又称元素锈 或非活性锈,主要为铜的氧化物、碱式碳酸铜等。这些锈无害,又古香古色,是年代久远的象征。有害锈,也称“粉状锈”,是碱式氯化铜、氯化亚铜、氧化铅、二氧化锡等的混合物。

三、考古青铜器的保护

1. 考古青铜器的现场保护

田野考古现场的文物保护工作越来越引起重视。考古青铜器埋藏在地下几千年基本是处于一种比较稳定的环境中,其腐蚀过程已经趋于平衡。青铜器出土之后,这种平衡就打破,继而引起各种腐蚀的发生。考古现场的工作就是尽量阻止各种腐蚀的产生。因此,在现场对出土的完整青铜器进行仔细地清洗、脱水,然后存入封闭的包装袋中运回室内。对于破碎的青铜器,特别是一些薄胎青铜器,出土时我们看到的常常已经是破烂不堪,有的已经成为碎片并与泥土混在一起,在现场文物保护中应因势利导区别对待。

(1)对于一些容器类与泥土混在一起的青铜碎片,大多数情况仍然保存着该容器的基本外形,在清理时先用竹刀或牛角刀将外面的泥土剔去(保留容器内的泥土),当器形完全出来后,在青铜器碎片表面敷一层湿棉纸(棉纸以刚好湿透水为好)、再贴上一层干棉纸;在棉纸外面刷一层稀薄的桃胶水加固;等棉纸干后用托板将青铜碎片(连同碎片的泥土)一起取运到室内清理。

无论是在室内还是在室外清理,都要尽可能的早进行。在清理之前测量记录下器物的外形尺寸(腹径、口径、通高等)及每一块铜碎片的位置关系,以利于日后的整理修复。

(2)兵器、工具类青铜器。如剑、削刀等。出土时往往破碎成几块或腐烂成粉末,特别是当器物胎体比较薄时应先将竹刀或牛角刀细心地将器物表面的泥土去掉,然后在青铜碎片的表面贴1-2层湿棉纸,在棉纸上做厚约0.5 厘米的石膏层、等石膏基本硬化后再将器物周围的泥土与石膏层之间相互夹紧捆扎,包装后运回室内清理。

(3)贴金花纹青铜器。贴金花纹青铜器出土时大部分贴金花纹脱落,但在青铜器上留下痕迹。这些贴金花纹是采用金箔分块雕刻局部图案再在青铜器表面粘贴组成完整图案。对于这类器物的现场保护原则是尽可能地减少接触,从墓坑内起取时要从器物底托起,器物较大的采用托板。青铜器四周脱落的金箔要按不同的方位分别起取,与青铜器方位相对应,同时作好各种记录。取下的金箔用细毛笔沾蒸馏水轻轻清洗泥土,然后将金箔夹在两层棉纸之间,用三夹板夹放保存便于室内整理复原。这类青铜器的表面,现场只作局部泥土的清洗,对花纹乃至痕迹通常不作处理,以防将痕迹擦去。具体做法是用木条做成框架固定器物底部和口沿、中空,放入塑料袋中运回室内。

(4)带有黑漆古、绿漆古保护层的青铜器。绿漆古、黑漆古是古董商对出土青铜器表面一层黑亮或绿亮似漆特殊腐蚀层称谓,这类腐蚀层致密光滑泛蜡光,对青铜器有很好的保护作用。这种表层,大多出现在战国和汉、唐的铜镜之上,在春秋战国的兵器、先秦的卤、壶、尊等等器具以及战国和秦汉的铜印章等铜器上也偶尔有类似的现象出现。这类锈层美观、古朴,是年代久远的象征,深受人们的喜爱。关于黑漆古、绿漆古形成的原因,中外学者进行了广泛深入研究,较公认的研究结果认为是与埋藏环境有关。在数千百年的岁月里,地下腐殖酸长期作用是青铜器表面形成绿漆古、黑漆古的主要原因。绿漆古、黑漆古的主要成分是锡的氧化物,也含有一定量的铜的氧化物,锡的氧化物呈结晶的状态于青铜器的表面形成致密的锈层。

由于黑漆古、绿漆古青铜器表面的氧化物硬度不高,用竹刀都可以在上面留下划痕,因此在现场清理时采用软毛刷沾蒸馏水慢慢将泥土等污物洗去。用95%乙醇进行脱水,然后用棉花或棉纸等柔软的材料包装,避免与尖锐的物品接触碰撞。

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