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例談春秋列鼎的腐蝕原因及修復(fù)方法

2024-01-01 00:00:00任水霞
東方收藏 2024年5期
關(guān)鍵詞:腐蝕原因

摘要:春秋列鼎作為重要的文化遺產(chǎn),承載著豐富的歷史信息和藝術(shù)價(jià)值,但其受自身材料結(jié)構(gòu)以及自然因素、人為因素、環(huán)境因素的影響,面臨著嚴(yán)重的腐蝕問題。文章探討了一套綜合的修復(fù)方法,涵蓋修復(fù)前的評估與準(zhǔn)備、清潔與除銹、結(jié)構(gòu)修復(fù)以及表面穩(wěn)定化處理等步驟,并以滕州市薛國故城出土的春秋青銅附耳蹄足蟠螭紋(銘文)列鼎作為實(shí)踐案例,展示了傳統(tǒng)修復(fù)工藝與現(xiàn)代新材料、新工藝結(jié)合的修復(fù)流程,以期為青銅文物保護(hù)提供參考,從而促進(jìn)文化遺產(chǎn)的傳承。

關(guān)鍵詞:春秋列鼎;腐蝕原因;修復(fù)方法

春秋列鼎作為春秋時(shí)期青銅鑄造的代表,其歷史和文化價(jià)值不可估量。春秋列鼎主要由銅錫合金制成,時(shí)而夾雜鉛或其他金屬,形成了獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。其在古代不僅用于祭祀,還象征權(quán)勢與地位。然而,由于青銅材質(zhì)的特性以及其與環(huán)境因素復(fù)雜的相互作用,春秋列鼎普遍存在腐蝕問題。特別是在長期的土壤埋藏和現(xiàn)代污染環(huán)境下,銅錫合金的腐蝕速度加快,導(dǎo)致表面病變和結(jié)構(gòu)破損,不僅損害了春秋列鼎的物理完整性,也威脅到春秋列鼎的保護(hù)和傳承。

因此,準(zhǔn)確識別腐蝕機(jī)理,并選擇合適的修復(fù)和保護(hù)策略,對于春秋列鼎乃至廣泛的青銅文物保護(hù)與傳承具有重要的意義。

一、春秋列鼎腐蝕原因分析

1.自然因素

導(dǎo)致春秋列鼎腐蝕的自然因素,主要涉及青銅材質(zhì)在特定環(huán)境條件下的化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)。青銅主要是由銅和錫組成的合金,其在濕潤環(huán)境中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,特別是當(dāng)存在電解質(zhì)如鹽分時(shí),銅離子的溶出速度加快,導(dǎo)致青銅表面形成銹蝕。在此腐蝕過程中,銅的氧化還原反應(yīng)在青銅表面形成銅綠(堿式碳酸銅)和銅銹(氫氧化銅),進(jìn)一步加速了腐蝕速率。同時(shí),錫的存在易形成錫疫,這是由于錫在低溫下從β錫向α錫的相變,造成材料脆化,減弱了青銅的結(jié)構(gòu)完整性。此外,溫度的波動也對青銅器腐蝕產(chǎn)生顯著影響。溫度升高會增加化學(xué)反應(yīng)的速率,使得青銅材料中的腐蝕加劇,尤其是在溫濕度都較高的情況下,青銅器表面的腐蝕層增厚,導(dǎo)致細(xì)節(jié)和銘文的缺失。

2.人為因素

在春秋列鼎的腐蝕過程中,人為因素扮演著不可忽視的角色,尤其是在其挖掘、保護(hù)及展示過程中的不當(dāng)操作。非專業(yè)的挖掘和清理會對青銅器造成物理損傷,如刮擦、撞擊等,這些機(jī)械性損傷會破壞青銅器表面的保護(hù)層,加速其與環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的直接接觸,促使腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。同時(shí),錯(cuò)誤的清潔和保養(yǎng)方法也是導(dǎo)致青銅器腐蝕的重要原因。使用不當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗劑,如含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性物質(zhì)的清潔劑,會加速青銅器表面的化學(xué)腐蝕,甚至可能引發(fā)銅綠的形成。此外,長期的錯(cuò)誤展示和存儲方法,如直接暴露于強(qiáng)光或污染環(huán)境中,也會對青銅器的化學(xué)穩(wěn)定性造成影響,從而加劇腐蝕過程。

3.環(huán)境因素

春秋列鼎腐蝕的環(huán)境因素主要涉及其所處的外部條件,尤其是化學(xué)和微生物環(huán)境的影響。首先,大氣腐蝕是影響青銅器穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)境因素之一。大氣中的硫化物、氯化物及其他腐蝕性氣體與青銅表面接觸,觸發(fā)化學(xué)反應(yīng),形成硫化銅和氯化銅等腐蝕產(chǎn)物,導(dǎo)致青銅表面的進(jìn)一步腐蝕。特別是在工業(yè)化或污染較重的環(huán)境下,大氣中的污染物濃度較高,加速了青銅器的腐蝕過程。其次,土壤環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕也是導(dǎo)致青銅器腐蝕的重要因素。土壤中的濕度、pH值、電導(dǎo)率以及含鹽量對青銅的腐蝕具有直接影響,土壤濕度的增加促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕過程,而土壤的酸堿度和含鹽量則影響了腐蝕介質(zhì)的性質(zhì),從而進(jìn)一步影響腐蝕速率。

二、春秋列鼎的修復(fù)方法

1.修復(fù)前的評估與準(zhǔn)備

春秋列鼎修復(fù)前的評估與準(zhǔn)備是一個(gè)專業(yè)且復(fù)雜的過程,關(guān)鍵在于準(zhǔn)確評估其腐蝕狀況,并據(jù)此確定適宜的修復(fù)方案。首先,對春秋列鼎進(jìn)行徹底的腐蝕狀況評估,包括對其外觀特征的詳細(xì)記錄,如腐蝕程度、裂縫、斷裂及任何形式的物理變形。在此基礎(chǔ)上,使用XRD和SEM等高級分析技術(shù)對腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行深入分析,有助于深入了解腐蝕機(jī)理,為修復(fù)工作的科學(xué)決策提供依據(jù)。XRD可用于鑒定腐蝕層中的礦物質(zhì)成分,如銅綠、硫化銅等,而SEM則提供腐蝕產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)圖像,揭示腐蝕層的形成和發(fā)展過程?;诟g狀況評估和腐蝕產(chǎn)物的分析結(jié)果,確定腐蝕程度和修復(fù)所需的技術(shù)方法。此外,考慮到春秋列鼎的歷史和文化價(jià)值,修復(fù)方案需綜合考慮保護(hù)原有特征和最小化干預(yù)原則,確保在修復(fù)過程中盡可能地保留其原始狀態(tài)和歷史信息。

2.清潔與除銹

春秋列鼎修復(fù)的清潔與除銹階段是恢復(fù)其原始狀態(tài)的重要步驟,涉及多種精細(xì)的技術(shù)操作和專業(yè)方法。首先,在物理清潔方面,微粒噴射技術(shù)常被用于去除青銅表面的松散腐蝕產(chǎn)物,此技術(shù)通過精確控制噴射參數(shù)(如粒子大小、壓力、噴射角度)來保護(hù)原始材料的完整性。對于表面的細(xì)微紋理和銘文區(qū)域,激光清潔技術(shù)提供了一種非接觸式的清潔方法,能夠精確地去除腐蝕層而不損傷下層材料。化學(xué)清潔方法則涉及使用特定的化學(xué)溶劑和螯合劑,能夠溶解或軟化頑固的腐蝕產(chǎn)物,如堿式碳酸銅和氫氧化銅,從而使其容易被去除。在此過程中,重要的是要精確地控制化學(xué)反應(yīng)的條件,如溶劑的濃度、接觸的時(shí)間和溫度,以確保有效清潔的同時(shí),對原始材料的損害達(dá)到最小化。在使用化學(xué)方法時(shí),也需考慮到溶劑的選擇對環(huán)境和操作者安全性的影響。此外,清潔后的表面需進(jìn)行穩(wěn)定化處理,防止再次腐蝕,通常涉及應(yīng)用緩蝕劑或保護(hù)涂層。

3.結(jié)構(gòu)修復(fù)

春秋列鼎的結(jié)構(gòu)修復(fù)是一項(xiàng)精細(xì)且復(fù)雜的工作,關(guān)鍵在于恢復(fù)其物理完整性和功能性,同時(shí)盡量保持它的歷史真實(shí)性和文化價(jià)值。結(jié)構(gòu)修復(fù)主要包括焊接、粘接技術(shù)修復(fù)裂縫和斷裂,選用與原材料相似的材料來保持一致性,以及運(yùn)用微焊技術(shù)減少熱應(yīng)力對原材料的影響等內(nèi)容。

對于裂縫和斷裂的修復(fù),焊接和粘接技術(shù)是常用的方法。焊接適用于較大的結(jié)構(gòu)性損傷,能夠提供較強(qiáng)的機(jī)械連接。在焊接過程中,選用與春秋列鼎青銅材料相近的填充材料至關(guān)重要,以確保焊縫區(qū)域的化學(xué)和物理特性與原始材料相似。粘接則適用于較小的裂縫或脫落部分,通過使用與青銅化學(xué)性質(zhì)相容的粘合劑,可以實(shí)現(xiàn)較為細(xì)膩和不顯眼的修復(fù)效果。

選用與原材料相似的材料進(jìn)行修復(fù),是確保修復(fù)后春秋列鼎保持原有外觀和性質(zhì)的關(guān)鍵。這不僅涉及色澤和質(zhì)地的匹配,還包括材料的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)的相似性,以便于修復(fù)后的青銅器在環(huán)境中表現(xiàn)出與原件相同的耐久性等。

4.表面穩(wěn)定化處理

春秋列鼎修復(fù)過程中的表面穩(wěn)定化處理,是保護(hù)修復(fù)成果、延長青銅器壽命的重要環(huán)節(jié)。此過程主要包括應(yīng)用穩(wěn)定化處理劑,如苯駢三氮唑(BTA)等緩蝕劑,形成保護(hù)膜,以防止未來的腐蝕。

穩(wěn)定化處理劑的應(yīng)用是為了在青銅器表面形成一層保護(hù)膜,減緩或阻止氧化和進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)。BTA作為一種廣泛應(yīng)用的緩蝕劑,能夠有效地與銅表面結(jié)合,形成一層致密的分子膜,從而抑制銅與環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的直接接觸。在應(yīng)用BTA時(shí),要確保其濃度、pH值以及應(yīng)用方式與青銅材料的性質(zhì)相匹配,以優(yōu)化保護(hù)效果,并避免對青銅本身造成損害。

三、春秋列鼎的修復(fù)實(shí)踐

根據(jù)上述分析,設(shè)計(jì)修復(fù)路線為:檢測分析—清洗—除銹和除氯—緩蝕—穩(wěn)定性檢查—封護(hù)—修復(fù)。筆者在此以滕州市薛國故城發(fā)掘的春秋青銅附耳蹄足蟠螭紋(銘文)列鼎為例,開展春秋列鼎的修復(fù)實(shí)踐。

1.檢測分析

對該列鼎進(jìn)行XRD和SEM分析,確定其腐蝕狀況。XRD分析揭示它的主要腐蝕物為堿式碳酸銅,是銅在含碳酸鹽環(huán)境中腐蝕的典型產(chǎn)物,表明列鼎可能長期暴露于含碳酸物質(zhì)的環(huán)境中。SEM分析則提供了腐蝕層的微觀結(jié)構(gòu)圖像,顯示了腐蝕層的分層和微裂紋,微裂紋可能由環(huán)境溫濕度變化引起的材料應(yīng)力變化導(dǎo)致。此外,通過能量色散光譜(EDS)分析確定了腐蝕層中的化學(xué)元素分布,特別是氯元素的存在,顯示列鼎可能經(jīng)歷了氯化物腐蝕過程,此類腐蝕常見于青銅器長期與含氯鹽環(huán)境接觸,如土壤或海水環(huán)境。因此,該列鼎的腐蝕病害包括碳酸鹽腐蝕和氯化物腐蝕,導(dǎo)致表面形成堿式碳酸銅和氯化銅的腐蝕層,以及材料內(nèi)部的微裂紋。

2.清洗

在清洗春秋青銅附耳蹄足蟠螭紋(銘文)列鼎時(shí),根據(jù)不同的腐蝕病害采用不同的清洗方法。例如,對于列鼎表面的堿式碳酸銅腐蝕層,使用微粒噴射技術(shù),利用精細(xì)的砂粒,在控制的壓力下,輕柔地去除表面的腐蝕產(chǎn)物,尤其是在紋飾和銘文區(qū)域,以保持其細(xì)節(jié)不受損害;對于檢測到的氯化物腐蝕部分,采用化學(xué)清洗方法,使用稀釋的氨水溶液,對氯化銅的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行去除。清洗后,列鼎表面獲得了明顯的改善,腐蝕產(chǎn)物被有效去除,同時(shí)保留了其原始的銘文和紋飾細(xì)節(jié)。

3.除銹和除氯

針對列鼎表面的堿式碳酸銅腐蝕層,選擇使用稀釋的檸檬酸溶液進(jìn)行化學(xué)除銹。檸檬酸能有效地與堿式碳酸銅發(fā)生反應(yīng),將其轉(zhuǎn)化為可溶解的鹽類,從而輕柔地去除腐蝕層,而不對下層的原始銅材料造成損害。一般來說,檸檬酸溶液的配置比例可根據(jù)腐蝕的程度和青銅器的敏感性來調(diào)整。對于春秋列鼎這樣的古代青銅器,應(yīng)使用濃度較低的檸檬酸,濃度通常在2%—5%之間。在處理過程中,嚴(yán)格控制溶液的濃度和接觸時(shí)間,在確保除銹效果的同時(shí),使列鼎的潛在風(fēng)險(xiǎn)最小化。

對于氯化物腐蝕部分,使用氯化鐵螯合劑,如乙二胺四乙酸(EDTA)溶液。在處理前,對列鼎進(jìn)行徹底的表面清潔,去除松散的污垢和塵埃,使用軟毛刷或棉簽,輕輕涂抹0.5 %—1 %的EDTA溶液到列鼎的氯化物腐蝕區(qū)域,等待EDTA溶液在腐蝕區(qū)域作用一段時(shí)間,使EDTA溶液與氯化鐵形成穩(wěn)定的螯合物,從而分解和去除腐蝕產(chǎn)物。隨即,用大量的去離子水徹底沖洗處理過的區(qū)域,以去除所有殘留的EDTA溶液。仔細(xì)檢查處理區(qū)域,確認(rèn)氯化物腐蝕產(chǎn)物已被有效去除。如果必要,可以重復(fù)應(yīng)用EDTA溶液進(jìn)行二次處理。

4.緩蝕

緩蝕修復(fù)階段的關(guān)鍵是應(yīng)用適當(dāng)?shù)木徫g劑來形成保護(hù)膜,有效阻隔腐蝕介質(zhì),從而延緩未來的腐蝕。可采用BTA作為緩蝕劑,根據(jù)列鼎的腐蝕狀況和面積,準(zhǔn)備約0.5%的BTA溶液,溶液需要充分?jǐn)嚢瑁_保BTA完全溶解,再使用軟毛刷或噴霧器均勻地將BTA溶液涂覆在列鼎的整個(gè)表面。在涂覆過程中,確保無溶液滴漏或積聚,以防止在列鼎表面形成不均勻的保護(hù)層。隨即,等待BTA溶液在列鼎表面自然干燥,以確保形成穩(wěn)定的保護(hù)膜。干燥后,檢查列鼎表面,確保緩蝕劑涂覆均勻,無遺漏或過度堆積的區(qū)域。

5.穩(wěn)定性檢查

在列鼎的修復(fù)過程中,穩(wěn)定性檢查是確保修復(fù)質(zhì)量和持久性的重要環(huán)節(jié)。首先,應(yīng)用X射線熒光光譜(XRF)和紅外光譜成像等非破壞性檢測技術(shù),對列鼎進(jìn)行全面的化學(xué)成分和表面涂層分析,識別修復(fù)材料與原材料之間的相容性,確保所用材料不會對原始銅材造成進(jìn)一步損害。其次,利用掃描電子顯微鏡(SEM)分析修復(fù)區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu),特別是粘接和緩蝕處理后的區(qū)域,觀察區(qū)域的材料結(jié)合情況和表面穩(wěn)定性。然后,進(jìn)行腐蝕速率測定,采用電化學(xué)方法如極化電阻測量評估列鼎的腐蝕速率和穩(wěn)定性。最后,進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性測試,對修復(fù)后的列鼎進(jìn)行溫度和濕度循環(huán)試驗(yàn),模擬不同的存儲和展示環(huán)境,確保其在不同條件下的穩(wěn)定性。

6.封護(hù)

選擇微晶蠟作為封護(hù)材料,將微晶蠟加熱至液態(tài),保持在低溫下以避免過熱。使用軟毛刷或棉布輕輕地涂抹融化的微晶蠟至列鼎的表面,特別注意涂抹均勻,避免在紋飾和銘文區(qū)域形成厚重的蠟層。隨即,在室溫下讓微晶蠟自然干燥固化,形成一層均勻透明的保護(hù)膜。在干燥后,檢查整個(gè)列鼎表面,確保蠟層均勻且無遺漏,如有必要,可以對特定區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充處理。完成封護(hù)工作后,進(jìn)行最終的檢查,確保列鼎的整體外觀和細(xì)節(jié)得到妥善保護(hù)。

7.修復(fù)

在材料準(zhǔn)備階段,準(zhǔn)備所需的無紡布、速成銅、銅質(zhì)修補(bǔ)劑、速成鋼和環(huán)氧樹脂等修復(fù)材料,并選擇與列鼎原材料相近的顏色和質(zhì)地的礦物顏料。在補(bǔ)配處理階段,針對列鼎的局部殘缺部位,直接使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行補(bǔ)配。環(huán)氧樹脂由于良好的粘結(jié)性和可塑性,適用于填補(bǔ)小面積的缺損,將環(huán)氧樹脂均勻涂抹在缺損區(qū)域,確保填充材料充分覆蓋,并與原材料平齊。在打磨和平整階段,待環(huán)氧樹脂固化后,使用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨,使補(bǔ)配部位的表面平整,與列鼎的原始表面保持一致。注意在打磨過程中保持輕柔,以防止損害列鼎的原始紋理和細(xì)節(jié)。在做舊處理環(huán)節(jié),采用物理和化學(xué)方法對修復(fù)部位進(jìn)行做舊處理,使新補(bǔ)配的部分與原件的色澤和紋理相協(xié)調(diào),并使用礦物顏料在修復(fù)部位涂抹,以匹配列鼎原始的顏色和外觀。涂抹時(shí)需均勻、細(xì)致,確保色澤自然過渡。在完成做舊處理后,對整個(gè)列鼎進(jìn)行仔細(xì)檢查,確保修復(fù)部位與原件在視覺上的和諧統(tǒng)一。同時(shí),根據(jù)需要對某些區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和完善,以確保修復(fù)效果的自然和諧。

本文通過對春秋列鼎腐蝕原因的深入分析和針對性的修復(fù)方法探索,為春秋列鼎乃至類似青銅文物的保護(hù)工作提供了重要的理論支撐和實(shí)踐指南。實(shí)踐案例表明,將傳統(tǒng)修復(fù)工藝與現(xiàn)代科技相結(jié)合,不僅能夠有效恢復(fù)文物的物理完整性,而且能夠保持其歷史和文化價(jià)值。未來的文物保護(hù)工作需不斷創(chuàng)新和發(fā)展多元化的修復(fù)技術(shù),以更好地保護(hù)和傳承人類寶貴的文化遺產(chǎn)。

參考文獻(xiàn):

[1]王炯.天水市博物館藏春秋蟠螭紋銅鼎銹蝕產(chǎn)物初步研究[J].東方收藏,2022(09):88-90.

[2]趙宇.淺析青銅鼎與列鼎制度的若干相關(guān)問題[J].文物鑒定與鑒賞,2017(01):84-87.

作者簡介:

任水霞(1973—),女,漢族,山東濟(jì)南人。大學(xué)本科,文博館員,研究方向:博物館藏品管理。

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