青銅器使用化學(xué)緩蝕劑的應(yīng)用探討及除銹方法

折飛霞

[摘要]青銅器文物具有很高的歷史價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。青銅器長年累月埋藏于地下及出土后受到環(huán)境影響，很容易受到腐蝕。本文分析了青銅器腐蝕的主要原因，井提出對(duì)青銅器進(jìn)行一系列的青銅器文物保護(hù)對(duì)化學(xué)緩蝕劑的應(yīng)用和多種除銹方法。

[關(guān)鍵詞]青銅器 文物保護(hù) 化學(xué)緩蝕劑

青銅器文物在出土之前，在地下埋藏了幾千年，會(huì)受到各種不同程度的損壞，發(fā)掘之后也會(huì)受到現(xiàn)在環(huán)境的影響。青銅器一旦染上了青銅病，病毒如果大肆地蔓延和發(fā)展，就很難得到有效的控制。如果青銅器腐蝕，就會(huì)造成青銅器表面的銘文與圖案等十分重要的歷史信息遭到破壞，文物的價(jià)值也遭到一定的損害。嚴(yán)重時(shí)還能使青銅器發(fā)生潰爛，以致解體。因此，需要深入研究青銅器遭到腐蝕的原因，并且要對(duì)青銅器這種文物進(jìn)行有效的保護(hù)，這是一項(xiàng)亟待解決的問題。

一、青銅器文物的腐蝕

目前，我國國內(nèi)對(duì)青銅器腐蝕研究的方法主要有化學(xué)法、光譜法等。化學(xué)法不僅能夠研究青銅器中的腐蝕物，還可以揭示青銅器的整個(gè)腐蝕過程。電化法屬于化學(xué)法的一種，主要是通過極化曲線和化學(xué)阻抗對(duì)青銅器銹層的基本損害進(jìn)行一定的研究。青銅器的腐蝕與青銅器器物所處的環(huán)境有著直接的關(guān)系，如土壤的酸堿程度，溶解鹽類，土壤中的細(xì)菌和水分還與大氣中的氧氣和臭氧、一氧化碳等有著密切的關(guān)系。近面海域中的鹽霧與工業(yè)區(qū)產(chǎn)生的大量的有害氣體，與器物本身的基本組成部分密切相關(guān)。例如，含錫量高的青銅器物，表層錫能被氧化成氧化錫，形成一層堅(jiān)硬并且光滑的銹膜，這層膜能全面保護(hù)青銅器受到進(jìn)一步的腐蝕。由于很多青銅器是銅制品與錫、鉛的三元合金體，在每一個(gè)微區(qū)中具有各種不同的電位，電位組成微電池。青銅器在潮濕的、鹽堿程度比較高的土壤中，很容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)腐蝕。因此，在不同的時(shí)代和地區(qū)，由于青銅器的成分的不同，造成青銅器的腐蝕程度和經(jīng)過腐蝕后的顏色表現(xiàn)出很大的差異（見圖1）。

二、化學(xué)緩蝕劑的應(yīng)用研究

1.緩蝕劑的作用

緩蝕劑作用在青銅器的表面，主要的作用過程是：吸附在青銅器的金屬表面，進(jìn)而在青銅器表面形成銅離子。在銅離子表面加上緩蝕劑，進(jìn)一步形成高聚物膜。這層高聚物膜把裸露在外界的銅離子包裹起來，可以防止內(nèi)部金屬銅制品發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象（見圖2）。

2.腐蝕劑分子的構(gòu)成

一般來說，腐蝕劑分子在與金屬共同作用下，中心成分主要是氮原子和氧原子等雜原子。通過雜原子與碳原子之間的作用，進(jìn)而影響到青銅器與緩蝕劑之間的相互作用。

3.緩蝕劑分子的構(gòu)成

在一般情況下，緩蝕劑分子與金屬發(fā)生作用之后，中心部分是氮原子與氧原子記憶硫原子等雜原子。雜原子與碳原子發(fā)生作用，影響到腐蝕劑與金屬的關(guān)系。因此，更要詳細(xì)分析緩蝕劑中的雜原子與碳原子，才能研究出緩蝕劑與青銅器之間的作用原理。了解到兩者之間的差異性，才能增加青銅器研究的復(fù)雜性。并且通過優(yōu)化緩蝕劑分子的結(jié)構(gòu)之后發(fā)現(xiàn)，這類分子屬于平面型結(jié)構(gòu)。

4.緩蝕劑中的雜原子的電荷密度

緩蝕劑與青銅器發(fā)生作用時(shí)，由于緩蝕劑中雜原子的密度比較高，就更容易產(chǎn)生靜電荷。然后靜電荷產(chǎn)生的電子才能進(jìn)入到銅離子的軌道中，就會(huì)導(dǎo)致青銅器的腐蝕程度較高。根據(jù)緩蝕劑中雜原子的電荷密度，才能更好地確定緩蝕劑的緩蝕能力。因此，緩蝕劑中的雜原子的氮?dú)夂脱鯕猓芏戎涤姓?fù)之分。如果電荷密度是正值主要指，在該原子與其他的原子相比，含量少的靜電荷。如果電荷的密度是負(fù)值，該原子與其他的原子相比，其中靜電荷的含量相對(duì)比較多。

三、青銅器的除銹方法

青銅器的全面腐蝕指的是在整個(gè)青銅器的表面全部發(fā)生腐蝕的過程。這種腐蝕過程可以是均勻腐蝕，也可以是不均勻的腐蝕過程（見圖1、圖3）。青銅器在遇到腐蝕時(shí)的除銹方法主要有以下幾種：

1.物理除銹法

物理除銹法是一種表面除銹的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能把器物中的有害銹去除掉，但除銹的工藝很難把握。如果把握不好除銹工藝，就容易造成器物本身的損傷。

2.機(jī)械法除銹

通過使用錘子和鑿子等工具，把暴露在青銅器表面的粉狀銹和在青銅器上面掩蓋的灰色的氧化物，細(xì)心地進(jìn)行剔除，掃去表面的雜物。這種方法雖然不能根除有害銹，卻是一種不能缺少的方法。除銹過程要?jiǎng)幼魇炀?、輕巧，不能有任何刮痕現(xiàn)象。

3.超聲波除銹法

超聲波能產(chǎn)生一定的單向力，當(dāng)被超聲波擊中的物體，物體的尺寸大小無限量地接近超聲波的長度，就會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象，通過共振產(chǎn)生較高的壓力。這類高壓力能夠把附著在青銅器表面的腐蝕物去除掉。

4.激發(fā)除銹法

通過激光機(jī)發(fā)射出來的激光束，能瞬間產(chǎn)生較高的能量。能量能夠使青銅器表面的溫度迅速升高，產(chǎn)生光熱效應(yīng)，使銹化物溶解之后遠(yuǎn)離物體。這種方法目前還在研究中，還不夠成熟，并不適合在大范圍內(nèi)徹底清除粉狀銹。

5.化學(xué)除銹法

化學(xué)除銹法主要是通過使用配置的化學(xué)劑來除去青銅器表面的銹跡。把帶有有害銹的青銅器與大面積的化學(xué)劑接觸之后，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。這種方法可以清除青銅器表面的有害銹。

6.水洗法

將受到腐蝕的青銅器直接放置在離子水或者是蒸餾水中進(jìn)行洗滌，可以有效清除青銅器表面的污垢，同時(shí)也能溶解青銅器的復(fù)式層中溶解的無機(jī)鹽。與此同時(shí)，再通過冷熱蒸餾水反復(fù)清潔青銅器表面數(shù)次。用這種方法處理青銅器中的腐蝕，能夠立即進(jìn)行干燥，有效地減少水分對(duì)青銅器造成進(jìn)一步的危害。

7.藥物法

可以使用倍半碳酸鈉長時(shí)間浸泡青銅器，直到青銅器表面呈現(xiàn)出綠色為止。還可以通過氧化氫的方法，把過氧化氫當(dāng)成一種氧化劑，把青銅器表面上的氧化物去掉。在這個(gè)處理過程中只需要把剩余的過氧化氫稍微加熱就可以全部進(jìn)行分解。這種方法只適合于處理浮在器物表面上的有害銹。

8.電化學(xué)還原法

這種方法只是局部去除局部腐蝕物。青銅器通過電還原法進(jìn)行處理，就能去掉青銅器中的全部腐蝕層。只有去掉了腐蝕層，才能使青銅器具有珍貴的價(jià)值。電化還原法常用到的金屬還原劑主要是鋅和鋁，把這類金屬物質(zhì)點(diǎn)解之后的溶液為氫氧化鈉，這種方法對(duì)青銅器的局部花紋和銘文的除銹效果更有效。

9.緩蝕劑保護(hù)法

隨著我國化工業(yè)的迅速發(fā)展，石油行業(yè)也在快速發(fā)展，緩蝕劑在這些領(lǐng)域中取得了快速的發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用在這些領(lǐng)域。文物保護(hù)工作者們要把這些領(lǐng)域中的緩蝕劑應(yīng)用到青銅文物的保護(hù)工作當(dāng)中，并且還要選擇出合理的、對(duì)青銅器有一定的保護(hù)和抑制作用的緩蝕劑，減少青銅器的腐蝕。

四、結(jié)語

對(duì)于青銅器來說，環(huán)境因素是影響到青銅器文物壽命長短的一個(gè)非常重要的因素。不同的環(huán)境條件，使用性質(zhì)不同的緩蝕劑，顯得尤為重要。有關(guān)的專業(yè)人員如何才能開發(fā)出緩蝕效果最好，并且緩蝕性能更加優(yōu)良的新型緩蝕劑，全面延長青銅文物的壽命，還要完全符合文物的鑒賞要求，具有十分重要的意義。這也是我國文物保護(hù)工作者們的一項(xiàng)重要的課題。