金属文物由于它特殊的物理、化学特性和特殊的功能,在文物中自成体系。它们大多都在保管人员的眼皮底下,发生着明显的腐蚀破坏现象。要对它们进行有效的保护,必须从它们腐蚀破坏的根源、腐蚀破坏的机理研究入手,才可能“对症下药”来进行防治。
本刊编辑/郭静
2011年的藏品腐蚀调查,结果令人触目惊心,(馆藏文物)每年损失数以亿计, 引发了社会对博物馆馆藏藏品保护的极大关注。
馆藏文物腐蚀损失调查工作为文化遗产的科学管理和保护提供了可靠的依据。馆藏文物是文化遗产的重要组成部分,具有重要的历史、艺术、科研价值。为了更好地开展我国文化遗产保护领域科学和技术战略研究工作,2004年,国家文物局统一部署,开始对全国的文物收藏单位进行科学调研--馆藏文物腐蚀损失调查。
这次国家下大力气对全国馆藏文物进行腐蚀损失调查,在一定程度上触动了管理人员保护文物旧有的理念。一切文化遗产都是处在不断消失的进程中,这些文化遗产的安全是每一个博物馆的第一生命, 博物馆必须想尽一切办法留住它们,延缓它们的寿命。
近年来开展的全国馆藏文物腐蚀损失专项调查,是建国以来首次针对国有文物收藏单位进行的此类科学技术基础专项调查。文物向着科学发出呐喊--用什么科技手段来拯救“我”。“馆藏文物腐蚀损失调查”工作,对馆藏文物的损失状况, 特别是珍贵文物的腐蚀危害程度,做了详细的记录,这些都为日后研究、寻找与这些文物相适应的科学保护技术和方法提出了一个新的课题。
文物的自然损坏称为腐蚀,依据文物遭受腐蚀的深浅程度,一般将馆藏文物腐蚀程度规定为四个等级--基本完好:文物无病害,表面无腐蚀产物或有稳定腐蚀产物,文物本体完好;中度腐蚀:腐蚀产物对文物造成较为明显的损伤,占该文物本体10%-50%,或有一定深度,已影响文物外观;重度腐蚀:腐蚀影响到文物本体强度及外观(占该文物本体50%以上), 且腐蚀有发展趋势;濒危:腐蚀严重影响了文物本体强度,如不立即进行修复,文物就有解体、消失的可能。
文物的种类繁多,范围甚广。按照化学成分分类,可以分为金属类文物、无机非金属类文物、有机质文物。包含了人们的衣、食、住、行、科技、文化等多方面的内容。保护好出土文物对研究各历史时期劳动人民的文化、科技、生活特性有重要意义。因此,文物的保护实质上就是对文物负载的花纹、图案、形状、成分及记载的历史事件、人物、科技、文化等的保护,从而使文物有较高的资料价值、珍藏价值和艺术价值。发掘文物,研究其腐蚀环境,做出适当保护,方能让一些“祖传秘方”重放光彩。
金属文物由于它特殊的物理、化学特性和特殊的功能,在文物中自成体系。它们大多都在保管人员的眼皮底下,发生着明显的腐蚀破坏现象。要对它们进行有效的保护,必须从它们腐蚀破坏的根源、腐蚀破坏的机理研究人手,才可能“对症下药”来进行防治。
金属文物的腐蚀
出土文物,经过考古、科学工作者的精心处理,直接入库由博物馆保存即可。文物的腐蚀主要在出土前,由于自然的侵蚀、损坏而破坏文物的原貌。这时,文物多存在于大气、土壤、海水(沉船事件遗留物)中,其腐蚀相当复杂。以金属文物的腐蚀为例,金属文物包括金、银、铜、铁、锡、铅的器皿,大气对它们的腐蚀与大气的成分有关。主要的腐蚀物有硫化物, SO2、SO3、H2S等;氮化物,NO、NO2、NH3、HNO3;氯化物,Cl2、HCl,有机氯化物等。这些因素作用于文物,腐蚀的速度决定于各地域、各时期的湿度、温度、降雨量、日照量等。一般地,在文物上肉眼可见液膜的称为湿大气腐蚀;肉眼难见液膜(实际存在液膜)的称为潮大气腐蚀;无液膜的腐蚀称为干燥大气腐蚀。大气腐蚀的实质是化学腐蚀和微电池腐蚀,最为厉害的当数湿大气腐蚀。
德胜门箭楼铁炮保护前后
埋藏于土壤中的金属文物腐蚀取决于土壤的特性,土壤的多相性、毛细管多孔性、不均匀性和相对固定性等特性,文物在土壤中主要是构成宏电池腐蚀。包括了距离宏电池腐蚀,如横埋在土中铁器构成:铁|土壤(Ⅰ)|土壤(Ⅱ)|铁;局部不均匀性宏电池腐蚀,主要是透水性、透气性引起的,如铜器构成:铜|土壤C(O2)|土壤|C(O2)|铜;埋没深度不同、氧气浓度不一,因而产生边缘效应也可以构成宏电池腐蚀,如:金属(Ⅰ)|土壤| 金属(Ⅱ),等等。
文物的腐蚀主要与环境和文物材质有关,了解其腐蚀机制以便将出土文物保存。
文物的保护
各类文物出土时经去泥、清洗、除锈、防护处理后,入库由博物馆保存。其原则是针对各种材质文物的腐蚀机制,在不影响文物原貌的前提下,最大限度地减小腐蚀的进程。其不足在于不能根本上杜绝文物继续腐蚀,防护层需定期涂刷。
金、银、铜器皿随其腐蚀不同而采用不同的保护方法。金器一般只用2%NaOH 或1%HNO3清洗表面的石灰质、沉积物, 对鎏金金器则用酒石酸钾溶液溶去内层浮起锈,浮起严重者必须在显微镜下手工剔出;银器锈斑中有AgCl、Ag2O、Ag2S 等。严重黑膜者用软布蘸CaCO3-水浆或NH3?H2O-C2H5OH、稀Na2S2O3等擦洗。然后,用浸过10%Pb(OAc)2的绢绸隔绝空气保存在室温下,无H2S、O3的环境中;铜器上铜锈成分较复杂,常包括Cu2O、CuCl、CuCO3、Cu(OH)2、CuCl2?3Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等。用NH3?H2O、碱性甘油(12gNaOH、4mL甘油、100mL水组成)、碱性酒石酸钾钠(5gNaOH、15g酒石酸钾钠、100mL水组成)、H2SO4-K2Cr2O7、六偏磷酸钠、EDTA钠盐等物质中任一种除铜锈。也可用10%NaOH和适量的Zn、Al粉调为糊状敷于锈部位,还原后洗净。
铁器的腐蚀尤其复杂,锈的成分有氧化物硫化物、硫酸盐、磷酸盐等。出土时手工清除大锈块,进一步用10%HOAc(加入0.1~1%的CrO42-、Cr2O72-、PO43-、吡啶、乌洛托品中任一种做缓蚀剂)除锈。如,H3PO435份,丁醇5份,乙醇20份, 对苯二酚1份,水39份组成的除锈剂同时还兼有表面磷化防锈功能。也可用草酸钠、EDTA钠盐、葡萄糖酸钠等有机络合剂除锈。如铁器出土时很脆弱, 则先用30~40%的聚丙烯酸树脂乳液在10~20mmHg下浸渗,固化加固,进行表面处理,其方法有4种:(1)缓蚀保护法:亚硝酸二环己胺10份,碳酸环己胺10份,水5 份,HOAc160份,聚乙烯醇缩丁醛5份调配而成的缓蚀树脂涂刷。(2)磷酸盐保护法: 用10%H3PO4浸泡。(3)鞣酸盐保护法:鞣酸200份,乙醇150mL,水100mL混合液反复涂刷6次。(4)表面封护:经上述任一方法处理后,浸入熔融的微晶石蜡中,不冒泡为止。取出用毛刷沾石墨粉擦去表面蜡质。
锡、铅器皿锈蚀较轻。一般锡器表面呈暗灰色、白色,即SnO、SnO2锈。以Zn、Pb作阳极,10%NaOH作电解质还原即可,同前蜡封处理。铅器表面氧化膜结构细密,同时也是保护层。如要特殊处理,先用1.2mol?L-1HCl浸泡至不冒泡,再用蒸馏水(煮过)浸泡数次,浸入25倍体积的1.2mol?L-1NH4OAc溶液中lh。取出后再用蒸馏水浸泡数次,然后用乙醇、丙酮溶剂干燥,蜡封处理。
出土文物的保护是一项艰巨任务,很多新材料、新技术会很快引用到文物保护上。如:有良好性能的有机硅树脂、14C断代、X-衍射物相分析、扫描电镜、电子探针等已逐渐应用于文物分析、保护上。得以将祖先留下的文明更完善地保存和发展。