黄梅县博物馆馆藏青铜器病害调查与分析

    童志军 易泽林

    

    

    

    摘 要：对文物病害的分析评估是文物科学研究的重要一环，也是文物保护的重点研究内容。发现病害、分析病害和防治病害是文物保护工作者处理病害问题的常规步骤。运用现代科学技术的理论、手段、方法分析研究文物，揭示文物内在价值和表象下的变化规律，是文物保护研究的重要前提，也是设计文物保护修复方案的重要依据。本文针对黄梅县博物馆馆藏的61件青铜器，利用相关仪器设备对需保护的文物做全面的“健康检查”，以确定其材质、工艺、微观结构、病害原因、病害机理，给出具体的保护修复建议，确保文物病害得到科学有效的治理，同时尽可能地揭示这批青铜器的隐藏信息，增加其文物价值。

    关键词：馆藏青铜器;病害调查;科技分析;修复

    0 引言

    黄梅县博物馆馆藏青铜器风化破损严重，影响了该批青铜器的保存与展示利用。湖北省文物保护技术中心人员及北京联合大学师生专门对黄梅县博物馆馆藏青铜器病害进行了详细调查。此批馆藏青铜器共61件套，该批器物来源较为复杂，主要为征集和抢救性考古发掘。在地下埋藏多年的商周春秋战国时期的青铜礼器、青铜兵器、青铜车马器，两汉、南北朝及唐宋各时期的铜镜，明代铜佛坐像，清代仿明的香炉及民国时期铜地球仪、温酒器等铜质文物受到地下埋藏环境中各种腐蚀因素的影响，已经发生了严重的锈蚀，加之出土后未及时采取有效的保护措施，导致腐蚀加剧。本文依照《馆藏青铜器病害与图示》（WW/T 0004-2007）调查该批器物的保存现状，为后期文物修复提供基础资料。

    1 青铜器病害调查

    本文依照《馆藏青铜器病害与图示》（WW/T 0004-2007）对该批器物的保存现状展开了详细的调查，发现该批青铜器在入藏时多已严重残破、变形、锈蚀，同时由于历史原因及保藏条件限制，部分文物腐蚀加重。另外，受库房数量及面积限制，青铜器无法做到隔离存放，“点腐蚀”等青铜病害出现了蔓延迹象。受上述因素影响，目前相当一部分青铜器已呈现濒危状态，存在不同程度的点腐蚀、表面硬结物、通体矿化、穿孔等情况，特别是几件极为珍贵的铜器的自然损毁情况极为严重，包括一件商代的提梁卣、一件战国的铜钲、一件六朝的三兽铜镜和一件明代的座式毗卢铜像等，铜器上的铭文和精美的纹饰因锈蚀加剧和破裂严重而难以辨认。

    2 青铜器的科技分析

    2.1 表面显微分析

    为了了解样品的锈层、锈蚀程度、铸造工艺以及修复信息，我们采用便携显微镜对文物的部分锈蚀进行了现场的纤维形貌的观察，形貌图如下：

    通过观察铜器表面微观形貌，可以发现表面锈蚀产物颜色呈多样化，有绿色、蓝色、白色等锈蚀产物，整体的锈蚀产物分为坚硬和疏松两类锈蚀，大部分是较为坚硬的锈蚀产物，如M1-43小口鼎表面绿绣、M1-8鼎盖内部白色锈蚀及M1-33刀刃白色锈蚀等，有瘤状的锈蚀产物，瘤状物部分较为坚硬，如796剑表面瘤状物，内部的锈粉较为疏松，如796剑表面粉状锈。

    2.2 XRF成分分析

    为了了解器物基体和锈蚀等的成分，我们运用便携式X射线荧光仪对器物表面或者残断后露出的内部基体进行了半定量分析。结果见表1。

    测定时采用的是金属模式，氧、氢和碳等较轻元素不能被测出。各个元素含量仅具有相对比较的意义，从中可以看出：检测样品为馆藏文物，除949狮子铜地球仪样品，其他器物铜、锡、铅含量比例为7∶2∶1或6∶3∶1，结合相关研究，铜、锡、铅配比符合东周晚期合金配比;M1∶1铜壶和M1∶49铜斧两件器物，锡含量明显高于铜含量，推测是因为遭到腐蚀，铜比锡优先腐蚀并且流失，所以检测结果出现锡比铜含量高的现象。949狮子铜地球仪为民国传世物，通过现场观察及数据分析，地球仪成分主要为黄铜，且含锌量小于35%，锌能溶于铜内形成单相a，为单相黄铜，塑性好，适于冷热加压加工。751铜簋基体检测出硅和铝元素，推测为埋藏中土壤元素。铜器未检测到Cl-的存在，但并不说明不存在Cl-，一方面可能是检测部位恰好无Cl-，另一方面便携式XRF无标样半定量分析检测限较高，含量低于检测限就不能测出结果。如果存在Cl-，对青铜文物将是很大的威胁，会大大加快腐蚀速度，必须尽快进行粉状锈去除，去掉Cl-。

    2.3 铜器样品锈蚀体的金相显微观察

    751豆：铜与锡以α固溶体和（α+δ）共析體的方式存在，铅以独立相存在，呈颗粒状，部分铅已腐蚀脱落，腐蚀边缘存留少量共析体。通过观察样品的暗场照片，可以发现腐蚀边缘附着红色锈蚀层、蓝色锈蚀层以及白色锈蚀层。通过观察金相，可知样品为浇铸青铜器。

    2.4 偏光显微分析

    材料为M1：2铜壶颈部锈蚀，置于载玻片上并固结在盖玻片下，仪器采用Leica DMLSP偏光显微镜。分析结果见表2。

    通过偏光分析可知，该批器物的腐蚀产物总体有黑色和绿色两种，其中黑色为氧化铜，绿色锈蚀产物基本成分为石绿和石青，有些锈蚀产物在石绿和石青的基础上还有少量的氧化铜或赤铜矿与两者共同存在。锈蚀产物中部分含有蓝色、红色及绿色锈蚀，蓝色锈蚀产物是以蓝铜矿Cu3（OH）2（CO3）2为主，红色是氧化亚铜Cu2O，绿色是孔雀石Cu2CO3（OH）2;同时含有锡石。

    2.5 扫描电镜和能谱分析

    使用HITACHI SUI510扫描电子显微镜对样品进行分析检测，并配合能谱测试其成分。分析结果见表3。

    该样品取自铜鼎的腹部，锈粉呈白绿色，通过检测数据可以看出Si为土壤中的元素，初步推测其为碱式碳酸铜和锡、铅的氧化物的混合产物。

    该样品取自铜盆的腹部，锈粉呈白色，通过检测数据可以看出Al、Si为土壤中的元素，初步推测腐蚀产物为锡的氧化物。

    该批器物的锈蚀产物有绿色、白色、白绿色、蓝绿色、黑色及红色，通过检测分析进一步推测其绿色锈蚀产物可能为碱式碳酸铜，白色腐蚀产物为锡或铅的氧化物，蓝绿色为蓝铜矿或孔雀石，黑色锈蚀产物可能为铜的硫化物，红色锈蚀产物可能为氧化亚铜。该批器物的锈蚀产物大致为这几大类，多数锈蚀产物较为稳定，对器物本体不会造成破坏。结合表面观察和显微分析，有部分锈蚀产物遮蔽了器物的纹饰，不利于后期的展示和研究，因此虽然其为无害锈，但也要去除，对于此类锈蚀产物要在修复的过程中根据具体情况具体分析，有针对性地保留或去除。同时在部分器物上有Cl-的存在，可以对其开展有害锈的去除工作。

    3 病害调查结果及保护修复建议

    通过表面观察和显微观察，并配合偏光显微镜及扫描电镜分析，得出该批青铜器的锈蚀产物分为坚硬和疏松两类锈蚀，大部分为较为坚硬的锈蚀产物，有瘤状的锈蚀产物，瘤状物部分较为坚硬，内部的锈粉较为疏松，故在修复的过程中要有针对性地采取措施去除锈蚀产物。锈蚀产物有黄色、绿色、蓝色、白色等，颜色呈多样化，说明锈蚀物的成分差异较大。蓝色锈蚀产物以蓝铜矿Cu3（OH）2（CO3）2为主，红色是氧化亚铜Cu2O，黑色为硫化铜CuS，绿色是孔雀石Cu2CO3（OH）2，同时结合金相分析的暗场照片可以看出除上述腐蚀产物之外还含有锡石。锈蚀产物主要为蓝铜矿、孔雀石、氧化亚铜、铅或锡的氧化物、碱式碳酸铜、铜的硫化物等相对稳定的锈蚀，但是有的锈蚀覆盖了器物表面纹饰，需要利用物理或化学方法除锈;还有少量青铜器含有Cl-，需要去除有害锈，避免病害进一步加重，危害器物本体;有相当多器物已通体矿化，成为有形无强度的脆弱青铜器，在修复前需要加固。大部分的腐蚀产物为Cu、Mg、Si、Fe，有大量的Si元素，说明土壤对青铜文物腐蚀的影响较大，出土铜器附着的锈蚀较活泼，锈蚀有进一步发展及爆发点腐蚀等铜器病害的可能性，故在修复的过程中要极其注意有害锈的去除。

    从能谱数据中可以进一步得出青铜器以铜锡青铜居多。

    根据对该批铜器的金相显微分析及XRF分析得出：该批铜器主要成分是铜、锡、铅，铜与锡以α固溶体和（α+δ）共析体的方式存在，铅以独立相存在，比例推测为铜6锡3铅1或铜7锡2铅1，个别铜器铅锡含量较高，推测为腐蚀所致，腐蚀边缘处的（α+δ）共析体优先腐蚀。该批青铜器的铅锡含量都较高，故该批青铜器的硬度较高，所以在整形过程中应采用加温整形法，避免整形方法不正确而对器物造成伤害。

    本文得出结论，为确保这些青铜文物具有的重要的文物价值，以及从稳定性和安全性考虑，迫切需要对它们展开科学的修复与保护。