出土青铜器的锈蚀因素及其防护方法探讨

陈志芬

摘 要：该文从青铜器锈蚀的主要成分和锈蚀因素出发，阐述了产生锈蚀的机理和过程，并以此提出了修复锈蚀和预防保护青铜器锈蚀的措施，以期起到一定的参考作用。

关键词：出土青铜器 锈蚀因素 修复 防护

中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（b）-0234-01

目前，很多馆藏青铜器都出现了锈蚀的情况，这些出土青铜器的锈蚀过程较为复杂，不是简单的一个化学反应可以解释的，在参考前人对青铜器文物保护工作的基础上，结合锈蚀机理，需要出土青铜器文物保护工作者挖掘更多修复和保护青铜器免遭锈蚀侵害的方法。

1 青铜器和其锈蚀的主要成分及锈蚀因素

1.1 青铜器和青铜器锈蚀的组成、化学成分和性质

青铜器的锈蚀不仅包括了铜锈，还包括了其中不同杂质产生的锈，以及土壤中矿物质产生的锈。一般较为常见的青铜器锈蚀包括绿色锈蚀[Cu2（OH）2CO3]，蓝色锈蚀[CuSO4·5H2O]，红色锈蚀[Cu2O]，黑色锈蚀[CuO]等，一些青铜器也会出现多种锈蚀同时出现的情况。多成分的青铜器还会出现SnO2和PbO等锡、铅的锈蚀，导致青铜器锈蚀表现为层状或粉状。

1.2 出现锈蚀的因素

出土青铜器出现锈蚀，受周围环境影响包括湿度、温度、化学环境影响等因素制约。出土青铜器在相对湿度环境大于98%的情况下，其表层CuCl极易产生粉状锈蚀，随着相对湿度比例的降低，青铜器出现粉状锈蚀的时间被延迟，但仍不能避免锈蚀的出现。除去湿度影响，青铜器所处的温度和化学 条件也是锈蚀出现的主要因素，温度决定着青铜器锈蚀出现的速度。而化学环境较容易使之发生电化学反应如青铜器于周围空气中的CO2、SO2、O2、H2O等反应，增加了青铜器在地下已存在锈蚀的酸性，造成出土后青铜器锈蚀现象的进一步严重化[1]。

2 青铜器锈蚀过程的反应机理

2.1 环境因素的影响

出土的青铜文物，自身已经有了一定程度的锈蚀现象，锈蚀状况并不严重。当青铜器出土后，一些对锈蚀产生有危害的气体如二氧化碳、氧气、二氧化硫等加快了青铜器锈蚀的速度，并且受周围环境的湿度、温度、pH值等影响，青铜器锈蚀程度会尽一步扩大，细菌、可溶性盐的比例增多，导致青铜器锈蚀产生的机率加大。

2.2 化学腐蚀形成铜锈的主要过程

出土青铜器受不同土壤环境影响，在出土后会带有厚厚的锈层，一般最内层是青铜器的青铜金属本体，再向外是铜的氧化物或矿物盐，如CuC1、CuC12·3Cu（OH）2、Cu2O、Cu2（OH）2CO3等。化学腐蚀形成的铜锈以含有氯离子的锈蚀危害最重，极易造成青铜器锈蚀的扩大。

2.3 电化学腐蚀形成铜锈的主要过程

出土青铜器电化学腐蚀的原因：合金材质造成青铜器内原电池反应的产生；青铜器内的金属成分和分布不均衡，易在潮湿环境下出现水膜，出现电解质溶液从而发生原电池反应；青铜器内的杂质会引起电位差而出现锈蚀；已有锈蚀的受周围环境的影响会从平衡状态转为继续反应的状态，腐蚀加重。电化学腐蚀如PbO-Pb为正电极，Sn-Sn2+为负电极，电池反应式为：

PbO+Sn+H2O+2C1-═Pb+SnC12+2OH-

2.4 出现锈蚀的机理浅析

青铜器锈蚀的机理较为复杂，含不同杂质的青铜会形成许多的电位差和微电池，故对其机理的讨论一般以铜的锈蚀机理进行。若青铜器在不含氯的情况下，锈蚀机理为

4 Cu（s）+O2→2Cu2O

干燥环境下，Cu2O可以阻止青铜器的进一步氧化，若在水蒸气和CO2条件下，Cu2O+CO2+O2+H2O→Cu2[（OH）2CO3]

在含氯的情况下，青铜器已有的锈蚀会进一步腐蚀，如氯化亚铜的形成等。当出土青铜器处于潮湿环境下时，氯化亚铜会与水反应

2CuCl+H2O═Cu2O+2HCl

进一步反应为已生成的盐酸会与铜锈发生反应，

CuCO3·Cu（OH）2+4HC1=2CuC12+3H2O+CO2

Cu2O+2HCl=CuCl2+H2O

若出土青铜器的锈蚀中已经含有氯化铜，则其会同空气中的水分、氧气发生反应

4CuCl+4H2O+O2=CuC12·3Cu（OH）2+2HC1

若青铜器暴露在空气中，其锈蚀过程中产生的HC1会挥发到空气中，从而对周围其他的青铜器造成进一步的锈蚀。

3 出土青铜器的锈蚀修复与防护方法

3.1 修复

3.1.1 物理去锈法

物理去锈一般使用机械去锈方法。主要借助于一套精致的金属工具等进行手工去锈，使用蒸馏水和去离子水洗掉锈蚀中的Cl-，再借助超声波—— 共振原理震掉青铜器上的锈蚀物达到去锈效果，或者采用激光产生的光热效应使锈蚀于本体分离从而去锈。

3.1.2 化学去锈法

（1）倍半碳酸钠浸泡法

使用NaHCO3·Na2CO3·2H2O去锈是目前较为广泛且安全的化学去锈方法，倍半碳酸钠作为一种弱碱性的缓冲溶液，使用5%浸泡液利用其CO32-将CuC1转化为碱式碳酸铜，让青铜器能够保存更久。

（2）氧化银局部封闭法

该法将Ag2O和C2H5OH调制成糊状，抹在青铜器的锈蚀上，在潮湿条件下Ag2O同氯化物如CuCl，会形成氯化银的膜状物，达到将锈蚀部分封闭起来的目的。该法适用于斑点状、粉状锈，且颜色与其他锈蚀颜色相近，但不适合大面积处理。

（3）缓蚀保护法

采用苯并三氮唑（C6H4N2·NH））与铜或铜盐反应形成稳定的配位化合物，在青铜器的表层形成不溶性的透明保护膜，该膜难以用脱脂溶剂去除，且青铜器外观颜色不改变，但对于含氯的锈蚀处理不理想，且极易受热升华，不可长久保存[2]。

2Cu+O2+4C6H4N2·NH=2（C6H4N2·N）2Cu+2H2O

3.2 防腐与保护

出土青铜器的锈蚀经过科学技术保护后，还要对其进行防腐保护，在青铜器表面涂抹透明的抗化学腐蚀材料，如将青铜器浸泡在微晶石蜡中，或使用3%的B-72丙酮溶液涂刷在青铜器表面，使之在青铜器外部形成附着力强的薄膜。

4 结语

综上所述，对于出土青铜器的修复和保护工作目前已有了进一步的发展，相信会有更加先进稳妥的保护措施出现，使我国青铜器修复预防事业再上一层楼。

参考文献

[1] 钟家让.出土青铜器的锈蚀因素及其防护研究[J].山西大学学报，2004（1）.

[2] 恽小钢.浅论馆藏青铜器的修复与保护、鉴藏[J].文物保护与考古科学，2007（3）.endprint