金属文物腐蚀

金属文物的腐蚀

摘要：中国古代金属文物不仅种类繁多，而且造型独特、纹饰精美，具有极高的历史价值和艺术价值。但出土的金属文物由于长久埋藏于地下以及出土后存贮条件的限制等原因，使得金属文物面临着严峻的腐蚀问题。本文简要叙述了我国金属文物的腐蚀现状、腐蚀类型及影响腐蚀的因素，深入介绍了青铜器文物的腐蚀机理、腐蚀形态以及保护方法。

关键词：金属文物；青铜器；腐蚀；保护

Corrosion of Metal artifacts

Abstract：Chinese ancient metal artifacts not only variety, but also unique, exquisite ornamentation, with high historical value and artistic value. But unearthed metal artifacts due to long buried in the underground, storage conditions after excavation constraints and other reasons, makes the metal artifacts are facing severe corrosion problems. This paper briefly describes the present situation of our country, metal cultural relics corrosion corrosion types and their influence factors of corrosion, further introduces the corrosion mechanism and corrosion morphology and bronze relics protection method.

Keywords：Metal artifacts ；bronze; corrosion; protection

1.引言

随着考古工作的深入开展,我国大量的金属文物被发掘出来,这些古代金属器具长期深埋于地下,腐蚀复杂,并且与周围环境建立了较为稳定的平衡关系,一旦

被发掘出来,原有的微环境条件发生改变,长期建立的平衡随即被打破,导致文物的进一步腐蚀损坏[1]。

金属文物主要分为青铜器和铁器。青铜器文物出土前往往在地下埋藏了数百年乃至上千年,都会有不同程度的损坏和腐蚀,其中青铜病[2, 3]是危害最大的一类特殊腐蚀现象.青铜器一旦染上青铜病,其蔓延和发展将难以控制,轻则造成青铜器表面的铭文、图案等重要历史考古信息被破坏而使文物价值受到严重损害,重则使器物溃烂穿孔甚至完全解体[4]。由于铁器具有比青铜器更坚硬和更锋利的特点，因此，铁器出现后便逐渐的取代了青铜器，从而使人类社会跨入了先进的铁器时代。在自然环境下，铁器远比青铜器难于保存，因为铁的化学性质较活泼，化学稳定性比铜、铅等金属差，它极易被腐蚀，所以保存完好的铁器比青铜器要少得多[5]。

2.金属文物腐蚀现状

2004年12月初，考古所组织成立了馆藏文物腐蚀损失调查工作组，成员由考古科技实验研究中心和信息资料中心的专业技术人员组成。至2005 年 3 月底已顺利结项，为国家文物局进一步制定文物保护规划方案提供了翔实可靠的资料。调查表明，考古所文物保护基础设施较差，亟待改善。尤其应引起注意的是，青铜器的腐蚀十分严重，危害极强的粉状锈有逐渐增多的趋势，许多珍贵的青铜礼器面临锈蚀的威胁。铁器腐蚀状况最为突出，部分铁器已经损失殆尽。

据不完全统计，湖南省国有文物收藏单位已有46 222 件（套），另有23 万余枚铜钱受到不同程度的腐蚀损害，其中，文物自然损失约占馆藏文物总数的7.8％。在发生腐蚀损失的文物中，尤以纸质品、铜铁器、棉麻织物居多，重度濒危的占损毁文物总数的21％左右。甘肃省41万余件馆藏文物中约有10％受到不同程度的腐蚀损失，情况不容乐观[6]。

3.金属文物的腐蚀类型

按照机理分为：化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀：在非电解质溶液中，金属表面与介质发生化学作用生成化合物，而不产生电流的腐蚀过程。如青铜器和铁器在铸造过程中表面形成的氧化膜，或在干燥的环境中，金属与酒类接触发生的腐蚀。

电化学腐蚀，是指金属与电解质溶液接触发生化学作用，并有电流产生的腐蚀。金属器物在墓葬中，接触土壤，土壤中的水份溶解了无机盐就成了电解质溶液，海水，潮湿的空气也属于这一类，所以，金属器物埋在土中，沉在海里，或保存在大气中，发生的腐蚀，绝大部分是电化学腐蚀。

但在实际生活，化学腐蚀和电化学腐蚀，往往是交织在一起的。

4.影响金属文物腐蚀的因素

4.1大气对金属文物腐蚀的影响

影响金属文物大气腐蚀的因素主要有：大气的湿度、温度、氧气、大气污染物。

相对湿度直接关系着文物表面是否形成水膜以及形成水膜的厚度。由于文物表面对水的吸附性，在大气湿度还没有达到100%时，文物表面就已形成了一定厚度的水膜。在相对湿度足够的情况下，文物表面的水膜会形成有效的离子传递，足以使表面的电化学腐蚀顺利进行，并且腐蚀速度有突然的显著上升。

一般来讲，环境温度升高，反应速度加快，所以将文物置于低温环境下有利于减缓腐蚀速度。然而也要具体问题具体分析，例如在绝对湿度一定时，温度突然显著降低，就会引起相对湿度的大大提高，使文物表面吸附的水膜增厚，可能反而促进电化学腐蚀的进行。

没有氧气和水分存在，金属文物的大气腐蚀很难发生。金属文物的腐蚀主要为氧气去极化过程。大气中存在着大量的氧气，且吸附的水膜相当薄，氧气很容易溶解、扩散至金属文物表面的阴极区，这会使氧的去极化过程进行得甚为顺利，也就是说腐蚀很容易发生。

在纯净的空气中，相对湿度变化（在一定范围内）对金属文物的影响并不十分明显。但倘若大气中含有0.01%SO2时，则在相对湿度达到50%甚至更低时，就会引起严重的锈蚀。污染物如H2S、NH3等虽然在大气中含量很低，但当它们溶入文物表面吸附的水膜中，浓度会变得相当大，这些污染物会引起溶液中H+