青铜器修复

青铜器的材料

        金属铜在大自然中是单独存在,或者与砷结伴出现的。早在石器时代铜就被加工成形应用,这是确定无疑的。众所周知那时就有小铜珠、细铜丝和铜丝螺旋,还已经用天然铜锻打成小型工具或短剑。

        而且人们也很早就从铜矿中炼出铜来,例如伊朗、美索不达来亚、希腊、南斯拉夫、巴基斯坦和土耳其在公元前四世纪就肯定有了铜制工具。关于最初发现从石头中制取金属(从铜矿中炼出铜)的地区的讨论,说法多种多样,涉及面很广,这里就不提及了。

        金属的混合物叫做合金。开始时人们只应用或者制作纯铜,或含有天然杂质的铜(大多含1%以下砷、锑、银,也有含镍的),后来发现在铜里添加砷的矿物质有好色效果:含砷量多的铜要硬的多,结果使许多工具更具优越性。由于加砷改善了铜的性能,接着便搀了锡,结果形成了这个新材料——青铜,至少应用了一千年。

        铜虽然比较软,但不能浇筑,因为它的吸氧性特别强,这种铸件多泡,所以同基本上是经过捶打,即锻造来变形的。而加了砷青铜和加了锡青铜这两种同就硬的多了,很适宜用他们来浇铸,另外也可以加以锻造。在青铜中加些铅,会显著改善它的浇铸性能。  

 

青铜的氧化

        在空气或土壤中,天然和人工形成的物质作用于青铜器,使其渐渐氧化。

        雨水会溶解大自然中的氧气、二氧化碳和空气水分,溶解任何动物呼出的二氧化碳、二氧化硫和硫化氢。而跟雨水一样,大自然中的氧气、二氧化碳和空气水分也具有腐蚀性。加上还有食盐和海里、地下水中含有的其他盐类,都一起侵蚀着铜合金。同的氧化口各种形式,在水中形成南溶解或者不溶解的化合物,主要形成下列化合物:

氧化物:          氧化亚铜           红色             赤铜             

                  一氧化铜          黑色              黑铜

碳酸盐:          碱式碳酸铜         绿色              孔雀石

                 碱式碳酸铜          蓝色              蓝铜

硫化物:          硫化亚铜           黑灰至褐色         辉铜

                  硫化铜             蓝色              铜蓝

氯化物:          绿化亚铜            无色              铜盐

还形成了一些稀有氯化物,即盐类,所有这些物质成为绿锈残留在青铜上。

绿化铜和蓝色的硫化铜虽然也形成了,但因为他们有水溶性,所以被水冲掉了。

        青铜中还有锡,锡在下雨时往往氧化成白灰色的二氧化锡——锡石,它因为不溶于水,所以也留在绿锈中。

        青铜器上绿锈的图像:在仍然完好无损的青铜芯上有一层红色的氧化亚铜,在这上面是黑色的一氧化碳,再上面是绿色的碱性碳酸铜——孔雀石。无色蜡状的氯化亚铜往往横穿从青铜芯到绿锈表面的各层,一直延伸到绿锈表面,在表面层中有加了孔雀石跟土粘结在一起,在此中间均匀分布着灰白色二氧化硒。

        古青铜器当初的原始表面一般位于红色氧化铜之上的黑色一氧化铜之中,当然在绿色的孔雀石层中也肯定会有。

青铜器的腐蚀图像总是有些各不相同,这取决于许多因素:

        青铜往往被无机物质包围着,直接接触青铜的其他金属加速了对接邻青铜的破坏,或者其延缓破坏的作用。这一现象是根据下列化学原理发生的:当两种金属接触时,非贵金属先溶解,而贵金属仍保持稳定,处于金属状态,说得更确切些,甚至还容易被还原到金属状态中去。

        对于出土文物来说,包围着的土按其化学性质不同而起着不同的作用。

1. 酸性土因为含有许多石英砂等等,或者呈沼泽湿的泥泞状态,因此几乎将铜和锡等速的溶解;而含钙等等的碱性土几乎不溶解锡,但侵蚀铜。这些包围着的土几乎总是或紧或松的贴附在出土文物上。 

2.有机物质,例如木质或纺织物,虽然对腐蚀的影响很小,但是这些残物往往“烤贴”在绿锈上。

3.地下水所含有的促腐蚀气体和盐类分别各不相同,随着时间的推移,地下水也会发生变化,结果在原生曾上长了另一类生绿锈层。以同样的方式,再所存留的金属中还会产生特殊的侵析物,即各种元素的积聚物。

4.同样,如果青铜器在入土前受过高温的话,腐蚀过程会更明显。

5.最后,青铜器还按其化学成分不同受到不同程度的腐蚀。

6.另外,还有地下水中的石灰或氧化铁会导致形成烧结物;土壤压力、墓顶坠落、刀木或发掘方法不当也会引起文物变形或毁坏。

 

抢救保护的方法

        在发现青铜器时,就尽量小心谨慎的将其发掘出来,它们往往已经损坏得很厉害了,到了碎片脱落的程度。在特殊情况下,甚至需将青铜器连同周围的土一起包起来运走,包的时候用石膏绷带或者类似的加固物绑成结实的一块,是他便于运走,便于在修复室进行“发掘”。不仅发掘者,而且修复者均需注意对发掘出的,既等待修复的文物作确凿的记载和编目。出了详细著名发现地外,还至少应该表上墓号、在墓中的位置和出土文物号,以便今后对该文物进行考古科学分析。在抢救运会的文物是不应把其他杂物包进去,因为在修复室里进行发掘之前要对出土物作X射线透视,透视会使修复者的工作变得容易些。但是如果混有建筑钢结构之类的东西,就会使X射线照片复杂化了,就很难使人弄清楚了。另外,千万不要去刷青铜出土物,因为这样有可能把纺织物残片、残木片、焊料残物、油漆或薄薄的金属涂层也被刷掉。

        注意应在温度和空气湿度无太大变化的封闭仓库里存放出土青铜器。另外在存放期间要再三察看青铜器:因为倘若出土物中氯化物含量很高,加上有足够的氧气和空气水分,出土物会在短短几个月腐蚀坏,结果就再也弄不清他的原始形态,用土或者装饰了。

 

修复                                                 

        青铜器上有各种各样的绿锈,并包有泥土。应首先用干毛刷尽可能的刷去泥土。如果青铜器的裂缝看不大清楚,则易做X射线透视。透视在瓶装毁坏的出土物是会指示出将会出现的困难,它可以帮助确定文物的用途,以便在修复时相应的采取措施,它还能够指示出隐藏在土和绿锈中的青铜细粒片。最主要的是X射线照片可以告诉你青铜器在泥包中的准确的位置,绿锈在什么地方终止,原始表面在哪里开始。剩余的泥土和最外面的绿锈层最好用压缩空气传动的透平活用和一个吊挂式电钻相连接的旋铣刀来清除掉。其他绿锈层可用超声波振荡器的震尖去除掉。然后要由有经验的修复者凭借自己指尖的触感了,为了去除于原始表面上的绿锈层,得用硬钢刀具。除了配备有基本的三角刮刀和两八呈不同宽度的圆头的针形挂刀外,修复者还要根据修复品的形状配备其他刀具。

        在修复者作进一步修复之前,必须详细做好文物状况记载。对绿锈和最先能够确定下来的文物形状及其大小的说明,将便利今后把文物归类和分析,并且有助于避免文物之间相互混淆拿错。

        最后一层紧靠原始表面的绿锈层,现在用刮刀刮掉,这要在双目镜——类似显微镜的5—30倍放大镜下的大视场中进行,并且注意密度、空隙度、硬度和颜色的细微差别。在用旋铣刀、超声波振荡器和各种刮器去除绿锈时,最好始终伴有吸尘器吸尘,因为长时间吸各种铜盐,人体必定会中毒。

        此后,文物表面一般呈黑、褐、红色。有些地方或许还会看到无色至灰色的蜡状氯化亚铜,这应尽可能完全去掉。这样很重要,因为氯化亚铜要是遗留在青铜器上,它会继续毁坏文物。氯化亚铜跟水和氧气反应,除了形成氧化亚铜外,还形成浅绿色粉状的碱式绿化铜和盐酸,它们会跟铜形成新的氯化亚铜。因此,必须要清除净氯化亚铜。

        氧化亚铜不可以通过机械方法来清除,也不能用某种溶剂来溶析出来。可以通过点化学反应从青铜中除掉氯化亚铜:若在某盐溶液中搁置一块非贵金属,它将立即被渡上铜,并在盐溶液中溶解掉自身相同的量,人们称之为点化学反应。

       把青铜器置入湿室中,用锡箔或铝箔裹住青铜件,用琼脂作为青铜件和箔之间的导湿层。若有氯化亚铜时,便会起反应,锡氧化成四氯化锡,锡伯阳华在原先有氯化亚铜的地方形成黑空,在同时,蜡状的氯化亚铜还原为金属铜,在视觉上几乎看不出来。

       在进行完第一次这样的反应之后,要重复处理,直至锡箔保持原状,不再发生氧化为止。

        剥掉最后裹上去的无损锡箔,琼脂与甘油的混合物用水冲洗掉,青铜在通常情况下成稳定态。还可以用下列方法:把剥掉了锡箔的青铜器放在湿室中再搁置几天,以便能确定是否除净了氯化亚铜。若还有剩余,易用100毫升的乙醇溶液中加2—6克的BTA给他做溶析处理。BTA跟氯化亚铜形成一种化合物,这种化合物可以阻止氯化亚铜继续引起腐蚀。

        如果青铜器上有层涂敷物,例如镀金层或油漆层,有时看来必须清除掉嵌在金箔和青铜之间的盐类,即绿锈氧化物,假如多得使金箔有爆裂危险的话,在去除镀金层下面的绿锈时用100毫升中加2—5克的乙二胺四酸二钠盐溶液,因为这种盐不仅溶解氯化物,而且还溶解碳酸盐合同的氯化物。

        在去除油漆层下面的绿锈时,一定要用BTA,而不能用配位铜,因为BTA只把有危害性的氯化物拉进它的加成化合物,而不会溶解碳酸盐和氧化物,因此也不会把油漆溶解掉。在油漆涂层下有过多地氧化物和盐类时,地考虑中和应用配位酮和BTA,先用配位酮,然后再用BTA.

       奥尔甘先生建议使用新制氧化银,因为氧化银与氯化亚铜结合成不溶解的氯化银化合物,它对青铜不再产生危害。如今对与氧化银除锈法的评断不已,因为青铜中加入了银离子,接着形成氯化银留在文物上,这在以后研究用这种方法修复的青铜出土物时可能会得出令人模糊不清的结果来。

        出土青铜器往往很脆弱,因此在刮擦时一定得紧贴在一个衬垫上,以免在刮擦时由于刮擦压力而将文物破碎掉。用经过乙醇或丙酮溶液浸渍的硝化纤维素条带进行临时加固,这很易进行。文物修复完之后,只要用毛刷在条带上涂上乙醇或丙酮,衬垫便可容易被溶脱下来。

        在去除绿锈时,修复者应注意并研究修复品在制造技术上的一切工艺细节,因为在修复工序中可以准确地判断当时应用那些结合技术,如焊接,镶接或浇铸;在哪些装饰技术,如雕刻、镂刻、镶金银以及最后镀金或镀银等等。同样,在清理显露出文物的原始表面时,应尽早确定当时制造工时的使用痕迹及其独特之处。

        至于还没有并合的青铜片块,它们的许多技术细节可在装合之前通过X射线透视做鉴别,这样要容易得多。

        粘合碎片易用环氧树脂,因为这种树脂粘合力极好,可使所有的粘接都很牢固耐久。为此我们使用阿拉地胶AY103家如18—20%的阿拉地胶HY956。应注意较准确地按比例呈出两种组分的重量,因为无论哪一组分超过比例数都会使粘合不能充分固化。

倘若在去除绿锈时要对某些纺织物或木质残物备下资料:那么除了用拍照做成资料外,还易用阿拉地胶M加入阿拉地胶HY956作取证浇铸复制后保存。

填补

        青铜器的腐蚀往往很严重,几乎已经完全矿化,也就是说整个金属都变成了氧化物,碳酸盐和其他盐。这样的矿物结合体很容易碎裂,结果往往形成许多片块,而且有的地方还可以看到已经腐蚀成微粒和粉末了。因此,即使有这样的碎片,也已经无法再粘接上去,更不用说有的碎片被泥土包着,或者说在抢救文物时已经丢失了。在这种情况下,就地进行填补。这一方面是因为要防止文物上的各个碎片继续破裂,就必须最大程度的补成整体的形状,才能使整个文物结实稳固。另一方面还有美观上的原因需要填补:博物馆的参观者,还有考古专家都应能够看到又如古代使用时的那个青铜器,只有这样,它们才能领会和感受到该古物的鉴赏性,用途及其意义所在。

         填补使用经过浸渍的玻璃纤维织物,浸渍济是染上颜色的环氧树脂——阿拉地胶AY103+阿拉地胶HY956,两者重量比为100:20;或者用聚酯树脂如商名为阿克米1000+2-3%硬化剂+0.5%奥尔多帕尔钴促固剂。玻璃纤维织物对于各种机械符合俊又很好的硬度。树脂的时效硬化根据产品不同需要半天至一天的时间,然后每过一天以后即可进行磨光或者说整饰了。若赋予填补件一个跟原件表面应有的类似的表面结构,这样当然颇有好处。这可以通过部分仿制现有的青铜片来实现,即把在现有青铜片上制取的阴膜移到将要进行填补的空缺处就可以了。另一方面在填补时又应注意能达到的效果:行家能够把填补件跟原件区别开来,而博物馆参观者却区别不了,为此还易用油彩给填补件上色。

保护

       在进行完修复和必要的填补之后,一般不必给青铜器加保护敷层,但又往往感觉这样并非绝对保险,所以为了使青铜器获得附加保护,可涂上一层清漆,例如涂上帕拉罗依特B72或者普莱克希佐尔,还可以用微晶蜡代替清漆。不过,微晶蜡虽可很好的保护表面不受继续腐蚀,但也有很大的弱点:它容易积上灰尘,这样就又满足不了美观这一要求了。

建立文献资料

        除了在修复工作开始以前已经给待整文物确定了的一切数据资料以外,还须在整个修复过程中继续不断的立挡积累资料。为此每一件要处理修复的文区一各自有一份处理表格,使修复者不忘记写一切确实必要的基本数据资料,又使它有较详细汇报填写的自由。所有的处理过程都应填写在这份表上,注明材料及浓度、有时候可能有的混合物的布局,详细写清各个组分、装饰方法、粘合件、X射线透视和摄影的照片;同时还应记录下对于当时制造技术工艺的观察包括文物当时的用途以及记录下所观察到的当时的使用痕迹;最后尚需记录清楚文物的下落,即记录下接受负责任的姓名。至于所仿制的各个细节,例如用硅铜橡胶所仿制的正片,要是在以后真正搞清楚该青铜器的用途意义,很可能在修复之后过了许多年时会起重要作用,因此同样要在表格上加以注明。甚至于修复者搞不清楚的那些判断结果,也可能在以后重新评价该出土物是很有价值。

修复用材料及其货源

  •  琼枝,购与化学用品商

  •  聚酯树脂阿克米—马尔摩基特1000(Akemi  Marmorkitt 1000)+硬化剂,德国纽伦堡埃里希·赫恩奇有限公司,邮政信箱610163,地址写:Erich  Hoentsch  Gm6H Postfach 610163, D90451  Number 61;

  •  铝箔,购与家庭用品商

  •  阿拉地胶HY956,第二组粉系列,货源同上。

  •  BTA,购与化学用品商。

  •  二乙胺四乙酸二钠盐,购与化学用品商。

  •  石膏带,购与药店或医学用品商

  •  玻璃纤维织物,购与英特尔玻璃纤维织物有限公司,德国多瑙河畔乌尔姆市索夫林恩街246号;

  •  甘油,购与化学用品商;

  •  微晶蜡,Th.C.特罗姆有限公司产,邮政信箱:620168,地址写:Th.C.Tromm GmbH Postfach 620168, D50735  Koeln 60

  •  消化纤维素,基赛尔和沃尔夫合营有限公司,德国威斯罗黑市奇格尔维森街6号

  •  聚酯树脂帕拉塔尔,催化剂布塔诺克斯,浓度1%的奥尔多帕尔钴促固剂,德国巴登苯胺烧碱股份公司路得维希光塑料厂

  •  甲苯,购与化学用品商

  •  市售混合二甲苯,购与化学用品商

  •  稀薄,里德尔·德 ·海恩股份有限公司,德国塞尔策,温斯托弗尔街10号

 除锈用具

  • 旋铣刀(砂轮、磨光器),购与牙医用品商

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