浅谈青铜文物的腐蚀机理论文_韩秋琳

摘要：人类历史上经过了一段漫长的青铜时代，同时留下了大量的青铜文物，但是随着时间的推移、环境的变化，很多青铜文物发生了严重的腐蚀，甚至对文物本体造成了不可逆转的伤害，对青铜文物腐蚀机理的研究可以为青铜器文物的保护修复提供可靠的理论依据。

关键词：青铜文物；腐蚀机理

中国具有悠久的文明历史，这就造就了多种多样的文物，这些文物作为历史遗留下来的重要证据不单是研究古代文化与历史的重要参考资料，同时也是传递古代文明的重要载体。在人类历史上，曾经经历了一段漫长的以青铜制造工具、用具和武器为特征的人类物质文明发展阶段。青铜时代在中国历史上大约处于公元前4000年到公元前1000年之间，这个时代留下了大量的青铜器文物，相较于化学性质稳定的石质文物，青铜文物会随着环境的变化发生锈蚀，并且随着时间的推移，极有可能会进一步腐蚀文物本体，对文物本体造成不可逆的损伤。因此必须对对青铜器腐蚀的机理进行研究，为青铜器的保护修复提供可靠的理论依据和技术支撑。

一、青铜器简介

所谓青铜，指的是在冶炼过程中，将铜与锡或铅等元素，按一定比例熔铸而成的合金，因其以铜为主，并且颜色为青，故称之为青铜。相较于纯铜，青铜的熔点更低，硬度更高，纯铜的熔点为1083℃，如果在冶炼的过程中加入15％的锌，熔点降到960℃。在冶炼的过程中，加入25％的锌，会使熔点降到800℃甚至更低；纯铜的布氏硬度为35，若冶炼过程中加入5％～7％，硬度就增高到60～65，若锡增加到9％～10%，则硬度就达到70到100，用铅代替，同样有降低熔点，提高硬度的作用，在古代的青铜器物中，往往是铜、锡、铅三者的混合合金，比如后母戊鼎，经测定，含铜84.77％，锡11.64％，铅2.79％。更低的熔点使得青铜更容易熔融冶炼，更高的硬度意味着青铜更适宜制作工具、武器、农具等物品，而且融化的青铜在冷却时，体积略有胀大，填充性能好，气孔也少，同样意味着青铜有着较好的铸造性和机械性。因此青铜冶炼技术的发展，标志着社会生产力发展到了一个新的阶段。

二、青铜文物腐蚀机理

要保护好青铜器，必须对青铜器腐蚀的机理进行探讨，以便采取正确有效的保护措施。一般按照腐蚀产生的诱因，分为化学腐蚀和生物腐蚀两大类。

（一）、化学腐蚀

1、铜绿锈蚀

在土壤或潮湿的空气中久置的铜器表面会与二氧化碳、氧气和水发生反应，生成一层铜绿，形成致密的保护层，阻止青铜与氧气及水继续接触，防止青铜器被进一步腐蚀。其锈蚀机理为

2Cu+O2+H2O+CO2CuCO3·Cu(OH)2

这一类锈蚀通常被认为是无害锈，虽然这类锈蚀呈现出古朴典雅的色彩和质感，形成了古代青铜器不独特的风貌，但它也不可避免的对文物本身的光泽纹理和刻饰产生了破坏。

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2、粉状锈蚀

青铜埋藏在地下时，接触到氯化物，因为氯离子半径小容易穿透水膜与铜作用形成氯化亚铜

Cu+ClCuCl+e

氯化亚铜用于水发生反应，生成氯化亚铜和盐酸

2CuCl+H2OCu2O+2HCl

氧化亚铜与氧气水和二氧化碳时，可生成碱式碳酸铜

2Cu2O+O2+2H2O+2CO2CuCO3·2Cu(OH)2

氧化亚铜与水和氧气，加上盐酸，又可转化为碱式氯化铜

2Cu2O+O2+2H2O+2HCl CuCl2·3Cu(OH)2

由于反应所产生的碱式氯化铜是疏松膨胀的成粉状，通常成为粉状锈，氧和水仍可进入，之前氯离子渗透在锈层中间生成的氯化亚铜，又会与水和氧气转化为碱式氯化铜

4CuCl+O2+4H2OCuCl2·3Cu(OH)2+2HCl

这就造成了内部生成粉状做的条件，生成的盐酸遇到共析组织，又使铜转化成氯化亚铜，周而复始直到器物溃烂穿孔。

另外如果文物腐蚀形成的盐酸浓度达到了一定浓度后，铜绿就可以发生分解，使得原先可以保护青铜器的铜绿转变成碱式氯化铜。

CuCO3·2Cu(OH)2+2HClCuCl2·3Cu(OH)2+CO2+H2O

这也使得原先致密的碱式碳酸铜逐渐分解为松散的碱式氯化铜，使形成的致密保护层失效。

（二）生物腐蚀

生物对青铜文物的腐蚀作用，主要由一些真菌引起，金属文物的生物腐蚀和化学腐蚀，相互促进，微生物对青铜文物的腐蚀机理是金属本身失电子发生电化学作用。

CuCu++e或CuCu2++2e

在潮湿的环境中,金属失去电子的速度加快,同时氧气的存在能够有效的接收金属释放的电子,进而转变成负电荷的OH-离子,反应机理如下

2H2O+O2+4e4OH-

微生物在青铜文物上生长繁殖,可以产生大量的代谢有机酸,而OH-离子与有机酸的结合,促使Cu转变成金属离子过程不断进行

OH-+H+H2O

同时有机酸也可以直接结合金属腐蚀释放的电子,同样引起金属文物的腐蚀

2H++2eH2

三、结语

青铜器是古代文物中的一个大类，其所留下来的历史资料对历史研究起到了关键的作用，对青铜器腐蚀机理的研究可以为青铜器的保护修复提供可靠的理论基础，通过对青铜器的保护修复可以增加青铜器文物的寿命以及增加其研究价值。因此在今后的实践中，仍需加强对青铜器文物的腐蚀机理的研究，提高保护修复工作的科学性和合理性。

参考文献

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论文作者:韩秋琳

论文发表刊物:《知识-力量》2018年11月下

论文发表时间:2018/11/2

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