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廣東出土先秦時期脆弱青銅器保護修復技術研究

  【中文摘要】廣東地區出土的先秦時期青銅器,許多都腐蝕礦化極爲嚴重,一觸即爛,如不及時進行保護與修復,其後果不堪設想。本文在前期研究和實踐的基礎上,對下一步的技術處理進行了研究,提出了切實可行的方法。
  
  【關鍵詞】脆弱 青銅器 保護修復
  
  Abstract:The Pre-Qin brozens unearthed in Guangdong are seriously corroded, and will be damaged by touching. In that, preservation and respair are necessary without delay. Bases on preliminary studies and practices, this thesis studies the techniques for the next step and prompts practical ways of repair. 
  
  Key words:fragile bronze protection and repair
  
  一、引 言
  
  近期,爲落實廣東省科技廳批準執行的科研課題“嶺南地區出土先秦時期青銅器腐蝕機理與保護修復技術研究”(項目編號:2012B031400009)的實施工作,我們對作爲嶺南地區主要區域的廣東中部及西北部地區出土的先秦時期青銅器情况進行了調查,重點是出土這一時期青銅器較多的雲浮、肇慶、惠州等市。調查的内容包括器物埋藏環境情况、器物出土時情况及現狀、保存條件等,調查的手段主要是現場觀察、樣本采集、詢問情况和資料拍攝等。在調研的基礎上,結合前期的保護修復工作實踐進行研究,爲下一步的技術處理制定切實可行的施工方法。
  
  二、腐蝕程度分類
  
  廣東地區出土的先秦時期青銅器與中原地區出土的同時期青銅器相比,其腐蝕氧化程度大致可分爲五類:第一類是基本没有腐蝕的青銅器,此類青銅器銅質胎體銅性保留較好,表面没有腐蝕氧化層膜,器物表皮仍呈黄澄澄的青銅顔色;第二類是輕度腐蝕的青銅器,此類青銅器的銅質胎體仍保留有較好的銅性,器表因腐蝕氧化而形成有各種顔色的光膜地子層〔1〕,光膜地子層較薄,地子層下没有因腐蝕嚴重而形成礦化層;第三類是較爲嚴重腐蝕的青銅器,此類青銅器的銅質胎體仍保留有一定的銅性,但器物銅胎基體表面因腐蝕氧化而轉變成一層不太厚的礦化層;第四類是嚴重腐蝕的青銅器,此類青銅器的銅質基體因腐蝕氧化大部分都己轉變成礦化物,僅在銅胎基體較厚的礦化層中間仍夾着一層銅性已大部分轉變爲紅褐色或黑褐色的金屬基體;第五類是重度腐蝕的青銅器,此類青銅器的銅質基體己全部腐蝕礦化如泥,有些甚至出土時從泥土中起取都較爲艱難,這類腐蝕程度的青銅器一般都是銅胎較薄的器物。
  
  在這五類腐蝕氧化程度青銅器中以第三、第四和第五類最多,占了所見廣東地區出土先秦時期青銅器的80%左右,如作爲2000年度中國十大考古新發現之一的廣東博羅横嶺山先秦墓地出土的130多件青銅器,就有80%以上存在有這種腐蝕

  圖一 庫房中繼續受到腐蝕破壞的氧化程度的情况,其中許多起取回來的僅是殘件或殘碴。
  
  本文所説的廣東出土先秦時期“脆弱青銅器”,指的就是這五類腐蝕氧化程度青銅器中的第四和第五類。這兩類青銅器的腐蝕氧化程度最爲危險,胎質極其脆弱,一碰就壞,如不及時進行科學的保護和修復處理,並妥善地保管收藏,用不了多長的時間,就會在自然環境中因繼續腐蝕礦化而爛掉,後果不堪設想(圖一)。
  
  三、銹蝕原因分析
  
  青銅器腐蝕的過程是十分復雜,對青銅器腐蝕機理的研究近年來有多項成果,也提出多種觀點,到目前爲止仍没有一個統一的結論,但“青銅器鑄件自身存在的缺陷”和“有害物質的存在”這兩種關於青銅器腐蝕原因的觀點是得到業界基本認可的。廣東地區出土的先秦時期青銅器在腐蝕氧化方面之所以如此之嚴重,除了鑄造工藝方面的模具製作、合金成分配比、熔煉鑄造温度等因素外,器物埋藏所處的環境如泥土成分、干濕和酸碱度等等都具有極爲重要作用,而且極有可能會是腐蝕的主要原因。
  
  圖二 江水中出土表面形成有腐蝕氧化層光膜的青銅戈
  
  據調查所見,廣東地區出土的先秦時期青銅器只有埋藏於泥土中才會出現腐蝕氧化極爲嚴重的情况,而埋藏於内陸江河淡水下河床沙石中没有直接與泥土長期接觸的青銅器,就不會有腐蝕氧化極爲嚴重的狀况。那些出土於内陸江河淡水下河床沙石之中的先秦時期青銅器,銅胎基體保存都相當完好,幾乎没有發生腐蝕破損的情况,僅是銅胎表面生成有一層薄薄的氧化光膜地子層(圖二),個别器物甚至是没有任何的銹蝕現象,器表内外整體呈現着光亮而黄澄澄的青銅色胎體(圖三),某些銅胎保存較好,但器表氧化膜之上附生有薄浮銹的銅器,可能是出於河流靠近岸邊較淺的河床上,這裏河水不深,而且往往是沙石中夾雜着大量從岸邊蹦塌下來的泥土、樹枝、雜物等,這些有薄浮銹的青銅器通常在河流的沙石中不會埋藏得太深,而且,會隨着河水的漲落而時常没入水中或露出水面,又會隨着沙石、泥土的流動而被掩埋或裸露在空間,在這樣的埋藏環境下隨着時間的推移,器物表面就會生長有附加的腐蝕産物—銅銹,但這些銅銹一般都與泥垢銹混合生長,而且比較薄,不會深入器物的銅質基體内,只浮於器表腐蝕氧化光膜上。(圖四) 一些出土於江河岸邊處於水位下較疏鬆泥土中的青銅器,因長期在水與泥土的浸泡下,則會受到較爲嚴重的腐蝕,器物胎體雖仍然保留有較好的銅性基體,但銅胎表面已腐蝕氧化形成薄薄的礦化層(圖五)。
  
  圖三 江水中出土没有任何銹蝕的青銅編鐘
  圖四 江水中出土表面生長有薄浮銹的青銅鼎
  圖五 出土於岸邊地下水較豐富泥土中的青銅盆器表腐蝕形成有礦化層
  
  10多年前,廣東韶關連山縣某山中一條小河流的河床上就曾出土有兩個先秦時期的編鐘(圖六),兩個編鐘的銅胎質體保存較好,器表輕度腐蝕成黑色間灰黑色間銀灰色並帶少量墨緑色的光膜地子層,其中較大的編鐘粘附有少量的泥垢銹及零星的草緑色附着銹,較小的編鐘粘附有少量的泥垢銹及生長有較多的草緑色浮銹,兩個編鐘表面的銹層較浮。我們曾前往出土現場進行調查,編鐘出土於河流中一個轉彎位附近離岸邊約1.5米的河床上,岸邊有塌方的痕迹,估計編鐘原埋於岸邊的山坡上,早年由於山坡大面積塌方而滾入河床,編鐘出土處的河床主要是由沙石與岸邊塌下的泥土及樹枝雜物等堆積而成(圖七),堆積不高,凡是雨天河水就會將其浸没。據説當時河流剛發大水不久,河水將埋藏於河床上兩個套在一起的編鐘冲刷出來而被一群傍晚在河床水邊游泳洗澡玩耍的小孩發現而扒出,器物被取出後,埋藏坑裏仍會有河水滲入,由於説明該對青銅編鐘一直都是較長時間浸泡在河水之中的。數年前,我們曾徵集了數件器物表面生成有不大厚淺褐泛灰色地子光膜礦化層的漢代青銅器,據説該批青銅器出土於肇慶高要西江邊一個採挖水松木(一種用於製作玻璃瓶木塞的樹木)的工地,土質爲含砂較多的沙土,這裏靠近江邊,西江滲入的地下水較多,該批青銅器是長期浸泡在泥水中埋藏被挖出來的。
  
  圖六 連山河流沙石中出水的青銅編鐘及其表面生銹情况
  圖七 人站立處爲編鐘出土地
  
  廣東地區出土的先秦時期青銅器在江河淡水中不會發生較爲嚴重的腐蝕破壞,但在泥土中却會受到嚴重的腐蝕,由此可見對其造成腐蝕破壞的原因肯定是與埋藏的環境有關。衆所周知,廣東是一個山地丘陵多的省份,地處熱帶亞熱帶季風型氣候區,常年温度較高、雨量充沛、光照充足,泥土主要爲紅壤土,紅壤土包括磚紅壤、赤紅壤和紅壤3種,其主要特徵是缺乏碱金屬和碱土金屬(鹽基飽和度低) 而富含鉀、鈉、鈣、鎂、硅、鋁、鐵、鉀、磷等氧化物,紅壤土之所以呈紅色,主要是由於土壤中一些較易溶化於水的化合物會隨着雨水的滲落而流失,而較難溶解於水的鐵、鋁則會積聚下來,由於鐵的游離度較高而使土壤呈紅色。紅壤土的酸碱度爲酸性至强酸性(約PH3.4 ~ 6.5之間) ,歷年來,我們曾先後多次對廣東地區出土有漢代以前青銅器的墓葬填土及隨器物附帶回來的泥土進行酸碱度分析,其PH值基本處於5至6.5之間,呈弱酸性至中酸性。先秦時期青銅器在酸性的泥土中長期與各種有害物質接觸,青銅合金基體就會不斷地被腐蝕礦化,最終把青銅器表面光膜下的合金基體全部腐蝕礦化掉。
  
  青銅器的腐蝕是一個潜移默化、周而復此的過程,那些長期浸泡於尚未受到嚴重污染的江水中的青銅器,一方面由於江水流動作用,器物不會長期固定地與某種有害物質接觸,另一方面由於水的密度相對較高而起到了一定的封閉作用,减少了青銅器與空氣中的氧直接接觸,從而减弱了電化學腐蝕的産生,第三方面就是流動的江水帶動河中的沙石不斷地對青銅器物進行冲刷,或是帶動器物在江沙中翻滚流動,從而起到經常清除器物上有害附着物的打磨作用。所以,那些仍呈現着光亮而黄澄澄青銅色的青銅器,應該是出自於水位較深而且經常流動的河沙之中,而銅胎基體保存較好,器表形成有一層黄緑色或墨緑色或黑色等光亮而薄的氧化光膜地子層的器物,可能會出自於較淺水灘的河床堆積沙石層,原因是埋藏較淺,經常會接觸空氣之故(圖五)。
  
  由於廣東出土先秦時期青銅器的腐蝕與埋藏的泥土有關,所以,檢測分析工作除了要檢測清楚青銅器的金相組織、合金成分、銹蝕産物物相等外,還要檢測清楚腐蝕礦化極爲嚴重的青銅器所埋藏的周邊填土及墓坑泥土情况,包括泥土的物質組成、含水率、電導率、離子溶度、酸碱度等等,其中要重點檢查清楚泥土的成分及其酸性物質是什麽。因爲,腐蝕機理認爲,通常只有在氯化物介入下,青銅器才會發生腐蝕現象,歷年來對廣東出土先秦時期脆弱青銅器上銹蝕産物及周邊埋藏泥土(包括原生土和填土)取樣作氯化物檢測,所檢測的數據中都没有發現氯化物的存在。因此,研究造成廣東地區出土先秦時期青銅器遭受腐蝕破壞的機理,應從能在酸性埋藏環境下對青銅器造成腐蝕破壞的有害物質查找上入手。所以,對器物埋藏土壤的檢測研究應是研究工作的重點。
  
  四、潔除工作
  
  圖八 連泥土一起取回的青銅箭簇
  
  潔除工作主要是包括除銹與除泥兩個方面的工作。從前段時間的調查與考察來看,廣東地區出土的先秦時期脆弱青銅器不管其腐蝕礦化程度如何嚴重,器表光膜層上基本没有附加生長的銹蝕産物,只有個别生長有小量較薄的浮銹,因此,這些脆弱青銅器的潔除工作重點不是除銹問題,而是除泥去垢工作。器物出土時,因腐蝕礦化嚴重而造成銅質胎體的極爲脆弱,現場考古人員未能將粘附在器物上的泥土徹底清除乾净(見圖一),或是爲能完整地將器物起取而連同周邊的泥土起取帶回(圖八),這些粘附在器物上的泥土不但防礙了專業人員對青銅器的研究,也影響了人們對青銅器的觀賞,更不利於青銅器日後的保管收藏與陳列觀賞。
  
  近年來的研究顯示,粘附於青銅器上的泥土,特别是含砂量較多的泥土都屬多孔性物質,具有吸潮的特性,在潮濕的環境中,粘附在青銅器上的酸性紅壤土會將空氣中的水分和氧吸收積聚於微細的孔洞中,隨着土壤中酸性物質的溶入而形成酸性液體,此時,泥土中的有害物質+酸性液體+由鉛、錫、銅混熔而成的青銅合金在有氧加入的情况下,就會産生小電池作用,發生一系列的化學和電化學反應,這種反應大多數都是不利於青銅器的長期保存。因此,要徹底地將其潔除乾净。
  
  潔除青銅器上泥土的方法主要有“浸潤剔除法”、“擦洗法”、“敷貼法”、“浸洗法”、“超聲波儀浸洗法”等等,但要根據器物的腐蝕氧化程度來采用。對於腐蝕氧化極爲嚴重,連包裹着的泥土一起帶回的脆弱青銅器,因器物自身質地鬆軟,因此,不適宜采用藥水或純水(蒸餾水、去離子水) 等液體滲泡的方法來將其剝離清除,否則,會把器物泡壞泡爛。近數十年來,我們根據脆弱青銅器的特點在除泥方法上曾先後做過多種的篩選和嘗試,也取得一定的經驗,主要是采用“浸潤剔除法”,該方法是用玻璃吸管吸無水乙醇或乙醇與蒸餾水均等混合清洗液或丙酮、乙醇與蒸餾水均等混合清洗液直接滴注在泥土中,待泥土鬆軟後再用刀具將其剔除。除泥過程中必要時還需隨時配合滲透加固工作的進行,對青銅器物進行加固。“浸潤剔除法”非常適合於腐蝕礦化極爲嚴重、甚至是已經完全没有銅質基體的脆弱青銅器表面所包裹或粘附着的不大結實泥土、砂石清除處理。我們曾使用濃度爲95%的無水乙醇成功地將兩組出土於羅定背夫山戰國大墓連泥土帶回的青銅箭簇上的泥土清除乾净,從中提取出三種類型共50多件青銅箭鏃。〔2〕這一成功經驗十分值我們在潔除同等腐蝕狀况的廣東地區出土先秦時期脆弱青銅器上泥土時參考。 
  
  五、滲透加固工作
  
  廣東地區出土先秦時期脆弱的青銅器,由於腐蝕礦化嚴重而至使許多器物的銅胎局部或大部分甚至是整體都已没有銅質的存在,我們曾用“體視顯微鏡”對個别器物通過分别放大10~50倍進行觀察,只見其銹蝕部位己疏鬆起粉並呈顆粒狀態,表面凹凸不平,充滿大大小小的裂紋和裂縫,一些裂縫甚至有即將斷裂的狀况(圖九,圖一)。這種腐蝕礦化程度的青銅器極易破碎,不利於日後的研究、收藏和陳列,需要對其進行滲透加固。連泥土一起取回的器物,在除泥過程中,也需要結合滲透加固處理同步進行,才能確保器物能安全地提取出來。
  
  圖九 青銅器表面裂縫
  圖一 充滿大大小小裂縫
  
  滲透加固使用的材料是稀釋後無色透明、粘接力强、韌度高、滲透力好的高分子聚合物膠粘材料,主要有“Paraloid B-72”、“三甲樹脂”、“有機硅樹脂”、“聚胺酯樹脂”、“丙稀酸樹脂”、“環氧樹脂”等。其中的:“Paraloid B-72”是一種聚丙稀酸高分子材料,它由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯共聚而成,不但具有無色、透明、折光性小的優點,而且還具有良好的滲透性和耐候性,同時又屬於溶劑揮發後成膜的典型代表性材料,具有可逆性操作等,所以,是目前國内外文物保護行業主要用來作爲滲透加固的主要材料。
  
  圖一一 高位顯微鏡下可見高分子聚合物已充填滿礦化層的裂縫與裂紋
  
  滲透加固用的高分子聚合物膠粘材料濃度不宜太高,濃度過高的話,高分子聚合物就難以浸透到疏鬆的尤其是緻密結構的腐蝕礦化層深部,而且加固後器物的表面也會産生眩光,經篩選,一般控制在1%~8%之間,將視青銅器物的腐蝕礦化程度和滲透施工的遍數而定,滲透加固後的器物能達到使脆弱胎體既得到加强而器物表面又不會産生弦光就是最佳的材料和濃度。西北大學文博學院的劉成等人在對四川廣漢三星堆博物館收藏的一批出現一觸即掉呈疏鬆狀態的蘭白色“酥粉銹”的青銅器進行浸透加固時,他們選用的是無色透明GR1320有機硅樹脂甲苯溶液,采用低濃度(1%)多次(10遍)滲透的方法進行。〔3〕在前期試驗性保護修復時,我們對廣東博羅横嶺山先秦墓地出土的脆弱青銅矛和青銅戈進行滲透加固時,使用的是“Paraloid B-72”乙醇溶液,濃度分别爲2%和5%,操作時采用多次滲透的方法進行加固,先用2%在裂縫灌注滲入五遍,然後再整體涂掃2%五遍,最後再用5%涂掃一遍,直到“用體視顯微鏡”觀察到高聚物材料己將裂縫的空隙填滿爲止(圖一一)〔4〕。這兩種滲透處理方法都收到較好的加固效果,可供我們在對廣東地區出土先秦時期脆弱青銅器進行滲透加固時使用。
  
  滲透加固常用的施工方法主要有浸泡法和涂淋法兩種。浸泡法是將器物直接浸泡於加固液中,讓加固液充分滲入礦化而疏鬆的銅質胎體裏,從而使疏鬆的胎體膠結起來的做法。在實際施工操作中,滲泡法又可分爲常温常壓滲透加固和加温常壓滲透加固及真空减壓滲透加固三種方法。涂淋法是一種用毛筆飽吸滲透加固液在腐蝕氧化較爲嚴重的青銅器表面進行淋涂,讓其滲入到器物疏鬆的胎體深層,從而使疏鬆的礦化層膠結起來的做法。這幾種滲透加固方法中,從滲透的深度來説,真空减壓滲透加固是一種最爲理想的處理手法,它是利用真空减壓滲透裝置真空乾燥器在密封的環境下將青銅器腐蝕礦化後銅質胎體内的空氣抽出,然後讓加固材料滲入充填於胎體中被排除空氣後的縫隙和孔洞中,凝固後就可以起到膠結的作用。上世紀七十年代中,我們在對廣東地區出土的一些腐蝕礦化較爲嚴重(第三類腐蝕礦化程度)的先秦時期青銅器進行滲透加固時,也曾嘗試使用真空减壓滲透的方法進行,收到較好的加固效果。采用浸泡兼真空减壓的方法讓加固液滲入到器物胎體深層,是腐蝕礦化嚴重青銅器的最好加固方法,但這一方法需要將器物浸泡入溶液中,所以被浸泡物必須要有銅質胎體,而且要掌握好浸泡時間,否則浸泡時間的“度”如掌握不好,就會把原來已疏鬆的礦化層泡軟泡散而致使器物造成損壞。本世紀初在對博羅横嶺山先秦墓地出土的青銅器進行試驗性的保護修復時,我們曾選取一件殘破極爲嚴重的青銅篾刀殘件樣本進行浸泡試驗,由於操作人員一時疏忽,浸泡時間過長而對樣本中腐蝕礦化最爲嚴重之部位造成散體性破壞。因此,對於廣東地區出土先秦時期脆弱青銅器的滲透加固工作,仍采用涂淋法而不宜采用浸泡法。
  
  六、防銹工作
  
  青銅器物出土後,雖經潔除處理,但在日常的收藏和陳列展覽過程中往往也會出現繼續腐蝕礦化的情况。多年來,在廣東地區一些文博單位的文物倉庫和展廳裏也曾出現有這樣的情况,許多當地出土的先秦時期青銅器,在入藏多年後,其狀況有了很大的改變,有些出現了蹦缺破損的情况,有些甚至在展廳的展櫃或文物庫房的櫃架中成了一堆藍緑或粉緑色的礦粉。但凡做過防銹處理或經過修復處理的器物却不會有這種在自然條件下出現重大殘損的情况發生,如博羅横嶺山先秦墓地出土的三件經過防銹處理的青銅器,時隔11年至今仍保存甚好〔5〕。
  
  出土後在日常收藏和陳列展覽過程中仍然繼續受到腐蝕破壞的原因主要有兩個:一是器物自身原帶有或潜伏的有害物質當其遇到適應的温度、水分和二氧化碳等時,會繼續形成新的腐蝕;二是受到外來有害物質新的污染或傳染,如碱式氯化銅粉狀銹在形成初期,是一種顆粒度極其微小,形狀略近於球形的物質,其顆粒徑大約爲0.8~1.2nm,均匀一致。這種微小粒子的特點就是基本可以擺脱重力場影響而隨空氣流動遷移,如飄落到其他青銅器物上,在適應的條件下就會産生化學反應形成腐蝕現象,這種反應就像瘟疫和病毒一樣迅速地傳播蔓延,在不同的環境條件下有不同的反應情况:
  
  酸性環境中的反應爲2Cu2(OH)3Cl+Cu+Cu+6H+→2CuCl+3Cu2++6H2O
  
  碱性或中性環境中的反應爲:4CuCl+O2+4H2O→2Cu2(OH)3Cl+2H++2Cl-
  
  因此,要長久地保護好廣東地區出土的先秦時期青銅器,就需要對其進行防銹處理。根據青銅器銹蝕機理的研究,防銹處理通常只需要在青銅器物的表面涂上一層薄膜,將其封閉起來,隔絶與空氣中的氧、水份及氯化物等有害物質的接觸,就能起到保護的作用。但從長期的觀察所見,這種單純采用封閉的辦法並不理想,因爲潜藏於青銅器物上的有害物質實際上是很難封閉得住的,而且,有些材料如丙烯樹脂等雖然已在青銅器的表面形成有保護層膜,但因其具有透氣性,水分和空氣仍有機會可透過層膜與金屬基體接觸,同時又因水分滲入保護層膜後不易散發出來,燜在裏面反而會加速了青銅器物的腐蝕。另外,在日常的利用過程中,青銅器會經常受到有害物質的污染,當器物表面的封護膜一旦受損,空氣中的氧和水份等物質就會與青銅器金屬基體上的有害物質接觸而産生腐蝕,對器物造成破壞。但如果在表面封護之前先進行緩蝕處理,使其表面形成一層金屬保護膜後再進行封護處理,實行雙重防護,就可以有效地防止青銅器物在一段時期内受到有害物質的侵蝕和破壞。所以,采取緩蝕劑與封護劑相結合的辦法來進行防銹處理是當今青銅器保護的主要方法。因此,廣東地區出土先秦時期脆弱青銅器的防銹工作主要包括緩蝕處理和表面封護兩個方面的工作。
  
  (一)緩蝕處理
  
  緩蝕處理是在青銅器物的表面涂浸金屬緩蝕劑,使其與青銅合金反應,從而産生一種能在一定時期内可以有針對性地扺禦某種化學物質對其進行腐蝕的保護層。由於金屬緩蝕劑是一種在一定條件下有防腐蝕和阻滯腐蝕作用的材料,所以,它大致可分爲三種類型的要求∶
  
  一是能够具有較高的飽和蒸氣壓,在金屬表面形成微環境;
  
  二是能够在金屬表面形成單分子吸附膜,隔絶大氣對金屬的影響,防止金屬的腐蝕;
  
  三是能够改變金屬的電化學性質,以陽極阻滯或陰極阻滯來阻止金屬的電化學腐蝕。
  
  根據以上三種類型的要求,可用來作爲廣東地區出土先秦時期青銅器保護的緩蝕材料主要有:苯駢三氮唑(BTA)乙醇溶液、1-苯基-5巰基四氮唑(PNTA)溶液、2-氨基-5-巰基-1,3,4-噻二唑溶液三種,其中苯駢三氮唑(BTA)乙醇溶液是目前文物保護界使用最多的青銅文物緩蝕材料。苯駢三氮唑(BTA)是一種白色到奶油色的粉本結晶狀雜環有機化合物,它可與銅及其鹽類形成穩定的絡合物,同時可通過與一價銅離子絡合反應而在青銅器表面形成一層類似高聚物綫狀結構形式的不溶於水和部分有機溶劑的無色透明金屬配合物覆蓋膜——苯駢三氮唑銅。苯駢三氮唑銅覆蓋膜不但可以阻止室温下銅(Cu)的大氣腐蝕,而且還可以在高達350℃的温度下降低銅(Cu)在空氣中的氧化速度,同時它本身也是一種紫外綫吸收劑,可以提高青銅器表面所形成的苯駢三氮唑銅覆蓋膜的耐光耐老化程度,缺點是有一定的毒性,必須要在通風較好的環境下進行施工。
  
  緩蝕處理施工方法主要有浸泡法、涂掃法和噴涂法三種。浸泡法是在相對封閉的環境中直接將器物全部浸入溶液中24小時,讓其與緩蝕液中的苯駢三氮唑藥物充分反應後取出,然後浸入無水乙醇溶液中約半分鐘,將器表多餘的殘留液除掉後静置風乾;噴涂法是通過使用空氣壓機將苯駢三氮唑藥物直接均匀地噴射到青銅器物表面,通常要連續噴涂數遍,噴涂後在相對封閉的環境下靜置24小時讓青銅器物與緩蝕劑充分反應,然後再無水乙醇將器物表面多餘的結晶清除乾净;涂掃法實質上是一種涂淋法,它是用吸液體較强的毛筆蘸濃度爲2%~3%的緩蝕液將青銅器物内外壁凡能與空氣接觸到的部位都均匀地涂掃三到五遍,讓緩蝕液充分地浸透入銅胎之中,然後在相對密封的環境下静置24小時,待青銅器與緩蝕劑充分反應後,再用棉簽蘸無水乙醇將凝聚在器物表面没有反應完全的緩蝕劑擦除乾净。這三種施工方法中,浸泡法一般只適用於銅質基體較好,表面腐蝕氧化層結構較爲緊密、不疏鬆的青銅器進行處理。噴涂法適合於一些銅質基體較差、器體表面腐蝕氧化層結構較爲疏鬆但尚未粉化的或體型較大的青銅器進行處理。涂掃法適合於銅質基體較差、器體表面腐蝕氧化層結構較爲疏鬆,而且粉化較爲嚴重的器物進行處理。對於廣東地區出土銅胎質地較爲脆弱的先秦時期青銅器來説,其施工方法只適宜采用涂掃法。本世紀初,我們在對博羅横嶺山先秦墓地出土部分腐蝕氧化極爲嚴重的脆弱青銅器進行緩蝕處理時采用的也是涂掃法,每次用毛筆飽蘸3%的緩蝕液涂掃於器物表面,讓其緩慢地滲入礦化極爲嚴重的銅胎裏面,共涂掃五遍後再放入密封的乾燥箱中静置反應24小時後才進行下一步的處理工作。
  
  進行緩蝕涂掃時,爲能促進青銅器中的銅離子與緩蝕劑中的BTA充分反應,可以在涂淋前先將待處理的青銅器放入紅外綫燈箱或恒温乾燥箱中加熱至40℃左右,然後再進行涂淋,這樣處理可以加快金屬保護膜的形成速度。
  
  (二)封閉處理
  
  封閉處理是在青銅器物凡能與空氣接觸到的表面涂上一層高分子材料,將其與自然界中的物質隔離開來。對青銅器進行封閉處理,其作用主要有兩個方面,一是可以直接隔斷其與外界的空氣和水分接觸,從而起到防止其繼續腐蝕氧化的保護作用。二是可以在器物表面經過緩蝕處理後形成的苯並三氮唑銅保護膜上再增加一層封閉保護膜,使青銅器既能防止器物因表面苯駢三氮唑銅保護膜的磨損或破裂而讓環境中的腐蝕因素繼續對其進行腐蝕,又能防止苯駢三氮唑銅保護膜因自身藥物昇華而隨着時間的延長致使緩蝕效力的下降。
  
  用於青銅器封閉的材料較多,有天然的也有高科技的産品,天然材料主要是蜜蠟和蟲蠟,高科技的産品有微晶石蠟及各種聚合物樹脂産品,如丙烯酸類樹脂、三甲樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、有機硅類樹脂、有機氟類聚合物、乙烯類樹脂、硝化纖維素樹脂等。

  圖一二 經滲透加固和封護處理後的西周銅鼎
  
  由於青銅文物所具有的“不可再造”之特性,所以在封護材料的使用上只能選用一些具有可逆性處理和化學性能較好而又無色、透明、折光性小的材料。根據這一原則,目前國内外文物保護使用較多的高分子聚合物産品主要是“Paraliod B-72”,“Paraliod B-72”是一種既可用作滲透加固,又可用來作爲青銅器表面封護的材料。在前階段的工作中,我們曾使用濃度分别爲2%和5%的英國産 “Paraliod B-72”聚丙稀酸樹脂材料對出土於博羅横嶺山先秦墓地的西周銅鼎表面進行滲透加固與表面封護處理,器物經過處理後至今未發現有任何變化的情况,加固與封閉保護處理效果十分理想〔6〕(圖一二) 。
  
  但最新的研究發現,使用“Paraliod B-72”聚丙稀酸材料來作青銅器的封護處理也存在有不足之處,主要表現在兩方面,一是其所結膠膜層較薄,容易破損;二是長期使用時,膠膜會因受到潮氣、高温、有害氣體、光綫照射等環境因素的影響,特别是在紫外光的照射下會發生光老化而降解,從而出現涂膜變硬,重量損失和可逆性程度降低等現象。因此,近年來有學者針對“Paraliod B-72”聚丙稀酸材料存在的問題,在使用時通過添加高分子量受阻胺H-622與其共混辦法進行改性,從而使其耐光老化等性能都得到較大的提高,使用壽命得到延長。
  
  有機硅氟聚合物是近年來新研究使用的一種新型青銅器表面封護材料,它是用有機硅類材料與有機氟類材料複合改性配製而成,聚合物中含F-C鍵、Si-O鍵和Si-C鍵,有機地結合了有機硅與有機氟化合物的優點,具有極優良的耐候性、耐腐蝕性、抗污性、耐熱性、耐化學藥品性、低摩擦係數、憎水憎油性和絶緣性等性能,所以,在工業防腐涂料中佔有至關重要的地位。由於有機硅氟聚合物具有較爲優异的化學性能,且無色透明,滲透力强,膜層堅韌,可常温固化,施工方便,使用壽命長(20年以上),因此,在金屬文物保護材料開發中,有企業成功地研發出一些適合於青銅器表面防腐蝕封護材料,並應用於實際保護工作中,獲得較好的效果。如廣州市白雲文物保護工程有限公司成功研製開發的一種金屬封護材料“BYJ1003含氟有機硅封護劑”,該封護劑主要成分爲有機硅氟聚合物,是以有機硅爲主體材料,然後通過與氟碳等材料複合改性制得,具有防腐效果好,能够阻止空氣中的氧氣、二氧化硫等具有氧化性和腐蝕性的氣體與銅器發生反應,延緩銅器表面的氧化和腐蝕。該封護劑具有滲透力强,成膜附着力高,耐久性長,無眩光,不改變文物原貌等優點,所以,非常適合青銅器的表面封護。他們曾以這一材料用乙醇稀釋後配製成80%濃度的有機硅氟金屬溶液,然後用表面涂刷法對深圳南頭博物館收藏的部分當地出土、表面腐蝕礦化較爲嚴重的先秦時期青銅斧進行防腐蝕封護保護處理,獲得較爲明顯的封護效果(圖一三)。
  
  圖一三 用有機硅氟聚合物表面封護的青銅斧,左爲處理前,右爲處理後
  
  七、復原工作
  
  出土的先秦時期脆弱青銅器許多都會因腐蝕礦化嚴重而造成破爛不堪,這些破爛不堪的青銅器嚴重地影響了人們對它的研究和觀賞。因此,經潔除乾净、滲透加固後的破碎片還需要進行拼對連接及對殘缺部位進行修補和復原,才能使其恢復成爲一件有研究價值和觀賞價值的器物。
  
  拼對工作就像拼七巧圖一樣,要根據器物碎片的顔色、形狀、大小、部位等從大類到小類、從小類再到小小類逐步分類,然後進行拼對,拼對工作是一件非常需要有耐性的細心活,稍有不慎就容易造成碎片的張冠李戴和錯位,從而影響了器物的整體復原。
  
  連接工藝主要包括鑄接、焊接、粘接、鍛接、栓接、鉚接、扣接和螺絲接等,但由於脆弱的先秦時期青銅器基本上是没有金屬銅胎基體的存在,因此,在連接工藝上只能采用粘接的方法進行。過去,在膠粘劑的選用上,傳統工藝是采用較稠的蟲膠漆或牛皮膠、桃膠、魚股、桐油灰等天然的膠粘劑,後來也有使用合成的硝基纖維素噴漆,現在使用的都是現代科技材料——高聚物合成樹脂膠粘劑,其中使用最多的是環氧樹脂。環氧樹脂由於具有較爲優异的化學性能和機械加工性能,無异是最好的粘接材料,但由於環氧樹脂固化後結成的膠體所具有的不溶不熔性,故不能“可逆性”,不能對兩塊碎片的粘接弧度、角度進行調整,這樣就不太符合文物保護修復的原則。解决這一問題的辦法是可在兩塊碎片對接的斷面上,在涂抹環氧樹脂膠粘劑前先涂上一層薄薄的可以用丙酮、天哪水等有機溶劑進行軟化溶解的高聚物單組分溶劑揮發固化型樹脂,如丙稀酸樹脂、“Paraliod B-72”等,濃度爲5%~8%左右,不能過濃,過濃會影響接縫的密合度。連接斷面經這樣處理後,既可以使粘接面的弱質層面得到加强,同時又可以便於需要時進行拆解和矯正。
  
  粘接復原工作通常是從底部或頂部開始進行,粘接過程中要注意接縫的密合度和器形的圓弧或平坦度,碎片越多越要注意,這樣才能避免最後拼合時出現的高低錯位或不能合縫的情况。
  
  對青銅器經潔除、加固、防銹、連接等處理後仍殘缺的部分,傳統做法上是需要對其進行補配,使其復原成爲一件外形完整的器物。但筆者認爲,對於科學發掘出土的殘破缺損極爲嚴重的脆弱青銅器來説,潔除、加固、防銹、連接處理是最爲重要的,除非特别需要,一般是不必要將殘缺部位全部補配完整,否則,就會失去“出土”的味道,從而感覺有點“假”。這裏所指的“特别需要”主要包括兩個方面;一是器物特别重要;二是殘缺部位的補全將有助於器物的整體結實度。前段時間在對博羅横嶺山先秦墓地出土腐蝕礦化較爲嚴重的青銅器進行試驗性的保護修復時,采取的就是這一修復處理原則,對特别珍貴、殘破缺損也不大、補缺後將有助於器物整體加固的西周青銅鼎,是采取整體修復復原的方法;對殘破缺損較爲嚴重的銅戈,則只將其斷開兩截的“内部”粘接復原並上色做舊,而銅戈殘破缺損的“援”、“胡”、“闌”等邊沿部位,則只作滲透加固、緩蝕和封護處理,仍保留其出土時之狀况;對於殘破缺損同樣較爲嚴重,整體没有斷裂碎片的銅矛,僅進行滲透加固、緩蝕和封護處理。采用以上的修復處理方法,不但可以使脆弱的青銅器整體得到加强,又可以保持了其出土時的器物原貌,深受考古人員的歡迎。
  
  補配復原使用的材料傳統工藝上是金屬材料,對於腐蝕礦化非常嚴重的青銅器來説,其胎質己變得十分脆弱,經滲透加固後胎質的强度雖然有所增加,但仍然不能長期承受材質較重金屬補配件的墮拉力而會造成損壞。所以,要采用材質較輕而强度、硬度又較高的高聚物複合材料進行補配。高聚物複合材料是指用高分子化合物與其它具有獨立物理相材料混合起來重新組成一種具有新性能的固體材料,它主要是由基體材料與改善其性能的添加物及配合物等組成。高聚物複合材料補配件製作使用的基體材料主要是環氧樹脂,添加物及配合物主要是固化劑及石英砂、纖維碎或纖維織物、礦物顔料粉等。補配製作有兩種操作工藝,一是直接填補法;二是模具印製法。直接填補法是從器物的裏面把殘破部位墊託好,然後調制膠料直接填補上去,固化後再用刀、銼之類的工具打磨修整成形。模具印製法適合於有紋飾或有一定造形的殘破部位補配,做法是用硅橡膠、油泥或膠泥等材料在另外相同紋飾和器形的部位印出模具,然後將調配混合好的複合材料填注於已涂了脱膜劑的範模上,凝固後再用刀、銼之類的工具修整好,粘補到殘缺部位上。
  
  補配製作完成後,還需要對補配部位進行表面的修飾處理,這道工序在傳統工藝上稱爲“做假”,是傳統工藝中的一門“絶活”。對這道工序,近年來有着兩種不同的看法和處理手法,本人綜合這兩種處理手法的利弊,提出了“内外有别”的第三種處理手法〔7〕,深受同行歡迎 。“内外有别”的處理手法是把凡觀衆能看到的修復補配部位都加以修飾處理,讓觀衆看不出其修復補配過的痕迹,給觀賞者美的享受。而觀衆看不到的部位(裏面)則不作任何修飾,讓研究人員可以通過該部位瞭解該文物的修復補配情况。因此,對那些脆弱的青銅器要麽就不補配,凡補配的補配部位其外表都必須要進行修飾處理。我們自上世紀70年代中以來,都是按照這一處理手法對廣東地區出土的先秦時期脆弱青銅器進行處理的,收到較好的修復效果,今後仍將按照這一理念進行處理。
  
  八、結 語
  
  “嶺南地區出土先秦時期青銅器腐蝕機理與保護修復技術研究”課題是我館與華南理工大學共同合作研究的一個科研項目,它牽涉到的研究内容比較多,歸納起來主要有“嶺南地區出土先秦時期青銅器的病害現狀分析”、“影響嶺南地區出土先秦時期青銅器的病害分析檢測”、“嶺南地區出土先秦時期青銅器腐蝕病害機理研究”和“嶺南地區出土先秦時期青銅器的保護修復技術研究”四個方面的内容,本文所論述的僅是其中關於保護修復技術方面的研究探討。
  
  廣東作爲我國嶺南地區的主要區域,地處祖國的南方邊陲,雖然考古發掘資料證實,廣東也曾經歷過青銅文化時期,但先秦時期由於嶺南山脈的阻隔和交通運輸的不便利,廣東地區的生産力相對落後,經濟不發達,物質仍相當貧貶,所以,當地越人死後用以陪葬的仍然是以陶器和原始瓷器爲主,因此,出土的先秦時期青銅器數量不多,而且大多都是一些零零星星的生産工具和小型兵器等,像清遠馬頭崗、肇慶北嶺松山、羅定太平南門垌及羅平背夫山等地先秦時期墓葬(不含窖藏)出土有鼎、罍、壺、鑑、盤、提筒、編鐘等中型或大型的青銅器不多。
  
  廣東地區由於出土的先秦時期青銅器不多,因此,每一件青銅器對於我們從事文博專業工作的人來説,都是顯得格外地珍貴,它是廣東地區青銅文化時代的體現和象徵。但由於地理、環境、氣候的影響,許多出土的先秦時期青銅器都被腐蝕破壞得十分嚴重,要將其相對完整地從考古現場提取回來,又將其較好地保護和修復好,這是擺在文物保護科技人員面前的一項非常艱巨而又十分重要的任務。所以,我們要在前期對廣東地區出土先秦時期脆弱青銅器開展保護修復工作的基礎上,充分利用成功的經驗,吸取其中的教訓,把廣東地區出土十分稀缺的先秦時期脆弱青銅器保護修復處理好。
  
  注釋:
  〔1〕高英:《古代青銅器的腐蝕性破壞》,《中國歷史博物館館刋》1979年1期。
  〔2〕 莫鵬:《羅定背夫山戰國墓青銅箭簇的處理》,陳大選編著《羅定春秋·卷一》,廣州:羊城晚報出版社, 2012年,頁241。
  〔3〕 劉成、王煊、李東、劉家勝、朱亞蓉:《三星堆祭祀坑出土青銅器“酥粉銹”的形成與處理》,全國第六届科技考古學術研討會論文,2001年,頁11。 
  〔4〕莫鵬:《博羅横嶺山先秦墓地出土青銅器保護修復方案》,《博羅横嶺山——商周時期墓地2000年發掘報告》,北京:科學出版社,2005年,頁479。
  〔5〕廣東省文物考古研究所編著:《博羅横嶺山——商周時期墓地2000年發掘報告》彩版玖和彩版壹零2,北京:科學出版社,2005年。
  〔6〕莫永昇、莫鵬:《廣東博羅横嶺山先秦墓地出土西周銅鼎的修復研究》, 廣西壯族自治區博物館等編《廣西與東盟青銅文化學術研討會論文集》,北京:科學出版社,2012年,頁320~321。
  〔7〕莫鵬:《中國青銅文物修復傳統工藝的繼承和發展》,《中國博物館》1999年3期;莫鵬:《東漢陶水田模型的修復研究》,中山大學嶺南考古研究中心編《嶺南考古論文集1》, 廣州:嶺南美術出版社,2001年,頁167~179。

  (莫鵬,廣東省博物館,研究員。)
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