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威尼斯平台官网长治分水岭墓出土青铜器的保护与修复,馆藏青铜器修复研究

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长治分水岭墓群位于山西省长治市城区的角沿村石子河畔,地处上党盆地,历史上称之为上党。1954年至1972年,山西省文物管理委员会与长治市博物馆等单位为配合基本建设,在分水岭墓地先后进行了多次钻探和发掘,共钻探发现墓葬600座,选择性发掘了其中270余座。这些墓葬主要为东周墓,时代从春秋中期一直延续到战国中、晚期。该墓地约有93座墓葬出土铜器,主要包括容器、兵器、乐器、车马器、杂器等5类,约有57种器类,共1985件。长治分水岭的墓地反映着春秋至战国时期,长治地区赤狄家族墓地的变化以及墓葬制度的延续,表现了这个家族的由盛变衰的过程。不同文化类型器物的在同一墓葬群中的并存,还反映了上党地区在春秋和战国时期的民族大融合,是一处研究古代上党地区经济、文化、科技等诸多领域的重要实物史料。

图1 不同材质的青铜修复前的照片(部分)

   
山西博物院文物保护中心对分水岭出土青铜器进行检查发现,这批青铜器存在五个方面的病害:一是裂隙、断裂,残缺,变形;二是基体矿化严重,局部体积膨胀,表面粘连铁锈;三是表面有土垢、钙质结垢及各种颜色的锈蚀;四是铭文及纹饰被锈蚀覆盖,掩盖了文物信息并影响了其观赏价值;五是部分器物出现了有害锈,且有蔓延趋势。

黄州现隶属于湖北省黄冈市,位于湖北省东部,大别山南麓,长江中游北岸,是一座历史文化名城。经过千年的历史积淀,文化绵延不竭,遗留下大量珍贵的文物和重要史迹。约在东周时期,鄂东文化面貌呈现出“吴头楚尾”的特征。黄州区博物馆现有馆藏文物共计3000余件(套),这些珍贵的文物藏品独具地方特色,特别是一批珍贵的东周青铜器、漆木器、陶器等,是鄂东地区楚文化的实物代表。因此对这一地区出土的古代青铜器进行科学研究和修复保护具有重要的意义。

材质、工艺分析及病害评估

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利用X射线荧光合金分析仪,对部分青铜器基体的成分检测,可以确定其合金类型和合金元素特征,了解其制作工艺合金的配比,并且对于保护修复过程中的补配环节给予科学的指导。从XRF分析结果,可以明显看出分水岭墓出土青铜器以锡铅青铜为主。

                                                      图2
铸造工艺青铜器及其全相组织                                              
                

   
此次保护修复的长治分水岭战国青铜器,其基体材料与周围介质(土壤矿物、石英颗粒以及相关的埋藏物质和有机物残留)发生化学、电化学反应或者生物作用而受到腐蚀破坏。青铜的腐蚀情况比较复杂,同一件器物上的不同部位由于埋藏环境的不同,导致其腐蚀矿化程度不同。通过X射线成像检测结果发现,这批长治分水岭青铜器中出现多种情况的腐蚀,主要有基体不均匀腐蚀矿化、缝隙腐蚀和暗裂纹等。

2015年1月,受黄州区博物馆委托,湖北省博物馆文保中心对其馆藏658件(套)青铜器进行整理,编制《黄冈市黄州区博物馆馆藏青铜文物保护修复方案》,同年4月获国家文物局批准。2016年至今,湖北省博物馆文保中心和黄州区博物馆联合武汉大学科技考古中心、宜城博物馆等多家单位开展此批青铜器的科学研究和保护修复工作。

   
如三钮鼎器盖的X射线影像明显发现,除去三个最暗的是钮影,鼎盖整体上呈现出弥散的亮区和略暗的暗区。暗区说明基体的腐蚀矿化程度相对较低,而亮区说明腐蚀略严重,基体呈现不均匀腐蚀矿化。

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在青铜器物上,有些暗裂隙因为裂隙细小所以难以发现,而有些则是因为被锈蚀、浮土等遮盖,所以无法直接观察到。

图3 锻打工艺青铜器全相组织

   
利用偏光显微镜(BX51P型,Olympus)对青铜器上的锈蚀物进行观察,拍摄单偏光和正交偏光下的显微图像,并实时观察记录镜下现象。根据锈蚀产物在单偏光和正交偏光下的特征,可以明显得出,这批青铜器上绿色锈蚀物最多,且主要为孔雀石,部分锈蚀物为氯铜矿。少量青铜器上出现蓝色锈蚀物,分析结果显示其为蓝铜矿。另有青铜器上出现红色锈蚀物,经分析得出其为赤铜矿。青铜器上锈蚀产物的分析结果可为后期的保护修复工作提供指导作用。

通过对658件青铜器的器型、年代、来源、等级进行初步的归纳,发现这批青铜器充分反应了鄂东地区“吴头楚尾”的文化特征,大部分青铜器呈现出楚式特征,部分青铜器呈现出吴国风格;兵器数量多达396件,包括铜剑188件、铜戈78件、铜矛30件、箭镞49件(套)、戟24和其余各类兵器,兵器种类齐全,文物级别总体较高,部分文物有较高的研究价值,是研究战国时期冷兵器的重要资料库。

保护与修复

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在对长治分水岭出土青铜器的材质及病害分析的基础上,根据青铜器普遍存在的问题,山西博物院文物保护中心对这批青铜器进行清洗、除锈,针对断裂、变形器物进行矫形、粘接、焊接,最后进行做旧与封护,在保护修复过程中,力求遵循文物保护修复的基本原则。

图4 复合青铜戈及探伤图片

    1.清洗及除锈

在修复之前,我们对此批青铜器进行了全面、系统的科学研究,主要包括:文物材质(合金成分)、制作工艺和锈蚀物的特征等内容。一方面,笔者认为文物修复阶段,是系统研究文物的第二个黄金时期,第一个黄金时期乃是文物出土整理阶段,残破的文物经过修复之后,便会走进展厅或库房,难有机会进行系统的研究;另一方面,系统的科学研究也可以为文物修复保护提供科学的依据,也是当前所提倡的“科学修复”的意义所在。

   
长治分水岭墓出土青铜器表面的污染物类型多样,本次修复根据器物上污染物类型的不同,选择不同的清洗方法,主要有以下三种方法:

通过对大部分(500余件)青铜器的检测,发现此批青铜器以铅锡青铜(铜锡铅合金)为主,数量达448件之多;其次为锡青铜(铜锡合金),也有70余件,主要为兵器,但大部分兵器还是铅锡青铜器;黄铜器(铜锌合金)7件,全部为明清至民国时期文物;铜铁复合器(铁足铜鼎)2件,为战国时期文物;错银铜器2件,均为铜鐏;红铜(纯铜)器1件,为战国时期车饰(部分修复前器物见图1)。

    (1)器表土垢等污染物的清洗

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通过观察分析,发现这批青铜器表面存在土垢、疏松锈蚀物、可溶盐、原修复处理过程中残留的化学试剂等污染物,本次保护修复中选择去离子水进行清洗,必要时可加入少量六偏磷酸钠。在清洗工作进行前,对器物进行详细观察,以确定其腐蚀程度、有无特殊的表面处理工艺、使用痕迹、织物残留痕迹等信息,根据观察结果判断是否可以进行清洗。对过于脆弱或有特殊文化信息的器物不进行清洗或进行局部清洗。

图5 古代修补过的青铜剑及其探伤图片

    (2)钙质结垢等表面硬结物及层状堆积锈蚀的去除

大量铅锡青铜的使用,说明当黄州地区在战国时期青铜器中加铅已成为主流。在青铜中加人适量的铅具有降低合金熔点、改善铜水流动性、提高充型能力的优点,有利于铸造出纹饰精细和结构复杂的青铜器,减少铜的使用也可以节约成本。对于不同材质的青铜器,在修复保护时要尽可能区别对待。

   
青铜器在长期的埋藏过程中必然受到土壤、地下水等外界环境的侵蚀,表面形成各种锈蚀物,这些锈蚀物掩盖了器物的铭文或纹饰,且不利于文物的长期保存。针对这类文物,本次修复中选用物理法与化学法相结合的办法去除。

青铜器的制作工艺是反应当时文物所在地区生产力发展水平重要的科学依据。通过对大量青铜器的金相分析,发现此批青铜器制作工艺丰富。最常见的为铸造工艺,大部分的食器、兵器等均为此工艺,通过对基体的金相组织观察,可以看到明显的树枝晶组织(图2)。其次,还发现大量热锻工艺的器物,大部分敞口、薄壁类的器物均采用此工艺(图3)。部分青铜兵器采用了复合工艺,刃部采用机械强度较高的高锡青铜制作,脊部采用韧性较好的低锡青铜或纯铜制作,以达到刚柔并济的效果(图4)。此外还有古代修补工艺的器物,在修复位置一般可以看到明显不同的锈层,通过X射线探伤修补处清晰可见(图5)。

   
首先,对于器物表面较疏松的附着物与锈蚀,采用机械法进行去除。手工工具除锈具有操作简单,可控性强,去锈程度易于掌握等优点,但是对于大面积的锈蚀清除耗时太长,需要结合其他方法进行操作。

通过体视显微镜对青铜表面的锈蚀产物进行观察,发现当青铜基体中不含铅时,青铜表面会有其金相组织的痕像,将这些痕像与基体的金相组织进行对比研究,发现这些显微组织与基体金相组织形貌和尺度均一致,表面锈蚀物的痕像能很好地反应基体的金相组织信息,因此,我们可以通过直接观察锈蚀产物的痕像来代替有损的金相分析。当青铜基体中含铅时,青铜器表面则无组织痕像。因此,这一现象也可以用来初步判断青铜器合金成分中是否含铅(图6)。

   
其次,对于较致密的锈蚀,采用5%EDTA二钠盐水溶液,用脱脂棉蘸取溶液敷于锈蚀部位。贴敷部位用保鲜膜包裹,防止溶液过快挥发。因EDTA二钠盐对铜器基体有一定的腐蚀,故每次处理的时间不宜太长。处理后立即用去离子水反复清洗器物,以防止EDTA二钠盐残留。

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最后,对于特别致密的掩盖了纹饰等重要信息的锈蚀,用超声波洁牙机进行清除,洁牙头较小的工作端部对于清洗去除纹饰、铭文等精细部位的锈蚀效果良好。

威尼斯平台官网,图6 锡青铜(上)铅青铜(下)及其表面锈蚀无显微图片

    (3)有害锈的去除

对于青铜器的科学分析研究对其后期的修复与保护具有重要的指导意义:对于不同制作工艺的青铜器,应尽量保留其制作工艺痕迹,采用不同的修复方式。青铜器的锈层中包含了丰富的基体信息,对于不含铅的青铜,我们可以通过直接观察观察其表面锈蚀层的痕像来代替有损的金相分析,此类锈蚀也为青铜器的科学鉴定提供了依据。

   
长治分水岭出土青铜器中存在有害锈器物,经检测发现部分青铜器上粉状锈处氯离子含量较大,而且器体其他部位均含有程度不同的氯离子,修复中选择用倍半碳酸钠浸泡对青铜器进行脱氯,可置换青铜器腐蚀层中的氯化物。在最后一次浸泡完成后,用大量的去离子水冲洗器物,以清除试剂残留。

   
在对青铜器进行浸泡脱氯后,利用BTA(水溶性苯并三氮唑)进行缓蚀处理。BTA能与青铜器表面铜锈中的铜离子生成网状络合物保护膜,成膜覆盖于青铜器表面,有效阻止器物的进一步腐蚀。

    2.断裂、变形器物的矫形、粘接与焊接

    (1)矫形

   
青铜器在整形之前首先要检查其金属性质(金属性、强度、弹性、塑性、厚度等)是否适合进行矫形。较简易的办法是在断裂处的断面上用手术刀清理,若呈现铜的金属光泽,说明基体还具有较高的金属性,适宜于进行矫形;如果没有金属光泽,说明器物已矿化,矫形时需谨慎操作或不进行矫形。整形较常使用的方法有锤击法、扭压法、撬压法、锯解法等,根据这批变形器物的实际情况,实施矫形时通过自制铅锤、铅砧等工具,采用撬压法、锤击法、顶撑法、加温法等多种方法,灵活运用各种方法、技巧,充分利用身边的工具、材料,使变形部位形状恢复。

    (2)粘接与焊接

   
为了减少传统锡焊焊接时对器物的打磨破坏,文物断裂处原则上不进行焊接,但若断裂处正好处于器物的受力部位,为了增加修复后断裂处的牢固性,对断裂处进行点焊,即在适当的部位锉出若干点状焊口进行焊接,焊接处埋设铜芯。对于焊点以外的断裂,在焊接完成后进行粘接。对于裂隙较长或器壁较厚器物,在粘接时在适当部位添加铜芯或铜铆钉,以加强粘接强度。

   
对于破碎成几十块甚至上百块的器物,在拼对、粘接或焊接时应当注意首先要确定一个基准点,一般多选择一块较大的残片作为基准点。有了基准点后,以后的工作都围绕这个基准点依次展开。

    3.断裂粘接处、缺失补配处作旧与封护

   
对已粘接、焊接与补配完成部位要进行作色处理,使其与周边器体的衔接浑然一体,以使修复后的器物有良好的展示效果。

   
根据此批器物的保存展示环境及器物自身腐蚀情况,选用ParaloidB72树脂作为封护剂。ParaloidB72树脂是目前文物保护中使用最多的一种丙烯酸树脂,其无色透明,常温固化迅速,使用操作较为方便。

   
如今,这批青铜器通过精心修复后基本上恢复了原状,充分展现了文物的科学、历史和艺术价值,达到了预期的效果。

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    (来源:《中国文物报》2016年11月11日第7版)

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