汉代青铜匜金属文物的科学分析与保护修复

2019-04-13姚启东

自然与文化遗产研究 2019年3期

王歌，姚启东，倪炎，周华

（1. 北京联合大学，北京 100101；2. 首都博物馆，北京 100007）

北京联合大学文博馆馆藏一件青铜匜，造型相对朴素，且没有纹饰装饰，可初步推断其为战国到西汉之间文物。2017年，在对文博馆文物进行藏品登记时发现此件器物破损严重，严重影响了其价值。为了方便博物馆进行文物展示与利用，故计划对该件器物进行保护与修复。根据国家文物局《馆藏金属文物保护修复方案编写规范》，笔者在修复之前，对汉代青铜匜进行了科技分析与病害调查，并在此基础上为其制订了修复方案，同时开展了保护修复工作。

1 青铜匜病害调查

在修复前，首先对青铜匜的整体病害及破损情况做了测量：青铜匜修复前总质量为767.5 g，通体高2.2 cm，长35.2 cm，宽28.5 cm。器物整体保存良好，但器身表面有大量不规则蓝绿色粉状锈蚀，需要进一步科技分析。手柄与器物本身断裂，器物顶部边缘有5 cm×2.5 cm左右大小的缺口。器物顶部边缘有长约1.5 cm裂隙，并伴有局部轻微变形的病害情况，如图1所示。

2 科学分析

该批器物来源较为复杂，主要为市场征集。因为在地下埋藏2 000多年，且历经两汉、唐、宋及明清时期地下埋藏环境各种腐蚀因素的影响，文物已经发生了严重的锈蚀，加之出土后未及时采取有效的保护措施，致使该青铜器腐蚀加剧。依照《馆藏青铜器病害与图示》（WW/T 0004—2007）对该批器物的保存现状进行调查，发现文物上存在残缺、裂隙、变形、表面硬结物、全面腐蚀、层状堆积等病害。

2.1 超景深显微镜拍摄

利用基恩士VHX-2000超景深显微镜系统，在低倍镜放大50倍至200倍的镜头下，对青铜匜上的特殊部位进行显微拍摄，借助科学仪器观察肉眼无法观察的细节。

从超景深显微镜下可以看到，锈蚀部位在200倍镜头下分为两层：底层呈现绿色，上层呈现蓝色。部分位置表面带有黄色锈蚀物，并夹杂着黑褐色锈蚀物。器物表面大面积附着有绿色锈蚀，推测其主要成分为碱式碳酸铜；极少数部位附着有蓝绿色、白色沉积物，推测表面蓝绿色锈蚀物可能为孔雀石或蓝铜矿，白色沉积物可能为二氧化硅沉积物。显微观察该锈蚀致密，形成了一层氧化膜，具有一定的稳定性，不需要处理。锈蚀部位在50倍镜头下可观察到明显划痕（图2）。

2.2 手持荧光拍摄

X射线荧光光谱法作为一种无损、快速、多元素同时测定的现代分析技术，已被广泛应用于文物考古、材料分析、生物医学、环境检测等领域[1]，使用美国赛默飞世尔尼通XL3t950手持型X射线荧光能谱仪，高性能微型X射线管；Ag靶：50 kV/200μA最大。

文物中含Fe、Cu、Pn、Sn元素较多（表1）。经初步分析，绿色层状锈蚀物为孔雀石，蓝色层状锈蚀物为蓝铜矿，无有害锈，保存较好。并且在锈蚀部位锡含量低于未锈蚀部位，但是铜含量明显高于未锈蚀部位，结合超景深显微镜在锈蚀部位的200倍显微图片，在锈蚀部位铜含量较高的原因有可能是因为腐蚀，导致青铜匜露出底层铜质，而在未锈蚀部位外面有一层致密的氧化膜保护，所以检测出来的锈蚀部位铜含量较高。

表1 青铜匜腐蚀位置手持荧光检测数据

2.3 探伤仪X射线拍摄

为了解青铜匜肉眼不可见的锈层下的隐形裂隙等病害状况以及其铸造信息，采用X探伤对青铜匜从不同角度进行了X探伤观察（图3）。从X光片中可见，器物上没有纹饰，器物表面存在腐蚀不均的现象，器物口沿处有断裂。分析可知，该器物表面存在锈蚀，对器物无害，但破损残缺较严重，大大影响器物的外观，使文物的艺术价值丧失，建议对该器物进行保护修复。

3 制订青铜匜修复方案

北京联合大学聘请首都博物馆青铜修复实验室姚启东和倪炎老师为2015级青铜修复课程老师，两位老师看过器物之后，结合科技分析结果认为：这件青铜匜整体保存情况良好，比较容易修复，可直接用铜皮补配缺失部位，再用沙子和矿物颜料作色即可。在开始修复前，对青铜匜利用学校仪器进行了科学分析检测：用超景深显微镜对器身锈蚀部位进行显微拍照，观察显微锈蚀情况，留取档案；用手持式便携荧光对器身修饰表面进行无损原位测试，分析锈蚀成分。

根据两位首都博物馆老师提出的修复思路，修复过程如下。

（1）清洗除锈。此器物表面有土质结垢和粉状锈蚀物，通过手持荧光分析得出无有害锈，因此我们使用超声波牙洁仪和手术刀等工具对锈蚀面和土垢进行清除, 超声波清洗文物是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对文物污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。此方法不仅可以快速清洁文物上面的锈蚀物，还不会损坏文物。

（2）整形。这件青铜匜手柄边缘和器身有部分残缺，缝隙断裂并伴有交叠变形，需要对其进行矫形、粘接及补缺操作。在不破坏器物的前提下，利用C形夹对变形部位进行整形，通过用气打火枪适度过火，让铜皮软化，接着再用C形夹用力固定，利用C形夹施加的外力和铜质本身的延展性，慢慢将凹陷处压回原弧面，进行整形。

（3）补配。青铜匜顶部边缘有一道明显裂隙，由于裂隙较长，所以选用AAA胶进行粘接：胶和固化剂比例1：1进行调配混合，根据器物底部颜色在混好的胶中和入黑色、土黄、沙绿矿物颜料，调成底色胶。将调好的胶直接用调刀涂在裂隙处，进行粘接补配。

裂隙处胶完全干后，对顶部侧面5 cm×2.5 cm的不规则残缺进行补配，由于残缺部分面积较大，所以利用和器壁薄厚相近的铜皮根据残缺的形状进行相应的补配。因为器壁较薄，并且缺口磨损较多，锡丝没有办法和铜皮连接，只能采取粘接的方法进行补配。在用游标卡尺测量器壁厚度后，选用厚度为0.5 mm的黄铜皮进行补配。首先把A4纸放在器物内部，紧贴在残缺处，用铅笔在纸上顺着画出残缺的形状轮廓，把轮廓用剪刀剪下来；把黄铜皮夹在台钳上，用气打火枪将铜皮两面烧成银白色，使让铜皮变软，容易剪出残缺的轮廓形状。把剪好的纸贴在烧好的铜皮上，用铜皮剪刀顺着轮廓剪出残缺的形状，剪下来的铜皮用砂轮机和锉刀进行打磨，把多余的部分和有毛边的部分打磨掉，最后根据残缺部分的弧度，把剪下来的铜皮调整成相应的弧度。在调整过程中根据铜皮变硬程度，用气打火枪适度过火，让铜皮再次变软，以方便调整铜皮弧度。

调整好弧度后，在器物内部垫上油泥，作为粘接铜皮时的支撑，防止由于胶没有干造成的胶和铜皮下陷。AAA胶按照胶和固化剂1：1比例进行调配混合，根据器物颜色在混好的胶中和入黑色、土黄、沙绿矿物颜料，调成底色胶。把铜皮用调好的胶粘接在器物残缺处，并在铜皮上根据器身薄厚糊一层底色胶，用调刀随时调整因胶没有干而留下来的胶。等胶完全干透，补配工作完成。

对于断裂的手柄，周围铜皮较厚并且铜质较好，利用锡丝直接进行焊接：使用打磨机把手柄断裂处打出露基底的“V”形坡口，抹上助焊剂，用热的电烙铁直接对锡丝进行加热，对断口进行焊接，要注意对齐接口，让融化的锡均匀流入到接口处，铸好后再进行打磨。

将补配好的器物利用板锉、两头忙、砂纸、打磨机，根据器物原有形状进行打磨，口沿焊接的地方用打磨机打磨；残缺补胶的地方用板锉、两头忙等工具把器物内、外壁补配时补多的地方打磨下去，而少补的地方用胶重新填补。在打磨时，随时用靠尺对器物进行测量，保证打磨适度，且弧度和原来器物一样。最后用细砂纸走一遍，保证表面的平滑。

（4）做旧。做色是铜器修复过程中最重要的一个环节，它关系到最终修复工作的成功与否。这件青铜匜外表面颜色呈青绿色，做色时以沙绿色矿物颜料为主色调，用漆片-酒精作为粘接剂。根据器物表面的颜色在漆皮-酒精中加入沙绿、土黄、黑色、白色、蓝色矿物颜料，调成与器身表面相近的颜色，用毛笔蘸取调好的颜色涂刷在器身补配的地方，等颜料干后，再根据色差进行调整，做色应做到和原器颜色一样为止。

器物表面还有不用去除的无害锈蚀，需要在做好颜色的地方进行做旧处理。从沙子中筛出细沙，加入纯水和成泥，在器物外壁补配的地方弹上适当的泥，用以遮盖作用。漆片-酒精、细沙、黑色、白色、沙绿、土红矿物颜料和成泥状，用调刀和牙刷在器身上反复拨锈，没有泥遮挡的地方会有锈落在上面，等干后用纯净水把泥清洗掉，晾干，留下拨在器身上的锈，形成锈蚀。

（5）修复后的青铜匜。器物做色做旧完成后，修复过程就完成了，整件青铜匜从科学检测到最终修复完成遵循最小干预、修旧如旧、可辨识等原则，最终青铜匜得到了有效的保护和修复。

修复后的青铜盆尽量存放在干燥环境，避光避风，防尘防霉防微生物。室内应进行温湿度调节，不能骤变，保持相对稳定，变化量控制在3%以内，温度低于20℃，相对湿度小于40%。保持库房清洁卫生和空气新鲜，库内使用空气净化过滤装置，以减少、阻止灰尘颗粒、霉菌孢子进入。做好定期检查器物保存的综合情况并有完整的记录，发现问题应及时查找分析，并采取措施予以处理（图4）。