高锡青铜镜研究与科技保护

摘要：中国青铜器铸造历史悠久，早在先秦时期就已形成一套稳定的合金铸造配比体系。高含锡量的青铜器多见于兵器、铜镜等类型器物，能够满足器物硬度需求，同时也导致材质变脆而容易发生断裂。对存在断裂、残缺以及有害锈病害的青铜镜进行保护修复是青铜镜保护的重点和难点，本文对两件山东临沂地区出土的汉代青铜镜进行分析研究，针对其病害特点实施了保护。

关键词：高锡;铜镜;保护;修复

一、高锡青铜镜

1.1高锡青铜

青铜是金属冶铸史上最早的合金，在纯铜中加入锡或铅的合金，能够提高器物硬度、降低冶炼熔点。中国古代手工业技术文献《考工记》中记载了不同用途的青铜器铸造时铜与锡的配比，《吕氏春秋·别类》说：“白所以为坚也，黄所以为牣也，黄白杂则坚且牣，良剑也”，即青铜剑不同部位不同的铜锡配比有利于提高剑的性能[1]。这说明早在先秦时期已形成了一套稳定的合金成分配比体系。

当今出土青铜器铸造工艺研究一般把古代青铜器按照锡含量划分为低锡和高锡两类，锡量 17%作为分界点[2];北京大学陈建立[3] 团队在研究中把锡含量细分为低锡、中锡、 高锡和超高锡四类，分别以 2%、8%、14%—20%作为分界点。高含锡量的青铜器多见于兵器、铜镜、农具等类型器物，质地坚硬，能够满足器物硬度需求。本文以锡量> 17%作为高锡青铜。

1.2 青铜镜

“清冶铜华以为镜，莹光如水照佳人”，铜镜自战国开始流行，在西汉时期得到了蓬勃发展。至唐代，铜镜铸造达到顶峰，丰富的纹饰、多样的造型[4]，体现了古代工匠们精湛的铸造技术[5]。铜镜合金基本为含铅高锡青铜材质[6] 。董亚巍先生在《论古代铜镜合金成分与镜体剖面几何形状的关系》[7]一文中，对不同时期的各种铜镜成分作了深入的分析，发现铜镜锡含量保持在23%—24%为最佳值，有利于镜面抛光，能够保证铜镜的映照效果。

俗称的铜镜“漆古”现象，是高锡青铜镜在一定的埋藏环境下经过长期自然腐蚀形成的。“漆古”是描述文物外观比较常用的术语，形容器物表面致密光滑，晶莹如釉质光泽。宋代赵希鹄在《洞天清禄集·古钟鼎彝器辨》中说，“铜器坠水千年，则纯绿色而莹如玉”，描写的就是“漆古”现象。“绿漆古”表层光亮碧绿，“黑漆古”呈现明亮的黑漆色，“水银古”呈现光亮的银白色。经分析检测，“漆古”主要成分是二氧化锡[8]（SnO2）纳米晶体，二氧化锡具有金刚石类型光泽，透明度为半透明至透明，漆古铜器表层的光亮透明特性即来源于此。高锡青铜镜还具有优良的抗腐蚀性能，对青铜基体具有保护作用，受到考古、文物保护、化学、材料学等专业学者的广泛关注，对“漆古”器物的成分、结构、形成原因等方面开展了大量的研究工作[9]。

二、山东出土的汉代高锡青铜镜

汉代是我国铜镜发展的重要时期，汉镜出土的数量最多，而且纹饰内容丰富、制作精巧，具有很高的艺术性和装饰性。由于汉镜含锡量高，经过上千年的埋藏，出现了很多“漆古”类铜镜。本文分析的两件汉代青铜镜均出土于山东临沂莒南地区。临沂有着源远流长的历史和积淀丰厚的文化，莒南县位于临沂东南部，为莒文化中心地区之一，地上地下文物极为丰富。何堂坤在《临沂铜镜表面分析》[10]一文中研究指出，位于我国北方的山东临沂地区，出土的青铜镜以漆古铜镜居多。青铜镜高锡含量在提高铜镜硬度的同时也使得合金发脆易断，因此出土青铜镜受到不当发掘等因素导致断裂现象普遍[11]。同时由于环境变化、保存条件不利等因素的影响，致使青铜器产生新的病害，日积月累的共同作用使文物的寿命受到极大的威胁。

在对青铜镜进行保护修复之前，应根据保存状态和锈蚀情况对器物进行仔细的观察、科学的检测，明确器物上出现的各种腐蚀及病害，以指导青铜镜的科学保护修复。

2.1西汉四乳四虺镜

如图1、2所示，西汉四乳四虺镜出土于山东临沂莒南，直径11.2、缘厚0.55厘米，重量为0.249千克。该镜圆形，素緣，圆钮，座内上下左右装饰对称三弧线及半圆，座外四虺纹相间以四乳钉，四乳有圆座，四虺成钩形躯体，两端同形，虺纹两侧装饰有鸟兽。主纹以两周栉齿纹为廓，造型饱满、形象活泼。铜镜整体“黑漆古”包浆微闪银灰色。该铜镜病害主要为断裂、两处残缺、点腐蚀以及表面硬结物，病害严重，亟需保护修复。

2.1.1四乳四虺镜合金成分分析

使用便携式X射线荧光能谱分析仪对四乳四虺镜进行半定量无损分析，仪器为Thermo scientific XL3。在青铜镜镜背素缘处表面测试 3—5个点，以保证测试的准确性，测试结果显示含锡量均为28.1%—28.3%之间，验证了该“黑漆古”铜镜为高锡含量青铜镜，符合汉代铜镜铸造合金比例。

2.1.2四乳四虺镜锈蚀硝酸银溶液定性检测分析

通过肉眼观察，四乳四虺镜表面及残缺断裂面处锈蚀为浅绿色粉状锈蚀，为确认该锈蚀是否为有害锈，采用硝酸银滴定分析法进行检测。粉状锈取样、溶解、过滤后，用硝酸银溶液滴定，结果显示样品溶液瞬间变浑浊，说明样品中含有大量氯离子，浅绿色粉状锈蚀为有害锈。

2.2东汉四乳鸟兽镜

如图3、图4所示，该四乳鸟兽镜圆形钮，圆座，中区饰四乳间以四组鸟兽纹，外区饰三角锯齿纹，厚缘，镜面整体生成“黑漆古”锈膜，镜背大部分区域显示出光亮的水银沁。直径15、缘厚0.4厘米，重量为0.141千克。病害断裂为两块，镜背纹饰处附着有泥土导致纹饰不清晰，靠近边缘区域有几处浅绿色锈点，镜面有明显的划痕、修复痕迹，贴有标签。修复后可见该铜镜锯齿纹及鸟兽纹雕刻饱满细腻、栩栩如生，加之“漆古”光泽，更显古色古香。

2.2.1四乳鸟兽镜合金成分分析

在四乳鸟兽镜镜背边缘处“黑漆古”区域表面测试 3—5 个点进行X射线荧光能谱无损分析，测试结果显示含锡量均为21%左右，结果表明该铜镜为高锡青铜镜。

2.2.2四乳鸟兽镜锈蚀物相结构分析

使用X射线衍射仪对青铜镜背绿色锈蚀进行物相结构分析，通过检测腐蚀产物的化学组成，为后续有害锈清理和緩蚀封护提供依据，结果表明该锈蚀主要成分为碱式氯化铜，为有害锈。

三、高锡青铜镜的科技保护

根据现代文物修复理念，遵循最小干预原则、可逆性原则以及可辨识性原则，针对这两件青铜镜表面硬结物、断裂、残缺、有害锈的病害特点，制定保护修复流程，包括表面清理、除锈、缓蚀、粘接补配、做旧和封护。

3.1表面清理

表面清理以机械方法为主，采用竹签、手术刀、喷砂机、超声波洁牙机等工具进行去除，特别是对于铜镜断裂面也要重点清理干净，采用棉签蘸乙醇溶液滚动擦拭的方法，以保证后续粘接效果。对坚硬的土渍等表面硬结物，可采用乙醇溶液、EDTA二钠盐溶液等将硬结物软化后再进行机械清理。

3.2去除有害锈

有害锈是青铜器病害中最严重、破坏性最大的病害，会导致器物纹饰脱落、基体矿化，需及时、彻底清除。这两件铜镜锈蚀均为有害锈，先用不锈钢针、手术刀等工具进行机械清理，在此基础上再实施化学方法处理。针对这两件青铜镜有害锈蚀均呈点状分布的情况，主要采用锌粉法和过氧化氢法，反应迅速且不会影响非锈蚀部位的形貌。实施化学除锈需用清水彻底清洁，以清除残留的化学试剂。

对四乳四虺镜采用锌粉法除锈。将乙醇调和好的锌粉涂敷在有害锈区域，使锌粉与有害锈充分发生反应，此方法重复操作，直至不再检测出有害锈氯离子。

对四乳鸟兽镜采用过氧化氢法。配制低浓度的双氧水溶液，用滴管小心滴加到有害锈部位，观察气泡的溢出，待气泡减弱后，进行再次滴加，直至不再产生气泡。

3.3缓蚀

为阻止青铜镜锈蚀继续蔓延，对去除有害锈后的青铜镜，用苯并三氮唑（BTA）溶液采取刷涂的方法进行缓蚀，利用BTA与铜元素的结合，降低铜与外界腐蚀性物质的反应能力，以达到对铜镜缓蚀保护的目的。

缓蚀工作完成后，还需对青铜镜进行稳定性检查，以检验青铜器有害锈中的氯离子是否被清除干净。具体方法是把铜镜放入恒温恒湿箱内，将温度调整到30℃，相对湿度调整到80%，在此高温高湿环境下48小时以内无粉状锈点出现，说明有害锈已被清理彻底。

3.4修复

修复工作以传统修复工艺为主，融合现代新材料和新工艺。断裂和残缺是高锡青铜镜的普遍病害。针对这两件青铜镜断裂和残缺病害状况，对相关部位进行粘接和补配。

粘接时首先选择性能优良的黏合剂。选择几种常见的黏合剂进行黏结试验，通过黏结强度对比，选择使用Hxtal环氧树脂胶黏剂，将Hxtal胶黏剂涂抹在接缝处，辅助使用热熔胶棒帮助固定至完全固化。

补配时，首先根据铜镜的对称性翻制模具，再用填充材料补缺。通过试验石膏、蜡片、硅胶等翻模材料，选择硅胶翻模的方法能把虺纹翻制得更细腻。由于该铜镜残缺面积较小，选择环氧树脂胶作为补配材料。在硅胶模上涂上一层脱模剂，调好环氧树脂胶浇注在模具上，树脂固化以后取下硅胶模即可。粘结、补配后的青铜镜需要在接缝处使用环氧补土进行补腻子以及打磨，然后调制天然矿物颜料在修复部位进行做旧处理。

3.5封护

表面封护能够减缓环境变化对青铜镜产生的影响。对镜面和镜背分别刷涂丙烯酸树脂材料Paraloid B72溶液，对其进行封护处理。为了更长久稳定地保存，建议青铜镜的保存温度为20℃± 2℃，相对湿度低于45%，相对湿度日波动范围小于5 %。

四、结论

本文分析了高锡青铜和铜镜的合金特点，对山东临沂地区出土的两件汉代青铜镜进行了分析研究与保护。通过X射线荧光能谱无损分析验证了这两件漆古铜镜为高锡青铜镜，含锡量均为20%以上，符合典型汉代铜镜合金铸造比例。依据文物保护修复原则，对其进行了可辨识性保护修复，通过清理、除锈、黏结、封护等处理，能够有效减缓青铜镜腐蚀速度，也满足了博物馆陈列展览的需要。

参考文献：

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作者简介：

崔丽娟，理学硕士，山东博物馆馆员，研究方向：文物保护