青铜文物缓蚀剂效率及封护剂抗腐蚀能力的比较研究

为评价青铜文物缓蚀剂效率及封护剂抗腐蚀能力进行了两项电化学实验。一是利用直流腐蚀的极化电阻法对缓蚀效率评价,二是应用恒电位交流阻抗法对涂层的抗腐蚀效率评价。实验表明,复合缓蚀剂的缓蚀效率优于单一缓蚀剂如AMT、BTA,在模拟中性土壤介质的水溶液中各自缓蚀效率分别为88.7%、94.6%,两者组成复合缓蚀剂后其缓蚀效率高达98.8%,这是发挥其缓蚀剂各组分的协同效应的结果。应用恒电位交流阻抗实验,可以更好地理解附着有封护层时复杂的腐蚀过程。结果表明,石蜡涂层样品的Nyquist谱图出现扩散过程引起的阻抗特征;聚乙烯醇缩丁醛涂层、Paraloid B72涂层、空白样(缓蚀层BTA)三种样品Nyquist谱图均是由于涂层微孔引起的阻抗特征,在同一浓度下其抗腐蚀性能排序呈依次递减趋势。     

关于青铜文物深层有害锈形成与转化的分析研究

为了长久保存馆藏青铜文物,有效转化深层有害锈氯化亚铜,以仿古青铜试样为对象,应用循环伏安法、恒电位极化法等电化学实验来研究青铜在模拟中性土壤介质溶液中的电化学行为,应用X-射线衍射(XRD)、共聚焦激光Raman显微分析检测其腐蚀产物的主要物相。结果表明,氧化过程是生成有害锈氯化亚铜的反应,还原过程是氯化亚铜还原成铜的反应。运用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)进行形貌观察和微区腐蚀产物成分分析。对氯化亚铜在不同湿度环境下的变化进行了跟踪观察。由此,为除去青铜文物深层有害锈氯化亚铜所做的一系列探讨将在博物馆藏品保护方面具有一定应用价值。     

一批楚墓包金金属饰片金箔成分及制作工艺的科学研究

出土于湖北当阳赵巷M12和曹家岗M5春秋晚期楚墓的金属饰片部分外包有带纹饰的金箔,该批饰片数量较大,类型丰富,材质多样,制作精良,在楚墓所出类似文物中规格较高。为对金箔的元素含量、厚度、颜色、光泽度、纹饰和制作工艺等方面展开系统的研究,本研究采用扫描电镜、X射线荧光分析显微镜、激光共聚焦显微镜、三维视频显微镜、色差仪、光泽度仪以及气质联用色谱等分析手段对194片金箔进行科学的分析。研究表明,这批楚墓金箔为金银合金,Au含量为82%～95%,Ag为5%～18%,厚度7～35μm,与先秦时期其他墓葬出土的金箔、金片相比,其厚度最薄,金含量相对较高,金箔表面更光亮,打磨抛光较为明显,纹饰种类更为丰富,纹饰刻划更加细腻、繁缛。显然,其制作工艺达到较高的水准。同时,对该批金箔的冶炼技术和制作工艺过程进行了探讨。研究结果可为了解中国传统金箔和纹饰制作工艺提供重要的参考依据。     

温湿度场仿真模拟在博物馆环境监测中的应用研究

针对博物馆当前的环境监测方式无法全面感知温湿度空间分布的问题,本研究引入与数据同化(EnKF)算法相结合的计算流体动力学(CFD)模拟方法,以某博物馆的展厅空间为例,获得可视化的温湿度场仿真模拟结果,并结合藏品保护要求进行数据分析和相关讨论。经与实时监测数据对比,基于数据同化的CFD模拟准确性良好,误差在可接受范围内。本研究引入的技术方法实现了博物馆环境监测从“点监测”到“场监测”的转变,后续可为博物馆藏品预防性保护提供更加科学有效的技术支撑。     

几种罕见的黄铜钱币锈蚀产物的识别与形成原因探析

我国从明中期开始使用黄铜钱币,一直到清末。过去,对古代铸币的科学研究主要集中于合金成分分析和铸造工艺两方面,对锈蚀产物和锈蚀机理的研究主要针对青铜铸币。黄铜的合金元素中较青铜多锌元素,其腐蚀产物与腐蚀行为较青铜有一定的差别,也较青铜更为复杂,然而现有的文献关于此方面的研究匮乏,特别是对于大气保存环境下黄铜钱币的锈蚀产物及锈蚀成因的研究基本空白。 本研究通过多种分析手段包括X射线荧光分析仪(XRF)、扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和显微激光拉曼光谱仪(Raman)对国家博物馆馆藏一批传世明清各时期的黄铜钱币合金组成,不同颜色的锈蚀产物等开展科学分析。研究结果表明,嘉靖、隆庆和万历年的黄铜铸币,为Cu+Sn+Pb+Zn四元合金,平均含量Cu 66.4%,Sn 6.8%,Pb 10.4%,Zn 15.6%,并含有微量Fe,不含As。泰昌、天启和崇祯年间及清代各时期的黄铜铸币,主要为Cu+Pb+Zn三元合金,并含有微量Fe、As和Sn。 这批黄铜锈蚀产物与常见的青铜锈蚀产物不同,最典型的是钱币表面蓝绿色和白色锈蚀物,经Raman和SEM-EDS分析并结合相关文献初步确认蓝绿色锈蚀物为一种含铜、钠离子的有机酸盐,理论化学式为NaCu(CO₃)(CH₃CO₂);白色锈蚀物采集到三种不同的拉曼谱图,但均无标准拉曼图与之匹配,综合多种分析结果并结合保存环境可进一步推测三种不同物相的白色锈蚀物主要为含有Zn、Cu阳离子的碳酸盐或有机酸盐,且Zn元素占主导地位;此外,通过Raman光谱确认两种罕见的同时含Cu、Zn阳离子且化学计量式为Cu₃Zn(OH)₆Cl₂的同分异构体,矿物名为herbertsmithite和kapellasite。 文中同时对蓝绿色锈蚀产物的成因进行了探讨。结合保存环境推测锈蚀产物中的乙酸根应来源于库房木质文物柜架所挥发的有机酸,钠和碳酸根则可能为入库前钱币流通时带入的污染造成的。 本研究最主要的拓展有以下两方面:一是以黄铜为研究对象,通过拉曼分析鉴别出几种新发现或罕见锈蚀物,进一步补充完善有关黄铜锈蚀物种类的数据库;二是深入探讨木质挥发物对金属文物腐蚀的影响作用,为后期采取针对性的预防性保护措施和相关主题研究提供参考借鉴。