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既杀菌防腐又抑制锈蚀?铜铁类文物保护有了新方法新专利
我国历史悠久,文化遗产极为丰富,内涵庞杂,品类众多。这些文物历经千百年流传至今,频经沧桑之变,能保存下来十分不易。由于文物质地各异,其保护方法亦不同,保护效果各有千秋,许多保护手段仍在探索之中。笔者从事文物考古工作六十多年,对考古出土的金属类文物,尤其是铁器的保护尤为关注。
近年来,国内外已公开和未公开的铁质文物保护文献和学术报告,间或有之。如涂抹缓蚀剂来做铁质文物的防腐,采用硅酸钠为主剂,利用抑制腐蚀的原理,即硅酸钠在水中提高了PH值,降低腐蚀速度,并以钨酸钠做防腐剂。但这种方法忽略了硅酸钠本身没有缓蚀作用,尽管在水中能降低PH值,形成沉淀保护膜,可是其保护膜是多孔性的,加上当PH值高或低时,则不宜使用,因此,其防腐效果并不理想。
也有用葡萄糖酸钠的,它本身是一种金属表面清洗剂,如制造马口铁、镀锌板、表面镀铬(电镀),其钢铁坯表面需严格清洗,使镀层与钢铁表面牢固结合,这时清洗剂中添加葡萄糖酸钠,用作电镀镀层防腐。而古代铁质文物的腐蚀因素很多,也很复杂,而出土文物和收藏的自然环境不同,周围的介质也不同,加上古代铜、铁质文物本身结构的原因,所以该产品对古代文物的缓蚀作用不大。而钨酸钠作用是电镀镀层防锈,其组合配方非但没有优化,反而给铁质文物造成新的腐蚀和损坏。
在另一文献中,用葡萄糖酸钠、苯钾酸钠、锌盐、镧盐组成铸铁文物的缓蚀剂,葡萄糖酸钠的作用上面已说明,苯钾酸钠是食品防腐剂,锌盐(如硫酸锌是低效缓蚀剂)、镧盐(如氯化盐在空气中稳定,但极易吸水和潮解,硝酸镧对人体、环境、物质均有害),这种组合既低效也不环保。
针对馆藏文物存在不同程度腐蚀损害的现状,中国冶铁历史博物馆文物修复中心科研人员与外聘研究员任春山,合作研究出“一种用于古代金属文物双重保护抗菌防腐气雾剂应用”新成果。2020年6月9日,这项新成果被国家知识产权局批准并颁发了发明专利证书(证书编号:3832537),专利号:ZL2017 1 0317060.X。
新发明的“金属文物保护剂”是双重的,既能杀菌防腐,又能抑制锈蚀的发生,经国家指定的产品检测部门对其性能进行检测,证实真实有效。
西安国联质检出具的保护剂功能检测结论:送检是金代铜镜一件,现场喷涂保护剂后,将铜镜放在盐雾环境中腐蚀,经过168小时(相当于自然环境存七年时间),样品没有明显变化,包膜覆盖完整,无气泡,无孔隙,不存在新的腐蚀点。检测结果证明了此种金属文物保护剂的功能是可靠的,可以使金属文物长期受到保护,而能流传下去。
过去人们对金属铜铁质文物的腐蚀残坏,被“误诊”为氧化的结果,其实这种认识是不准确的。经科学检测发现,自然环境中真正破坏和腐蚀金属文物的根源是微生物菌群在器物体上的活动,衍生繁殖造成文物腐蚀分解,而逐渐损毁。青铜器所滋生的微生物有铜绿假单胞菌、铜钾氯细菌、青铜小单胞菌、鼠疫杆菌、大肠杆菌、金黄葡萄球菌等;铁器上滋生的微生物有氧化铁杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氢化硫杆菌、鞘铁细菌、嘉化铁杆菌、硫杆菌等。以上所列各种细菌微生物,才是导致金属文物腐蚀损毁的根本源头。
这项发明中,抗菌剂的作用是降低微生物的活性,破坏微生物中的酶,减弱腐蚀的发生,从而抑制微生物的繁殖。防腐剂作用于破坏细菌微生物正常的新陈代谢,使微生物蛋白质凝固和变性,在不同的情况下,抑制最容易发生的腐败作用,特别在灭菌作用不充分时,仍具有持续性的效果,对金属文物保护,达到抗菌、防腐的双重保证。
选出的铁器
选出的铁器用无水乙醇清洗后
选出的铁器用抗菌防腐保护剂喷涂后效果
为确保对文物的双重保护,保护剂抗菌防腐药剂与膜液混合成喷雾剂,即在文物表面喷涂,形成一层薄膜,厚度均匀,在0.07~0.09毫米间,在视觉上仍不失原器物本来面貌。密封度好,透明度好,有弹性,不开裂,无脱皮,耐腐蚀,耐空气和水,耐酸碱,机械强度高,无污染,遇火灾,也不产生有害气体,耐高温、耐日光暴晒,耐低温,可达零下60度。器物表面有鬃眼或凹凸不平处,亦无须打磨,只需常规喷雾即可,对人、物和环境,高度安全。
这种保护试剂使用方法简单,首先用无水乙醇清洗器物,之后以大小不同毛刷刷洗,最后不留死角地全器喷涂,干燥后即可入库收藏。
(作者单位:辽宁省文物考古研究院)
编辑 | 张 怡
复审|郭晓蓉
终审|李 政
本文刊登于中国文物报《保护专刊》
2021年2月26日第8版
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