金相组织观察青铜器文物腐蚀的现状

对于青铜文物的腐蚀研究而言，腐蚀过程的进行与其内部组织结构是密切相关的。光学金相显微镜是进行金相分析的最基本的仪器之一，所谓金相分析是指通过对金属显微组织的分析，来研究金属中合金生成、冶炼、浇铸以及加工工艺等信息。一般是用带有金属基体的文物残片，制成显微样片，然后放在金相显微镜下直接观察或用 FeCl3 的乙醇溶液侵蚀后观察，之后拍照，其制样和使用方法参照GB/T 13298-91。

金相显微镜

中国古代青铜器绝大部分都是铸造成形的，极少是经过锻造等冷加工处理的。铸造成形的青铜器基体组织基本由铸造树枝晶组织构成，见（图3-8），图（3-9）为经过退火处理形成的青铜等轴晶组织。一般说来，等轴晶组织较树枝晶组织的耐腐蚀性能要好，这与其晶界界面的减少和成分的均匀化有关。

具有铸造树枝晶组织的青铜器，受环境影响而发生腐蚀时，一般是由表及里沿树枝晶间进行。由于铸造青铜器的厚度大多不超过2～3mm，所以其铸态组织多由贯穿的树枝晶构成，当腐蚀较严重时，常常发生穿透腐蚀，一旦穿透，基体强度将大大降低，导致器物受到外力作用时发生脆性断裂。

青铜的腐蚀具有方向性，对于铸造树枝晶来说，腐蚀沿树枝晶分布方向进行。铸造组织由于其凝固特性，树枝晶的枝干为先结晶相，成分组成中的溶剂元素含量较高，而枝晶间界处为后凝固区，富含溶质元素及外来夹杂物，成为最易受侵蚀的部分。腐蚀侵入青铜基体后，其腐蚀往往沿树枝晶晶界、α＋δ两相区相界面（见图3-10）或等轴晶中的形变孪晶界面方向发展。通常情况下，晶界间的腐蚀优先于相界间腐蚀，相界间腐蚀优先于晶内腐蚀。

古代青铜器在受到较严重的腐蚀同时，其内部的组织中往往会有一种成分为纯铜的新相产生，从其显微组织观察，纯铜晶粒往往产生于腐蚀发生的前沿区域，如树枝晶（见图3-11）、等轴晶的界面处，α＋δ相的相界面处等。其产生机理目前尚在研究之中，多数学者认为产生过程属于电化学反应过程，铜、锡等元素在电解液作用下被离子化后，铜离子发生重新沉淀再结晶形成这种纯铜相，有人称其为“纯铜晶粒”，也有人称为“沉淀铜”。可以观察到的是，无论“纯铜晶粒”由何处产生，其随后的长大过程都遵循相变动力学的基本规律，遵循最小界面原理。“纯铜晶粒”的长大必然冲破原有相区界面，逐渐发展成近乎球形的形状。