金属文物腐蚀检测：自主装备如何无损把脉锈蚀

01.锈蚀壳层是最大拦路虎

金属文物的表面, 通常情况下, 是普遍覆盖着锈蚀壳层的, 这些壳层, 是干燥的, 也是粗糙的, 其形貌, 是非常不规则的, 各个部位之间, 厚薄程度和致密度方面, 存在着极大的差异, 与此同时, 微弱的杂散电流干扰现象, 是显著存在的, 在使用常规溶液, 对这种起伏不定的表面, 进行检测的时候, 液体会沿着缝隙, 发生扩散和外渗的情况, 固定检测面积这件事情, 是很难实现的, 信号点随机跳动的问题, 也随之出现了。

文物这个东西, 它具有唯一性, 也属于稀缺品。所以呢, 是不允许对其进行那个破坏性的取样工作的。同时也没办法在那个考古现场去制作出标准的实验电极来用。

这就出现了一个情况, 那就是在库房里面, 或者是在展厅之中, 包括那些室外的遗址地方, 传统的那些实验室方法, 它们几乎是没法子直接拿去用的。因此, 金属文物的真实的腐蚀状态, 这种状况是长期处于一个就像黑箱一样的不被人知的状态里面的。

02.接触式探头从欧洲起步

意大利的学者他们是比较早就提出了这样一个测试的思路, 就是要把那个浸透了电解质的棉纱布子直接贴合在文物的表面上去, 虽然这样的话导致得到的数据波动情况会比较大地一点, 但是这一举动却是开创了一个非破坏性电化学检测的方向, 而在这之后呢, 西班牙以及瑞士这样的国家里面出现的团队也接着开始开发出了柔性的泡沫底盘和凝胶材质的贴片, 这些都被用于对铁制的器具还有青铜制造的雕像进行检测。

这些方案多数时候还仅仅是停留在实验室的那个阶段, 一旦去面对真实的馆藏环境, 并且遇到多种材质相互交叉产生干扰的情况时, 其稳定性和可重复性依然面临较大的挑战, 所以并没有形成那种可以被进行批量推广以及具备标准化特点的便携设备。

03.嵌套式电极布局破解干扰

中国社会科学院科技考古与文化遗产保护重点实验室的团队, 研发出了便携式电化学原位检测探头, 他们同时研发出了配套的腐蚀检测平台。这个平台的布局, 采用了参比电极与辅助电极的嵌套式排列方式, 这样的布局, 能够合理调控电流分布的均匀性, 也调控了稳定性, 设备内部的元件, 支持快速拆装替换。

团队在研发过程中, 还专门引进了凝胶稳压模块。通过这一技术装置, 检测面积被牢牢锁定在一个固定的数值上面。这种做法是从根源上处理问题了, 有效解决了液体向外渗漏以及信号发生漂移的情况。

如此一来, 原本隐藏在锈层下面的电化学信号就能被准确地捕捉到了。并且, 经过反复进行测量实验之后, 所得出来的结果表现出十分不错的可重复性特征。

04.设备已进驻多家文博机构

这个系列的设备现在已经在中国国家博物馆里面用上了, 也在四川省文物考古研究院用上了。它们都完成了落地应用的事情, 进入了实际进行检测的这个流程里面。

在后面, 计划要让更多的考古遗址出土的金属器物被覆盖, 也要让各地的博物馆馆藏物品被覆盖起来。这样做是为了给原位腐蚀研究提供设备条件的支撑, 也是为了给保护方案的制定提供设备条件的支撑。该系列设备。

首批应用单位那边反馈回来的情况显示, 这个设备的操作门槛其实是比较低的。咱们馆里的员工, 经过短时间的那种培训了, 就可以直接在那个仓库的现场去把那个常规的检测给做了。

这样做的话, 是不用再把那些文物送到外地的那些专门的实验室去的。这一来就很大的程度上降低了送检所需要的那个时间, 同时也把那个综合的成本给大幅度地降低了。

05.十五五规划明确预防性保护方向

《国家文物事业发展"十五五"规划》把无损检测这些事情, 还有病害监测的事情, 以及专用装备研发的事情, 都纳入了科学部署里面"保护第一"这个方针推动着各行各业从靠经验判断转变成依靠数据来驱动, 定期地为金属文物做一次电化学方面的"体检", 这已经变成了一个非常关键的环节, 使得相关工作可以开始从被动的修复模式走向主动的预防模式。

既然腐蚀这件事的本质上头是电化学反应, 那么我们再去搞个事后分析锈层成分, 这个做法就不如直接获取原位腐蚀参数来得更有决策价值了。因为这么做的话, 它同时也为缓蚀涂层兼容性和早期修复材料寿命评估提供了一个可以拿来就用而且还能量化的路径。

请你说一说, 你那个工作地点, 也就是博物馆呀, 或者是那种考古单位的内部, 他们有没有已经把那个电化学的原位检测的技术手段给引进来了? 欢迎大家把这个消息点赞一下，然后分享出去, 并且在下面留言进行沟通交流。