为什么秦岭出土的青铜剑千年不生锈?

为什么秦墓出土的青铜剑是防锈的?陕西省千年考古学会编著的《陕西重要考古发现(1949-1984)》一书中写道:“长期以来,中国知识界有一种说法,认为早在2000多年前,中国秦代的工匠就已经掌握了先进的铬酸盐转化涂层技术。原因是秦陵出土的许多青铜兵器保存完好,部分青铜兵器表面已检出铬。在以往的研究成果中,也有很多解释和论证。

秦兵马俑坑出土的青铜兵器有刀、剑、矛、铍、戟、钹、桨、弯刀、箭头等。制造工艺极其精湛,刀刃锋利。特别是青铜剑表面被铬盐氧化,具有防锈防腐的作用。这项技术是欧美资本主义国家直到近代才掌握的,而中国在2000多年前就已经创造了这项先进技术,这说明了中国古代黄金管理技术的进步,反映了中国古代劳动人民的聪明才智。"

1996年,秦始皇兵马俑博物馆整理出版的《兵马俑研究》一书也有类似内容:“在国外,1937年德国发明了镀铬工艺。镀铬防锈方法的广泛使用是近几十年的事,防锈时间一般可保持60年。秦代青铜剑的发现,证明我国早在2100年前就开始使用铬盐氧化,至今仍未失去保护作用。”

这是决定秦陵青铜剑千年不生锈的关键吗?一项关于秦陵兵马俑青铜兵器为何能保存至今的研究,一层层揭开了这个谜团。《科学报告》杂志(Scientific Reportsvolume)在网上发布的一项由中外学者参与的关于秦陵兵马俑青铜兵器的最新研究,否定了上述说法。

问题-

中外学者关注以下问题:

(1)武器表面有铬的概率有多大?

(2)表面铬的存在与青铜兵器的长期保存有无关联?

(3)铬的来源在哪里?

(4)武器表面的铬是故意的吗?

对大量出土兵器、土壤及相关材料样品进行了研究分析,并对青铜器进行了镀铬处理和加速老化实验。

回答-

(1)464个武器部件中,只有37个检测到铬的浓度≥0.1%,证明铬的存在并不具有普遍性。

(2)铬与青铜兵器的长期保存无关。真正重要的是,青铜器含锡量高,成分稳定,埋藏区黄土pH值适中,土壤颗粒很小,能阻碍金属腐蚀所需的通风和湿度。

(3)铬的主要来源是油漆。秦陵修建时,兵马俑和兵器的非金属部分(如木柄和刀鞘)都涂有油漆。因此,在靠近这些部件的金属表面上经常可以发现铬,反之亦然。至于涂料中铬的来源,还需要进一步研究。

(4)秦工匠没有掌握用铬作金属防腐的技术,金属表面的铬是埋藏后污染造成的。

事实上,类似的质疑并非始于今日。1996年,学者何在《考古学》杂志上发表了自己对六件表面含铬青铜器的检测结果。根据这些测试结果,你认为:

「今天分析的六个样本原本是罐头制品,并没有经过人工镀铬。表面的铬是在使用和埋藏过程中偶然渗入的,样品表面的各种颜色状态是自然腐蚀造成的。秦坑铜铲和满城汉墓铜家族表面铬的分布与这6个样品非常相似,但颜色差别较大,也难以排除自然污染的可能。”

具体原因有五个:

(1)情况很少。包括何本人检测的6件青铜器,“据我们所知(指1996),中国古代表面含铬的青铜器样品总数不到10件,十多年来没有增加”。

(2)这些青铜器表面的铬含量低。6个样品10个分析点的平均成分为1.065%,铬含量最高仅为2.170%。

(3)很难理解把这些铬说成是人造的动机。青铜器的表面处理要么是为了装饰,要么是为了防腐。但所研究的6种含铬样品颜色不同,有乳灰色、灰白色、青灰色、灰绿色、灰黑色,并非铬应用于装饰、着色的现象。样品中有钐,这是一个很大的消耗量,所以不需要防腐,真的需要镀锡。“含铬表面的防腐能力未必比镀锡表面好。”

(4)青铜表面的铬含量不均匀。如果是为了装修或者防腐,这种现象是很不合理的。

(5)镀铬工艺缺乏文字记录。其他的镀锡、镀金、镀银的技术,在古籍中也能找到。

与以往的质疑相比,中外学者的这项研究给出了更详细的数据和更准确的分析,结论也更可信。