以金银为代表的贵金属文物材料腐蚀问题学界关注较少，但这类材质文物会因合金成分及长期埋藏环境的共同作用，呈现出诸多特殊的腐蚀现象。我院文物保护团队在三星堆、江口沉银、贵州遵义出土银器的保护研究中，取得了一系列研究突破。近期，针对三星堆金面具脆化腐蚀现象，为探明其脆化机理，为后续针对性的保护修复对策提供科学依据，我院文物保护研究室组建以刘晟宇博士后、孙思原博士等为科研骨干的课题组，联合北京科技大学科技史与文化遗产研究院、北京科技大学化学与生物工程学院、北京化工大学文物科学与技术交叉学科研究中心及四川省考古研究院组成联合科研团队，通过现场考察、科技分析、实验室模拟等多种研究手段，开展深入研究，探明了三星堆金面具文物的腐蚀行为机制，该研究成果在材料科学领域顶级学术刊物Corrosion Science上发表。
2023年，文物修复工作者在对三星堆出土金器进行保护修复的过程中，于3号和8号祭祀坑出土金面具上发现了罕见的脆化病害。金面具脸颊和眼角等局部区域出现了鳞片状剥落，形成斑驳的空隙。这些剥落处已几乎没有力学强度（mechanical strength），在一些剥落较严重的地方，甚至出现大片缺损；但脆片化的残片依旧保持着金属光泽，外观上观察不到明显的腐蚀痕迹。对于文物保护修复工作来说，若难以辨识潜在的文物病害区域，不知其起因，也就无从处理，为这类珍贵文物的后续修复、保存、展陈与研究工作都带来了巨大挑战。我院超微探针探秘三星堆金面具病害机理研究成果在材料科学顶刊Corrosion Science发表
为此，研究团队首先在金面具脆化剥落的残片基体中观察到了晶间裂隙的存在，确认了晶间腐蚀的发生；结合微观形态学研究、元素分析及物相分析，发现了在文物基体内存在一种独特的富铅组分，极有可能与晶间腐蚀有关。为了验证这一推测，研究团队依据三星堆金面具的成分-结构-工艺信息，通过适宜的投料比例与热处理方法，制备了可用于定量分析研究的Au-Ag-Pb三元合金模拟样品，高度还原了金面具在腐蚀发生前的成分与组织结构特征；借助扫描微电化学池探针技术（SECCM），直接获取了金面具模拟样品中Au-Ag连续相、Au2Pb相、AuPb2相及PbxOy夹杂物的电化学反应性数据。实验结果表明，金面具模拟样品中各微区结构、组分的腐蚀敏感性排序应为：AuPb2+PbxOy >> Au2Pb > Au-Ag由于活性组分主要沿晶界分布，因此整体表现为晶间腐蚀的特征，这与研究团队在实际金面具文物样品中观察到的腐蚀现象与残留物结构特征是一致的。因此，三星堆金面具的脆化问题，就是由晶间活性含铅相的优先腐蚀导致的。得益于SECCM的技术优势，研究团队可以通过最直观且可视化的方式，了解待测区域的电化学活性分布情况。该研究揭示了三星堆金面具脆化腐蚀现象的内在机理，为保护修复这批金面具提供了科学依据。研究成果以“Understanding the unique corrosion phenomenon of Sanxingdui embrittled gold masks using scanning electrochemical cell microscopy (SECCM): Intergranular corrosion of Au-Ag-Pb ternary alloy”为题，发表于材料科学领域顶级学术刊物Corrosion Science。我院博士生孙思原与北京科技大学化学与生物工程学院博士生孙祥玉为论文的共同第一作者，我院博士后刘晟宇、北京化工大学文物科学与技术交叉学科研究中心博士后胡沛，以及北京科技大学化学与生物工程学院张美芹教授为论文的共同通讯作者，李睿璇、鲁海子（助理馆员）、胡钢（副教授）以及胡东波（教授）为共同作者。该项研究得到了国家自然科学基金（Nos. 22274008，11295031）及博士后科学基金（No. 2024T170020）的资助。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112301
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