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古钱的锈蚀机理
 

  一、古铜钱化学成份分类

  1、紫铜:
  又称纯铜,古代含铜量约在96%至99%,呈紫红色。
 
  2、青铜:
  青铜可分为两大类:
  (1)锡青铜:含锡20%至30%。若含锡在于20至30%则钱呈银白色,俗称“白铜”钱。含锡量少则钱呈淡棕色,俗称青黄色。古代锡青铜都含有铅,一般在3至8%,相当现代锡青铜的化学成份。
  (2)铅青铜:含锡2至10%,含铅9至60%。若含锡、铅量多,则钱呈灰白色,若含锡、铅量少,则钱呈黄青色。在先秦时期青铜钱的含量都较多,一般都在职7至56%,个别高达62%。到汉代含铅量~9%。若铅量在座~33%,则相当现代铅青铜的化学成份。

  3、黄铜:
  黄铜在明清时期就用于铸造铜钱了。明嘉靖年间就用黄铜大量铸钱。古代称“锌”为“倭铅”。用炉甘石熔炼而成(即菱锌矿ZnCO3)。D 元代就有:“赤铜入`炉甘石`炼为黄铜,其色如金”的记载。在明代后期我国的锌已向国外出口,锌锭含锌量达98%以上。黄铜又可分为:
  (1)黄铜:含锌3~40%。若含锌量在10~20%称为红铜(新疆地区),俄国称为丹铜。
  (2)铅黄铜:含锌35~43%,含铅0.3~3%。正明清时期的铜钱中有的含铅量还要多些。含锌量有时会少些在20~40%。
  (3)锡黄铜:含锌9~40%,含锡0.2~2%。有时也含有少量的铅。

  4、白铜:
  在明代我国就可生产铜镍合金,其成分为铜40~58%,镍7.7~31.6%,锌25.4~45%。以后传到德国,经仿制才制成电阻材料称“德国银”。白铜又可分为:
  (1)普通白铜:含镍+钴0.57~2.6%。
  (2)铁白铜:含镍+钴0.5~1.5%,含锰0.5~1.2%。
  (3)锌白铜:含镍+钴12~16.2%,锌23~28%。
  (4)砷白铜:在东晋时期甸就生产出砷白铜,即将赤铜加“砒石”炼为白铜。含砷量约10%,呈银白色。因在熔炼过程中产生巨毒气体,故很少用。

  5、小结:
  在古铜钱中使用最多。其次是紫铜钱。到明清时期才使用黄铜钱(早期仅见“壮泉四十”是黄铜钱)。俗称的白铜钱实际上是含锡量多功能些的表鲷钱。基本上不是有意生产砷白铜钱。

  二。古铜钱腐蚀后表面颜色的机理分析

  A:古铜钱长期埋在土壤中锈蚀是最普通最常见的现象。现按土壤的特性可分为酸性、碱性、中性三类情况.

  1.酸性土壤中的锈蚀机理分析
  古铜钱埋在酸性土壤中的锈蚀机理分析:古铜钱长期埋在酸性(PH4-7)土壤中的锈蚀颜色一般呈绿色(颜色由苹果绿--淡绿--中绿--深绿--橄榄绿逐渐进变化0,并产生碱式碳酸铜[CuCO3.3Cu(OH)3]呈淡绿色,有时还会产生碱式硫酸铜[CuSO4.3Cu(OH)2],呈橄榄绿色,并在钱表面形成稳定的保护膜。由于锈蚀的厚度不同,锈的化学成份不同,含量多少也不同,因此便会形成各种深浅不同的绿色。俗称松绿、瓜皮绿、纯绿、绿漆古、靛兰绿等。这类锈蚀往往是全面腐蚀和局部腐蚀的综合产物,同时还会产生电化学腐蚀。故钱面会呈斑状、槽状及坑眼,又因有晶间腐蚀和选择腐蚀,铜钱内部的锡、铅等易腐部份腐蚀掉,而使铜钱的比重减小就变轻了,并产生微细的小针眼,使钱声变哑,绿锈从孔中产生,俗称“入骨锈”。

  2.碱性土壤中的锈蚀机理分析
  古铜钱埋在碱性土壤中的锈蚀机理分析:古铜钱一般在民间使用流通数十年甚至数百年之久。就会锈蚀产生碱式硫酸铜,后又埋在碱性土壤中(PH7-10)与还原类物质如有机物糖类发生化学反应而生成氧化亚铜Cu2O呈深红色,还会生成铅丹Pb3O4呈大红色。欲称朱砂锈,鸡血斑,枣皮红,黄斑等。同时还保留部分碱式硫酸铜,故保存部分绿锈,所以古铜钱呈红绿锈。同时也会产生局部腐蚀及电化学腐蚀,所形成的微小针眼中也有红绿锈产生,欲称入骨锈。由上述可知古铜钱必须先产生绿锈后才会还原而生成红锈。故是红锈盖绿锈。在沙中则形成“干沙锈”即绿中有沙并有黄、红斑。

  3.中性土壤中的锈蚀机理分析
  古铜钱长期埋在中性土壤中(PH7)一般不会生锈,但有些古铜钱的含锡量偏高,若锡在15-32%时,从“铜一锡系状态图”分析,形成a固溶晶体和 共析体组成.而其中的 相(Cu3Sn)及SN,因锡析出到钱表面形成所谓“水银光”又称“水银浸”。同时锡青铜还会有“逆偏析”趋向,即锡由内外析出,使铜钱表面呈“白斑’又称之为“锡汗”。当含锡量在10-305时还会产生二氧化锡(SnO2)呈银灰色.这些现象也会同时产生,或分别产生,都会使铜钱表面形成“水银光”。因中性土壤极不稳定,很容易改变成为酸性或碱性土壤,故有些古铜钱先形成少量的红绿锈后再产生“水银光”。

  B:古铜钱长期浸在水中锈蚀机理分析
  古铜钱长期浸埋在较清洁的江、河水中,腐蚀极微弱,一般小于0.0025毫米/年,黄铜钱略快些。若古铜钱久浸埋在有污染的水田中或含硫酸铁[Fe2(SO4)3]的矿水中,则会使铜钱严重腐蚀,生成氧化亚铜和硫化亚铜(Cu2S),一呈红色,一呈黑色,并均匀分布,使钱表面形成如薄壳状的灰色锈蚀(颜色由海灰--银灰--淡灰--中灰--深灰渐变)。

  C:古铜钱长期存放在大气中锈蚀机理分析
  紫铜、青铜、黄铜钱在大气中都很稳定,一般小于0.00015毫米/年,在铜钱表面会生成一层极稳定的保护薄膜,主要是碱式硫酸铜呈橄榄绿色,还会产生氧化铜(CuO)中黑色,硫化亚铜黑色,及氧化亚锡(SnO)棕黑色。年代越久则锈层加厚颜色也变深,俗称为“黑漆古”,若长期在手中把玩则会使钱表面光亮如镜俗称“传世古”。但在这类古铜钱中也产生电化学腐蚀,故是“哑声‘。若古铜钱长期在干燥的环境中(大气中或土中)也会产生氧化铜和氧化亚金星呈深黑色,俗称“黑漆古”。有些铜钱先生成红绿锈后,又在干燥环境中生成氧化铜和氧化亚金星,一般称这种有红绿锈的“黑漆古”钱为“包浆”。

  三。古铜钱耐蚀性能的评级:
  金属材料耐蚀性能共分10级,而古铜钱耐蚀性能都极强,一般都在1-5级之内。
  极强耐蚀性:1级别 0.001毫米/年
  很强耐蚀性:2级 0.001-0.005毫米/年
  很强耐蚀性:3级 0.005-0.010毫米/年
  强耐蚀性:4级 0.010-0.05毫米/年
  四。锈蚀现象专用述语

  (1)生坑:在各类型土壤中出土的古铜钱,锈蚀明显并保存完好称为生坑。只说“表面氧化严重”是片面和不确切的,应改为铜钱“锈蚀明显”。因其不仅表面有锈蚀,而且内部也有晶间腐蚀等存在。
  (2)熟坑:出土多年但依旧保留部分锈迹的古铜钱。又称为“老生坑”。
  (3)传世古;存放在大气中锈蚀的古铜钱,又经常期把玩,表面黑又光亮。
  (4)黑漆古:存放在干燥环境中的古铜钱,未经把玩,表面呈黑色。
  (5)水银古:古铜钱含锡量高并在中性土壤中形成可见的“水银光”,即表面有银白色的锈层。有些书上只说表面银白色的氧化层,是片面和不确切的。
  (6)包浆:古铜钱在水中或干燥环境中锈蚀后呈多种颜色,即为红、黄、绿锈的“黑漆古”钱。

 
 

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