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青铜剑2000年不怎么锈,引刀友一片赞叹:古代冶金枝术真先进、不知加了什么能不锈 、古人掌握了什么史前文明、古代的防锈技术没有流传下来、现在都做不到 。。。
这都哪跟哪啊,
首先我们古人的技术成果确实不得了,值得我们自豪
但是青铜剑为啥耐锈,咱从内因外因聊聊
内因:
先看看
初中化学教材的金属活泼顺序表:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt An
钾 钙 纳 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
以氢(H)为标准,氢前面的为活泼金属,后面的为不活泼金属
从左到右金属活动性由强减弱
(1)理论上讲,排在氢前的金属才能和酸反应,置换出氢
(2)在常温水溶液中,排在前面的金属可以将排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来
(3)排在越后的金属越容易,也越先从它们的化合物中被置换出来。
(4)排在越前的金属越容易,也越先把其他化合物中的金属置换出来。
再看金属腐蚀的原理:
根据腐蚀的作用原理,可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀:金属或合金直接与外部介质进行异相化学反应而使表面遭受的腐蚀损坏。.在腐蚀过程中不起电化学作用。
电化学腐蚀:金属与周围介质(主要指电解质溶液)相互作用, 在界面上发生电化学反应而造成的腐蚀。
电化学腐蚀是最普遍的金属腐蚀类型,当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池,相对活泼的金属作为阳极发生氧化反 应,被溶解腐蚀,相对不活的金属(或者可导电物质)作为阴极,一般只起传递电子的作用(而被保护),阴极上发生还原反应。
比如钢铁,实际上是合金,即除铁之外,还含有碳石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。
这是朴素的自然科学真理,到目前为止属于颠扑不灭的
这两点作为基础,决定了埋于地下2000多年的青铜器被大量较好保存,而哪怕只埋了几百年的铁器大多锈蚀不堪,甚至连渣都不剩。


IP属地:四川1楼2012-06-23 19:38回复
    外因:
    以“天下第一剑-------越王勾践剑”做例子
    引用湖北省博物馆、省考古所研究员后德俊的文章《越王勾践剑不锈之谜》及相关观点:
    越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%,另外还有少量的铅和铁,可能是原料中含的杂质。作为青铜剑的主要成分铜,是一种不活泼 的金属,在日常条件下一般不容易发生锈蚀,这是越王勾践剑不锈的原因之一。在古代墓葬中,它发生锈蚀的途径一般说来有这样几条:在潮湿的条件下,有空气或 氧气存在时,发生锈蚀,生成铜盐;在潮湿的条件下与贵重金属(如金、银等)接触,产生电化学腐蚀;与硫或含有硫的物质接触,生成铜的硫化物等。
      再来看看越王勾践剑所处的外部环境:该剑1965年冬出土于湖北江陵望山一号楚墓内棺中,位于墓主人的左侧,出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深 埋在数米的地下,一椁两棺,层层相套,椁室四周用一种质地细密的白色黏土、考古学界称之为白膏泥的填塞,其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥,致密性 更好。加上墓坑上部经过夯实的填土等原因,使该墓的墓室几乎成了一个密闭的空间,这么多的密封层基本上隔绝了墓室与外界之间的空气交换。现代科学告诉我 们:在完全隔绝氧气的条件下,即使在中性或微酸性的水中,钢铁都不会生锈的。这是越王勾践剑不锈的原因之二。
      望山一号楚墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上,地下水位较高,该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡,地下水酸碱性不大,基本上为中性,这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。地下水浸泡后,墓室内空气的含量更少。这是越王勾践剑不锈的原因之三。
      此外,还有三点证据可以证明,越王勾践剑的不锈之谜完全是它所处的环境条件所致。
      第一,越王勾践剑出土时不是绝对的没有生锈,只是其锈蚀的程度十分轻微,人们难以看出。该剑出土后一直放在囊盒中妥善保管,但是,出土至今还不足40年,该剑的表面已经不如出土时明亮了,说明在目前这样好的保管条件下,锈蚀的进程也是难以绝对阻止的。
      第二,与越王勾践剑同时出土的还有三件青铜剑,这三件青铜剑都放在该墓棺外的椁室内,相对说来它们所处环境的密封程度不如越王勾践剑,但是它们的锈蚀程度也较轻微,甚至与越王勾践剑完全相同。
      例如,出土于该墓头箱(考古术语,指墓主人头部所对的椁室)、编号为T109的青铜剑,素面无花纹,出土时“刃薄而锋利,保持着耀目的光泽”(考古发 掘报告语);出土于该墓边箱(考古术语,指墓主人身旁所对的椁室)、编号为B127的青铜剑,形制与越王勾践剑相近,“整个剑身的两侧均满饰黑色的菱形花 纹,非常优美。保存也很完好,刃薄而锋利,可与越王勾践剑媲美。”(考古发掘报告语)收藏于湖北省博物馆内、被称为“铜斧之王”的大铜斧,出土于湖北大冶 铜绿山古代开采铜矿石的矿井内,表面布满了与刃部垂直的划痕,是一件古代劳动人民实用的采矿工具。由于出土于古代矿井淤泥中,出土时表面仍然泛有青铜的光 泽,锈蚀程度也较轻微。
      第三,与越王勾践剑时代相近、制造工艺也相近的吴王夫差矛,1983年出土于江陵马山楚墓,由于该墓的保存情况不好,棺木等大都已经腐烂,夫差矛出土 时不仅矛柄几乎全部腐烂,其青铜表面也都布满了绿色的锈层。后德俊研究员说,他曾亲手保护处理过这件珍贵文物,其锈蚀情况与同时期的其它出土青铜器基本相 同。
      以上所述均已说明,越王勾践剑的不锈之谜完全是它所处的环境条件所致,而不是其它。
      勾践剑表面上的硫化物,其实是墓室中尸体、丝绸衣物、食物等腐烂后产生的。
      后德俊研究员说,越王勾践剑出土至今仅做过一次质子X荧光非真空分析,从分析结果可以看出,该剑表面黑色花纹处的含硫量只有0.5%、剑格表面的含硫 量比较高,达0.9%-5.9%,在剑身的其它部位都未检测出有硫存在。这就说明该剑锈蚀程度的轻重与硫的存在没有关系。现代科学告诉我们,硫化铜是一种 结构并不致密的物质,无法在青铜器的表面形成一层保护膜,现代文物工作者在保护古代青铜器时从来也未采用过硫或硫化物。
      古代工匠们是否在越王勾践剑的表面采用过硫化处理的工艺呢?答案是否定的。因为硫化铜是一种结构并不致密的物质,在用剑时,人的手指会经常摸到剑格,从而很快就将该处的硫化铜抹去,既如此,还有必要进行硫化处理吗?
      春秋战国时期统治者们的墓葬中一般都有大量的陪葬品,情况十分复杂。尸体、丝绸衣物、食物等腐烂后都会产生相当多的硫化物,这就是越王勾践剑上硫的来源。
      越王勾践剑上的花纹是用金属锡制成的,这已为现代科学分析所证实。春秋战国时期,青铜器的表面装饰有多种,采用锡是其中之一,青铜的亮黄色与锡的亮白 色相互衬托,耀眼美观。但锡有两点不足,一是硬度低,容易出现划痕,所以只能填在剑身的花纹内;二是在空气中容易被氧化而使光泽暗淡,失去了装饰的意义, 所以这种方法并没有被较广泛的使用,考古发掘中出土这类文物比较少的真正原因正在于此。几年前,湖北鄂州市博物馆青铜镜研究所就已经仿制出这种花纹,采用 的工艺比较简单,也毫不神秘。
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    对于越王勾践剑的纹饰问题可以参考kuntin的帖子,看看比较严谨的学界争论:
    http://www.knifriend.com/viewthread.php?tid=125781


    IP属地:四川2楼2012-06-23 19:39
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      看看下面这篇荒唐可笑的YY文居然出现在“遵义市2006年初中学业统一考试试卷”
      我们的教育啊。。。。。。。实在不知该说啥好
      看看红字部分,挑挑毛病:
      神秘的越王古剑
       春秋五霸时期,越王勾践“卧薪尝胆”,一举击败了吴王夫差,演出了历史上春秋争霸的最后一幕。岁月的流逝,使这场惊心动魄的战争静静沉睡在历史的长卷里,忙忙碌碌的后人几乎把它遗忘了。
        然而,1965年,一支考古队在挖掘春秋古墓时,却意外发现了一把沾满泥土的长剑,剑身上一行古篆———“越王勾践自用剑”跃入人们眼帘。拔剑出鞘, 寒光耀目,而且毫无锈蚀,刃薄锋利,20余层纸一划而破。这把剑全长为55.6厘米,其中剑身长45.6厘米,剑宽5厘米。剑身满饰黑色菱形几何暗花纹, 剑格正面和反面还分别用蓝色琉璃和绿松石镶嵌成美丽的纹饰,剑柄以丝线缠缚,剑首向外形翻卷作圆箍,内铸有极其精细的11道同心圆圈。这一重大的考古发现 立即轰动了全国,但是,更加轰动的消息却来自对古剑的科学研究报告。最先引起研究人员注意的是:这柄古剑在地下埋藏了两千多年为什么没有生锈呢?为什么依 然寒光四射、锋利无比呢?
      为解开勾践剑千古之谜,1977年12月,上海复旦大学静电加速器实验室的专家们与中国科学院上海原子 核研究所活化分析组及北京钢铁学院《中国冶金史》编写组的学者们一道,采用质子X荧光非真空分析法对越王勾践剑进行了无损科学检测,得出了剑身青铜合金分 配比的准确数据表。越王勾践剑的主要成分是铜、锡、以及少量的铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的,剑刃的精磨技艺水平可 同现代在精密磨床上生产出的产品相媲美。因剑的各个部位作用不同,因此铜和锡的比例不一。
      剑脊含铜较多,能使剑韧性好,不易折断;而越王勾践剑青铜合金配比刃部含锡高,硬度大,使剑非常锋利;花纹处含硫高,硫化铜可以防止锈蚀,以保持花纹的艳丽。
      通过进一步的研究发现,“越王勾践剑”千年不锈的原因在于剑身上被镀上了一层含铬的金属。大家知道,铬是一种极耐腐蚀的稀有金属,地球岩石中含铬量很低,提取十分不易。再者,铬还是一种耐高温的金属,它的熔点大约在4000℃。
      此外,越王勾践剑出土时紧插于黑漆木制剑鞘内,在剑鞘的保护下,又处于含氧量甚少的中性土层中;并且它所处的环境与外界基本隔绝,这也是它没有生锈的重要原因。
      这把越王剑,无论从它的外形研制,还是质料搭配,都无疑是我国青铜短兵器中罕见的珍品。中华文明中曾有过太多的秘密,现代的科学发明,竟会出现在2400多年以前,在我们禁不住赞叹的同时,也不得不敬佩祖先的智慧。 (选自《探索•发现》2006年第5期)
      1.关于硫化,前面后先生说的很清楚了
      2.更CCAV的是把秦剑检测到铬的事儿直接乾坤大挪移到了勾践剑上
      3.“铬是一种极耐腐蚀的稀有金属”,这样的表述会给人以误导
      看看稍扩展的金属活泼序:
      K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
      钾 钙 钠 镁 铝 锰 锌 铬 铁 镍 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金
      金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后,即易溶解于几乎所有的无机酸中,但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的,而在硝酸中则不易溶。
      铬在金属表面处理中被广泛应用作钝化剂,主要是铬酸盐的钝化作用,不锈钢添加铬是应用其能迅速氧化而在表面上形成富铬氧化膜(钝化膜)而不易腐蚀.


      IP属地:四川3楼2012-06-23 19:43
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        支持科学的观点


        4楼2012-07-27 11:17
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          一楼有一处有问题,青铜主要成分是铜与锡,比例不同性能不同。铜确实较为稳定,但是锡的活泼型难道不会影响整个合金的活泼型么?这一点需要讨论。再者,剑脊和剑刃使用的是含锡量不同的青铜,之间接触会不会形成电化学腐蚀?
          再者铜虽然不易氧化,但是碱式碳酸铜是铜常出现的锈蚀形式,铜与水、二氧化碳反应得到的,地外部环境也许限制了氧气的含量,但是是否也限制了二氧化碳的含量?这个也需要说明。
          最后吐槽一个,咱国家的文物保护实在是……Orz,太差劲了。难道文物非得锈迹斑斑才显得有年代有价值?


          5楼2012-07-27 14:38
          收起回复
            科学的观点


            IP属地:湖北6楼2012-08-08 16:28
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              技术贴啊


              IP属地:辽宁7楼2012-08-09 21:27
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                为什么技术贴没人顶…1024…
                —————来自三星 GALAXY S Ⅲ(卓然天成,为你而生。)


                IP属地:江苏来自Android客户端8楼2013-04-11 22:28
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                  good,多哥、水、水、水水、水


                  IP属地:广东来自手机贴吧9楼2013-07-19 02:04
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