佛香阁鎏金宝顶维修及保护研究

 一、引 言

    佛香阁始建于乾隆十五年（1750年），光绪年重修。佛香阁坐落在20米高的石造台基上，八面3 层4重檐，阁高41米，八脊攒尖顶，顶部为铜鎏金宝顶。巍然雄踞山半的佛香阁，攒尖宝顶超过山脊，器宇轩昂，成为整个前山前湖景区的构图中心，其鎏金宝顶又可称为颐和园中心的一颗亮丽璀璨的宝珠。

   二、传统鎏金工艺的形成及其主要工序

    《集韵十八尤》中讲道：“美金谓之鎏。”鎏金是古代金属器物的镀金方式，就加工方法和工艺原理而言也称火锻金。在我国其始于战国，有两千年的悠久历史和独特的工艺技巧，是我国古代技术的光辉成就之一。到汉代，社会相对稳定，鎏金技术得到进一步发展，器物丰富多彩，并向大型化发展，随着冶金技术和金属工艺的发展，鎏金工艺不断改进提高。

    鎏金是将经过熔炼后形成的金汞和剂即金汞齐，涂抹在铜器或银器的表面，经过炭火的烘烤，汞遇热蒸发，金附在器物表层，达到金碧辉煌的艺术效果。这种工艺是在古代劳动人民逐步认识金和汞的基础上，经过反复实践而发明。黄金具有华丽的色泽，稳定的化学性质、良好的延展性和耐腐蚀性。在《古今图书集成·食货典》中记有销金、拍金、锻金、织金、铄金、泥金、镂金、捻金、口金、圈金、贴金、嵌金、镶金、鎏金等十四种工艺。有的技术因传统观念的影响和现代工艺的发展而失传或替代。而鎏金工艺始终能代代繁衍不绝，应用颇为广泛。为了对鎏金技术进行研究和保护，首先就要了解传统鎏金工艺及其主要工序。

    1、配制金汞齐

    金汞齐俗称“泥金”，用汞溶解行话称“杀金”，将黄金锻成金箔，剪成碎片，放入加热到400℃左右的钳锅中，钳锅放在焦炭炉上加热，焦炭要围住钳锅，并略高于锅门，纯金箔在钳锅中微有小白烟时，将钳锅取下，倒入水银。根据金丝的重量按一份金、七份水银的比例备好水银，金和水银的比例也有1：7 或1：8 的，往往因金丝大小、多少及个人实践经验、习惯、火候等诸因素随意调整。用无烟的木炭棒不停地搅动，经加热使金分子活跃起来，打乱原有的整齐排列呈混乱无规则状态；金料也由硬变软，此时会伴随着浓浓的白烟冒出，是汞在蒸发，待白烟下沉，钳锅中水银冒泡，黄金即全部被汞溶解。此时汞在锅内剧烈地沸腾（汞沸点365.9℃），使金与汞迅速溶化，将锅中溶液倒入盛清水的玻璃烧杯（或瓷盘）中，使其急冷，金汞齐冷却后呈白色浓稠泥状。清除盒内炭渣、砂粒等杂物，澄去清水，用手捻捏，细腻无渣，不软不硬，捏成山形，以不析汞为佳。

    2、“抹金”及“拴”

    用硝酸的水溶液将被镀件表面涮洗干净，清除表面的杂质污物，使金泥于镀件表面易于粘接、附着紧密。用特制的扁头铜棍（俗称“金棍”），或用棕刷把金泥均匀地抹在被镀物表面。用抹金棍沾金泥及等量盐、矾混合液，涂抹到铜器口，用棕刷沾盐、矾混合液，把铜面的金泥刷干净。金泥要用推压手法，边抹、边推、边压，这种手法称之为“拴”，使铜面上的金泥拴得十分匀细，形成白色覆盖层。故有“三分抹，七分拴”之说，表明“拴”是鎏金工艺的重要环节，是金层组织致密和结合致密的关键技术。

    3、烘烤( 也称“开金”)

    根据被镀器形和大小，筑成各种形式的炭火炉，设有鼓风或抽风装置，以保证火候及汞蒸气的排除。被镀件抹好金泥后在炭火上烘烤，同时在金层表面不断推压，用硬棕刷在表面捶打。因金汞齐中汞蒸发后，黄金收缩成小颗粒落下，捶打可使黄金颗粒沉积在铜表面。到铜器稍冷，汞停止蒸发时，再烤再打，如此反复三四次，温度可逐渐升高， 但不超过360 ℃（ 汞的沸点为365.9℃），随着温度继续升高，由米白色渐变为黄色。这时火候要控制好，使颜色渐变一致，切不可急于求成用大火，造成突变，使颜色深一块浅一块，最后色泽呈小米黄即可。火大变黑把金烤走，火小发白汞液蒸发不足，均显示不出深厚华丽的金色。

    4、清洗压光

    镀件烤黄待凉，表面有一层氧化膜掩盖着金的光泽，常用弱酸进行表面清洗，用铜丝刷蘸皂角水进行刷洗；用力要适度，劲大容易把金刷掉，劲小刷不掉膜，待露出闪闪金光，然后清水冲洗干净皂角水，可算鎏完一次。

    由于用金棍涂抹的镀层，很难一次鎏严，一般要鎏三四遍，每鎏一遍需要抹金、烘烤、清洗一次，这样反复一次即鎏一遍。清洗后的金层亮度往往达不到要求，常用玛瑙轧子轧。经过轧亮增强了镀层与基体的致密度，提高了光洁度，使镀层更坚固耐久，色泽光亮。

    5、找色

    开金清洗后的镀件，由于各炉火候不同，抹金薄厚不一定完全均匀，因此镀件各部位会出现浅黄、深黄等色彩的不一致。当鎏金器物的各部位全部镀完时，放在一起比较金色的差别，从中选出一种标准色，再局部抹金泥、烘烤。在烤黄时，黄色宁浅勿深，以便调正颜色。如颜色深了，需要再涂一遍水银重新烘黄、清洗；颜色浅，可加热再烤。烤时火候要稳，火力过猛容易把薄薄的金层烤化，露出铜体，在高温下铜极易生成黑色氧化铜。因此烤时要勤翻勤对，勤翻动的目的是要使薄厚不均的配件各部位温度尽量一致，颜色也就相应一致；勤对照就是要防止烤过头，色调协调即可。

    6、鎏金操作注意事项

    鎏金操作时，工具切忌有油污，否则表面形成油膜，影响表面覆盖层与基体金层的结合力，微量油污也会造成镀层结合不牢、起皮、起泡等。烘烤时忌煤烟，须用无烟炭火，鎏金只适用于银器和熟铜上（铜合金中含锌、锡、铝比例不超过20%）。

    7、鎏金工艺的危害性

    汞中毒是该种工艺最致命的问题，因为在鎏金过程中有大量的汞蒸气逸散，不但污染周边环境，而且危害人体健康。因汞离子是一种强烈的细胞原浆毒，能使细胞中蛋白质沉淀，故汞蒸气和汞的大多数化合物都有剧毒。在鎏金过程中，特别是“杀金”、“开金”工序，因在火上进行，会产生大量汞蒸气，通过呼吸道、食道、皮肤侵入人体引起汞中毒。慢性者口腔发炎或精神失常，急性者有腹泻、腹痛、血尿等症。鎏金工艺不能持续发展的原因，与日益增长的环境保护意识及人员的防护保护意识越来越强有着密不可分的关系。
三、文物保护修缮前的科学检测与工艺分析

    1、外观及结构勘查分析

    佛香阁鎏金宝顶位于高41米的佛香阁顶端，宝顶分为4层，顶层13块，中层11块，下层9块，底层8块，顶盖1块，通高2.46米，最大直径为1.77米，表面积约为15平方米。目前这座鎏金宝顶，据目测发现有三分之一的鎏金层已脱落，裸露铜基底，铜表面覆盖了黑灰色的氧化层和铜锈，失去了昔日金灿灿的光辉。

    2、利用现代科技检测手段进行科学分析
   

 

    我们请“国家有色金属及电子材料分析试验中心”对佛香阁宝顶鎏金层进行取样分析。使用JSM-840 型扫描电子显微镜、VANTAGE 能量色散谱仪进行表层成分分析，分析结果：1、佛香阁宝顶鎏金层：Au 99.3W/% ;Hg 0.7W/%；2、宝顶铜胎成分：Cu ≥ 99W/%。

   四、鎏金宝顶保护性修缮方案措施

    宝顶无论在现场鎏金操作还是拆下运走进行鎏金均存在各自的弊病。如果选择现场操作鎏金，可能出现以下问题：

    1、宝顶内部结构情况不明，如有文物（经文或其他镇阁之物），鎏金过程中的高温易造成破坏。

    2、根据经验，铜受热会膨胀，宝顶开裂，势必造成文物损坏。

    3、“开金”会用到明火，烘烤时会造成安全隐患。

    4、因宝顶体积过大，操作不便，造成颜色色差等质量问题。

    5、因现场条件有限，水量不足，在酸洗过程中可能因冲洗不足，出现清洗不彻底，而影响鎏金质量。

    6、最关键的一点还是现场污染问题不好解决，大气污染、水质污染及施工人员的身体健康无法保证。

    选择拆下鎏金也同样存在问题：

    1、佛香阁鎏金宝顶属于国家级保护文物，拆下后运出园外进行鎏金处理实在不好进行保护。

    2、增加文物保护工作量，增加了施工拆卸、安装对文物安全管理问题。

    3、即使在厂家鎏完后，运回颐和园进行现场安装，拼装后的接缝处、运输过程中造成的损坏修补，还需要现场处理，这样又面临现场鎏金操作的诸多弊病。

    综上所述，鎏金宝顶的重新鎏金处理是不可行的。因此，考虑以上因素，作为课题的研究者，通过对国内外各种新技术的了解比对，又提出了以下两种工艺替代鎏金工艺，并进行科学分析，找出最适合佛香阁鎏金宝顶保护的切实可行的方法。

    （1）电刷镀修复

    电刷镀技术以前多应用于飞机、宇航业等国家重要部门，国外的研究深度和实践广度都走在前面，例如美国富来创（Sejeetron）公司和法国达力克(Dajie) 公司均有经典成功范例：美国国会大厦的圆顶、长滩的Sanetuary 的教堂圆顶等。

    电刷镀技术应用于文物修复表面处理，是近年来发展起来的一项无毒刷镀新工艺，需要一台DSD-15(30)-Q 型专用电源，多套可以更换的小号阳极镀笔和预处理电净液、活化液、特殊镍、金镀液、碱铜液等，特别适宜刷镀金器，采用擦拭的方式完成操作过程。

    电刷镀工艺原理：蘸满金液的镀笔（阳极），与待镀的修复器物（阴极）表面做刷涂的相对运动，镀笔与器表之间始终存在一层金镀液形成的液膜。电流由镀笔经液膜层到达器物表面，形成回路。由于镀液中的金离子以水合离子或络离子的形式存在，溶液中带正电荷的水合离子或络离子便从溶液中移至器物表面。金离子放电，沉积到器物待镀表面，形成金镀层。

    电刷镀的工序：首先对镀件进行预处理，镀前用金相砂纸打磨抛光，无划道痕迹，进行物理处理及弱酸溶液的化学清洗，水冲洗后用弱碱性溶液中和残存的酸，对刷镀区再进行浮石擦洗和抛光，用水冲洗后，在表面处在湿润状态时开始电刷镀。如原铜表面布满肉眼可见的腐蚀坑及砂眼，应镀特殊镍，即镀金前的打底层，厚度为0.015mm，用尼龙布和粉状氧化铝进行抛研，用ph=4-5的柠檬酸活化液处理表面，不用冲洗即再开始电刷镀金。金镀层的厚度一般为0.0005mm左右。刷镀金表面色泽黄亮，可以采用蜡烛烟熏、“84”消毒液刷涂等方法“杀亮”随出旧色处理。

    （2）贴金工艺修复

    1、基层处理：

    (1) 贴金前先将宝顶表层用弱酸性溶液（10%冰醋酸）进行化学清洗，将铜锈及油污处理干净。反复用纯净水清洗，将酸性物质清除干净。

    (2) 由于表层有层光油，用蘸有稀料的棉纱擦拭，将光油起皮处清理一遍。用纯净水清洗。

    （3）宝顶表层坑洼处及接缝处用油腻子找补，用水砂纸、布轮打磨平整光滑。

    2、贴金步骤：

    贴金所用金箔为甲方指定的加厚库金箔（即排云殿景区彩画贴金所使用的）。

    （1）在刷涂金胶前在基底上操生油一道，厚度要适当。

    （2）打金胶，要干得恰到好处，似干未透，尚有粘性为好。贴时用金箔夹子着金箔和打金纸，粘贴在打好金胶处，用手指略按衬纸，使金箔粘实。再用脱脂棉稍加按榻，轻轻揉扫，使金箔进一步贴实。空白处可再用笔点点胶，贴金箔，补严为止。

    （3）第一层金箔贴完后，罩光油一道。

    （4）打金胶油，贴第二层金箔。

    （5）罩生桐油一道。

    此次宝顶贴金箔两层，第一遍贴实干透后方可贴第二遍。贴完后刷一遍生桐油。桐油可对金层起到保护延年的作用，是一种很好的柔性保护材料。
五、鎏金宝顶维护方案的科学验证

    对鎏金、贴金、贴金罩油、电刷镀四种做法试件进行色度与光泽度对比测量。色度测量使用日本TopconBM-7 型色彩亮度计，光泽度测量使用JKGZ-1 型便携式光泽度仪。

    色度测量几何条件采用CIE 标准中的0/45条件：光源基本垂直地照明试块表面，测色仪器与试块表面呈45°接受反射光。色彩亮度计测得的色度坐标(x，y)、亮度L、米制明度L* 经色度学方法转换为孟塞尔色标，即色调、明度、彩度描述（如：7.5R6/10 表示色调为7.5 红，明度值为6，彩度/ 饱和度为10的颜色）。

    试件表面光泽度测量采用85°档位测量记录，测量时，为避免铜试块表面光泽程度存在各向异性（即平面内各方向光泽度值存在差异），采用被照表面中心区域相互垂直的两个方向所测光泽度值的算术平均值来代表该表面的光泽度。

 

   六、佛香阁鎏金宝顶保护性修缮确定方案

    经过科学论证，取得具体的数据后，专门组织古建修缮专家，召开专家论证会，针对佛香阁鎏金宝顶的保护性修缮进行研讨，专家组一致认为：经现场勘察，原宝顶鎏金层由于诸多因素影响，现已裸露铜基，表面锈蚀严重。采用贴金工艺具有可逆性，有利于保护，方案可行。施工中应做好基体处理，聘请有经验的老技师严格把关，保证工程质量。

   七、总 结

    对文物建筑及构件进行修复时，既要保证原有文物在形貌和色泽上恢复制造时的样子，同时要起到使文物整体稳定的效果。在保护性修缮过程中，我们总结出以下经验：

    首先，需要敬业精神，同时需要长期的实践工作经验积累，比如，怎样确认处理过程中，文物原始表面的问题，如何确保文物基本无损伤等，都要建立在认真工作的基础上。

    其次，文物修缮并不仅限于简单的操作，而需要在修复过程中仔细观察并从中发现和找出问题，这样才能进一步了解和研究文物的制作工艺，从中找出一些成功之处和制造的失败之处。

    最后，文物保护资料的收集也是非常重要的，如有关的记录资料，若干年后如果文物建筑出现问题，这样的资料就会为工作提供参考和依据。