近日，北京科技大學科技史與文化遺產研究院聯合化學與生物工程學院，與北京大學考古文博學院、山東大學文化遺產研究院及四川省文物考古研究院合作，在前序研究（Corros. Sci. 2024, 237, 112301）的基礎上，進一步聚焦三星堆出土金面具中富鉛相引發的脆化病害機制，系統開展腐蝕防護材料的評估研究。本研究以掃描微電化學池顯微鏡（SECCM）為核心技術，在微米尺度系統揭示了三類典型緩蝕劑的微區腐蝕防護行為，為珍貴金屬文物的長期穩定續存提供了新的微觀研究思路。相關成果以"Localized electrochemical study of corrosion inhibitors for Sanxingdui embrittled gold masks based on scanning electrochemical cell microscopy (SECCM)"為題，于2025年8月在線發表在國際權威期刊Corrosion Science（Q1，Top Journal，IF₂₀₂₄=8.5）。

三星堆遺址是中國西南地區目前發現規模最大、延續時間最長、保存最完好的古蜀文明中心遺址，被譽為20世紀人類最偉大的考古發現之一。其中，金面具作為最具標志性的器物之一，集中展現了古蜀人在金屬冶煉與器物制作方面的高超技藝，也承載著古人深厚的宗教信仰與文化傳統。

2023年起，研究團隊參與了由四川省文物考古研究院統籌的出土金器保護修復項目，獲得了重要研究材料，并在3號與8號祭祀坑出土的金面具樣品中首次發現了罕見的脆化腐蝕現象。材料分析證實，發生病害區域的金面具基體為Au-Ag-Pb三元合金，脆化的根源在于晶間富鉛相（如Au₂Pb、AuPb₂等）在環境作用下發生的選擇性腐蝕。該過程易誘發晶間裂紋擴展與裂隙生成，導致力學性能嚴重退化（從而發生脆斷、剝落）。由于早期變化難以通過肉眼察覺，這種“隱匿性”腐蝕形式對文物的長期保存帶來重大挑戰，亟需開展腐蝕防護材料的篩選與研究。

圖1. 三星堆金面具及其脆化病害（圖1a攝影：余嘉）

傳統的腐蝕防護材料評估方法多基于樣品整體進行（宏觀）電化學測試，難以反映微區結構/物相之間的差異。本研究引入掃描微電化學池顯微鏡（SECCM）技術，通過構建Au-Ag-Pb三元合金模擬樣品體系，在微米尺度上實現了對腐蝕電化學行為的可視化表征，評估了三種典型緩蝕劑（正癸酸鈉、半胱氨酸、植酸）的腐蝕抑制效果。同時結合SEM-EDS與拉曼光譜等多種手段，對比分析并闡釋了緩蝕劑的微觀作用過程與機制。

圖2. 本研究所用掃描微電化學池顯微鏡技術示意圖

實驗結果表明，在三種緩蝕劑中，正癸酸鈉（NaC₁₀）可在富鉛相表面形成致密、疏水的有機膜層（鉛皂膜），進而顯著提高相應微區的腐蝕電位，同時降低腐蝕電流密度，實現了富鉛腐蝕敏感相與主體Au-Ag連續相的“電極反轉”效果，成功抑制了AuPb₂相的微區腐蝕進程。相比之下，半胱氨酸（Cys）與植酸（PA）雖具有一定配位/吸附能力，但其酸性反應環境反而促進了富鉛結構的溶解與表面缺陷的產生，導致腐蝕風險上升。

圖3. 正癸酸鈉預膜后樣品表面的電化學分布情況（SECCM測試結果）

本研究驗證了正癸酸鈉作為三星堆脆化金面具腐蝕防護材料的可行性，也展示了SECCM技術在金屬文物微區腐蝕機理研究與腐蝕防護材料研究中的巨大潛力。研究團隊下一步將開展更多種類腐蝕防護材料的微觀篩選/評估，并結合長期老化實驗，推動理論研究向文物保護實踐成果的轉化。

本研究得到國家自然科學基金（Nos. 22274008、21727815）、國家社會科學基金冷門絕學專項（No. 24VJXG033）、中國博士后科學基金（No. 2024T170020）等項目的資助。

文章信息：

Liu S.^1,*, Sun S.¹, Sun X.¹, Lu H., Yin Q., Wang Z., Xu D., Ma Y., Hu G.*, Zhang M.*, Localized electrochemical study of corrosion inhibitors for Sanxingdui embrittled gold masks based on scanning electrochemical cell microscopy (SECCM). Corrosion Science 2025, 256, 113242.

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.113242

作者簡介：

劉晟宇，北京科技大學科技史與文化遺產研究院，副教授

孫思原，北京大學考古文博學院，博士研究生

孫祥玉，北京科技大學化學與生物工程學院，博士研究生

魯海子，四川省文物考古研究院，助理館員

尹芊雪子，四川省文物考古研究院，助理館員

王子萱，山東大學文化遺產研究院，博士研究生

許丹陽，四川省文物考古研究院，館員

馬燕如，中國國家博物館，研究館員

胡鋼，北京大學考古文博學院，副教授

張美芹，北京科技大學化學與生物工程學院，教授