Химический состав древних бронз и других медных сплавов
Оригинал взят у chispa1707 в Химический состав древних бронз и других медных сплавов
http://art-con.ru/node/4088
Бронзами в тесном смысле этого слова называют сплавы меди с оловом в различных весовых отношениях, но с преобладанием меди. Присутствие других металлов, кроме олова, в древних бронзах следует рассматривать как побочные примеси. Такими примесями в упомянутых бронзах являются: цинк, свинец, сурьма, железо, серебро, иногда никель, кобальт, золото, а также другие металлы, очевидно попадавшие в сплав непосредственно из медных и оловянных руд в самом процессе плавки.
Цвет бронзы изменяется в зависимости от ее состава; с увеличением процентного содержания олова в сплаве цвет бронз переходит из розового и красного (90-99% меди) в желтый (до 85% меди), затем в белый (до 72% меди) и, наконец/в стально-серый (до 35% меди).
Бронзы могут иметь также и золотистые оттенки: напр., античная золотистая бронза содержит, по F. Wibel'ю, около 88% меди и. 12% олова..
Латунью, или желтою медью, называют сплав меди с различным содержанием цинка, обычно около 32%; латунь характеризуется красивым желтым цветом.
У народов античного мира, греков и римлян, медь и ее сплавы бронза и латунь назывались одинаково: des у римлян, χαλχός у греков.
Древние египтяне, по указанию Berthelot, 1 называли медь и бронзу одним словом chomt.
Эти термины сохранились до нашего времени, иногда латунь, т. е. сплав меди с цинком, ошибочно называют желтой или зеленой медью, в отличие от красной или чистой меди.
Коринфская бронза (airin de Corinthe), по мнению Berthelot, 2 была сплавом меди с золотом и серебром, Berthelot 3 указывает, что под названием орихалк в древности, вероятно, разумели все желтые сплавы, напоминающие своим блеском золото; об этом сплаве Платон говорит в своей «Атлантиде» как о драгоценном металле.
По Брандту, бронза, употреблявшаяся римлянами и в средние века, редко была сплавом только меди и олова, но обыкновенно содержала свинец в таком количестве, что надо считать его прибавленным умышленно. G. Richter указывает, что в античных бронзах более раннего происхождения содержание олова было меньше, чем в бронзах более позднего происхождения; напр., некоторые топоры из Трои содержали лишь от 3,87% до 5,70% олова. Бронзы из Микен уже содержат олова больше, от 10 до 13%. В греческих бронзовых сосудах содержание олова бывает обычно от 10 до 14%, а в монетах от 2 до 17%. В зеркалах содержание олова обычно выше, чем в других бронзах, а именно, от 19 до 32%.
Составные части
Проценты
Олово
4,36
5,52
Медь
82,72
72,09
Свинец
9,90
20,31
Железо
0,55
1,73
Цинк
1,86
0,67
Мышьяк
следы
следы
С давних времен китайцами и индусами изготовлялись музыкальные инструменты в форме тарелок, называющиеся там-там, гонгами и др., состоящие из сплава меди и 2.0% олова.
Особую группу среди древних бронз представляют китайские и японские художественные бронзы, отличающиеся своим составом от бронз других народов Азии и Европы.
Китайские и японские бронзы, замечательные по покрывающей их темной патине, содержат, по исследованию М. Morin, 4 свинец в количестве до 20%. Приводим из этой работы данные двух анализов бронз.
Некоторые китайские и японские бронзы бывают весьма хрупкими, разбивающимися при небольшом толчке.
Кроме бронз в прямом значении слова, японцы изготовляют другие медные сплавы, содержащие вместо олова драгоценные металлы: золото и серебро.
По исследованию проф. Roberts-Austen'a, 5 из этих сплавов, применяемых японскими художниками, наибольший интерес представляют два сплава: shaku do и shibu ichi. Первый из них, как показывают анализы, содержит до 4% золота; в schibu ichi содержание серебра доходит до 49%. Патины этих сплавов имеют весьма красивые цвета: на shaku do пурпурно-красный, а на shibu ichi - серый. Кроме того, японцы готовят особый сплав, называемый kuromi и содержащий медь, олово, кобальт и другие металлы.
В заключение приводим данные анализов различных древних: бронзовых предметов (табл. 1), сообщаемые G. Brinton Philips'ом; 6 анализы бронз с Кавказа, произведенные лабораторией Института исторической технологии, даны в таблице 2.
Таблица 1
Название предмета
Место нахождения
Дата предмета
Проценты
Примечание
Сu
Sn
Pb
Fe
Со
As
Чаша
Луксор
XI египет. дин.
85,8
3,5
8,5
0,2
-
-
7% Sb
Гвозди
Мемфис
XXVI египет. дин.
74,6
0,9
21,3
0,3
-
-
Обломок
»
-
92,0
6,5
0,8
0,3
-
-
Чаша
Микены
-
99,4
-
0,2
-
0,2
Рукоятка меча
»
-
99,4
0,1
-
-
-
-
Обломок
Афины Акрополь
520 до н. э.
88,1
9,7
0,3
-
-
-
Топор-
Таормина
600 до н. э.
90,3
7,3
0,2
0,5
-
-
Зеркало
Карфаген
-
82,0
14,4
-
0,6
-
-
Часть светильника
Пикеринг в Йоркшире
-
83,8
10,2
5,3
0,4
-
-
Серп
Саратов
1600 до н. э.
91,5
-
-
6,2
0,3
-
Чаша
Цейлон
XII столетие
77,5
19,6
0,2
-
0,4
-
Зеркало
Китай
1000 н. э.
65,2
9,7
23,2
-
-
-
Ложка
Корея
900-1400 н. э.
77,2
21,5
-
0,7
-
-
Зеркало
Япония
1300 н. э.
73,2
10,8
14.5
-
-
-
Нож
Перу
-
96,8
3,0
-
0,3
-
-
94,3
4,8
-
-
-
-
96,2
3,7
-
-
-
-
Топор
Перу
-
93,7
5,0
-
-
-
-
Таблица 2. Примеры анализа древних бронз по данным Института исторической технологии (1933-1934 г.)
Название предмета
Район находки
Место находки
Датировка
Проценты
Примечание
Си
Sn
Рb
Zn
Fe
Sb
Ag
As
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Топор
Бассейн р. Кубани
Андрюковская
Конец III- нач. II тысяч. до н. э.
98,04
-
0,16
-
0,78
-
сл.
0,94,
Кроме того, в этих бронзах встречаются примеси некоторых других элементов
Кинжал
Сев. склон Центр. Кавказ
Фаскау
Конец II- нач. I тысяч. до н. э.
86,6
10,78.
0,45
-
0,58
сл.
сл.
сл.
Обломок топора
То же
Коллекция Бобринского
То же
85,71
11,72
0,47
сл.
0,11
-
сл.
сл.
Пряжка
То же
Кумбулта
Первый век н. э.
71,12
2,46
3,92
17,00
0,52
-
сл.
сл.
Меч
Центр. Закавказье
Ворнак
Конец II- нач. I тысяч. до н. э.
88,54
9,72
сл.
-
-
сл.
сл.
сл.
Наконечн. копья
То же
Цинондали
То же
96,4
-
0,69
-
-
3,05
б. сл.
сл.
Секира
То же
Арчадзор
То же
88,2
9,59
0,82
-
-
сл.
сл.
сл.
Наконечник посоха
То же
Ворнак
То же
89,2
9,05
0,48
сл.
есть
сл.
есть
Изображение идола
Сев. Урал
Палкана
Начало н. э.
95,1
1,13
0,10
-
-
сл.
сл.
сл.
Изображение зверя
То же
Чердынь
VI-VIII вв. н. э.
78,13
17,43
2,50
сл.
-
есть
сл.
сл.
Бляшка
Сев. Зауралье
Тазовская губа
То же
82,2
14,3
2,5
-
0,8
сл.
сл.
сл.
Бляха
То же
Остяцкий могильник
XVII-XVIII вв. н. э.
32,7
6,0
1,1
сл.
-
сл.
сл.
сл.
Как видно из приведенных примеров, состав древних бронз: представляет большое разнообразие.
Ледебур полагает, что эти «бронзы» представляют нечистую медь, в том виде, как она выплавлялась из руд, со всеми примесями.
Древние памятники из медных сплавов часто бывают весьма неоднородными в различных частях одного и того же предмета; кроме того, часто обнаруживаются поры и другие недостатки отливок: многие египетские бронзы имеют неметаллическую, сердцевину - сплавленное песчано-глинистое ядро, по терминологии Ратгена, представляющее прототип современных литейных шишек.
Новейшая художественная бронза отличается от бронзы древних европейских народов тем, что она содержит, кроме меди и олова, еще значительное количество (иногда до 35-40%) цинка, прибавляемого для удешевления сплава.
Говоря о химическом составе древних бронз и предметов из археологических раскопок, следует отметить различную окисляемость меди и олова в античных бронзах, находившихся в земле. Это явление впервые было замечено Berthelot в 1894 г. при анализе обломка браслета из сокровищницы Dahchoui'a (XII династии в Египте).7
Для анализа было взято металлическое вещество из центральной части предмета, наиболее удаленной от поверхностного слоя патины. Патина анализировалась отдельно.
Анализ не разрушенной металлической части отличается значительно меньшим содержанием олова. Berthelot объясняет это тем, что медь окислилась сильнее олова, поэтому содержание олова в неметаллической части объекта выше, чем в металле.
Данное Berthelot объяснение было подтверждено позднейшими исследованиями Е. С. Ельчанинова над бронзовыми стрелами,8 найденными на острове Березани (на Черном море), относящимися к VI или V веку до н. э. Оказалось, что части, подвергшиеся наибольшему разрушению, содержали олова сравнительно больше, чем менее разрушенные, т. е. под влиянием процессов медленных реакций при лежании в земле и действия почвенных вод медь потерялась в большей степени, чем олово.
Эту различную способность металлов к окислению следует иметь в виду при анализах древних бронз, чтобы не получить неправильного представления о первоначальном составе металла исследуемого предмета.
_____
1 М. Berthelot, Les origines de ralchitnie, 1885 г., стр. 225.
2 М. Berthelot, Stir le cuivre des aneiens, Annales de ehimie et de physique, 1887 г., стр. 14.
3 Bertlielot, Les origirtes de l'alchimie, 1885 г., стр. 226,
4 L. Knab, Traiteclesalliagesetaes depots nietalliques, Paris, 1892 г., стр. 157.
5 L. Knab, указ. раб.
6 American Anthropologist, 1922 г., т. 24, стр. 129.
7 J. de Morgan, Fouilles a Dahchour, 1894 г., стр. 139.
8 Журнал Русского химического общества, 1903 г., стр. 1277.
Первоисточник: Очерки по методике технологического исследования реставрации и консервации древних металлических изделий. Выпуск 130. ОГИ3. М-Л., 1935
http://art-con.ru/node/4088
Бронзами в тесном смысле этого слова называют сплавы меди с оловом в различных весовых отношениях, но с преобладанием меди. Присутствие других металлов, кроме олова, в древних бронзах следует рассматривать как побочные примеси. Такими примесями в упомянутых бронзах являются: цинк, свинец, сурьма, железо, серебро, иногда никель, кобальт, золото, а также другие металлы, очевидно попадавшие в сплав непосредственно из медных и оловянных руд в самом процессе плавки.
Цвет бронзы изменяется в зависимости от ее состава; с увеличением процентного содержания олова в сплаве цвет бронз переходит из розового и красного (90-99% меди) в желтый (до 85% меди), затем в белый (до 72% меди) и, наконец/в стально-серый (до 35% меди).
Бронзы могут иметь также и золотистые оттенки: напр., античная золотистая бронза содержит, по F. Wibel'ю, около 88% меди и. 12% олова..
Латунью, или желтою медью, называют сплав меди с различным содержанием цинка, обычно около 32%; латунь характеризуется красивым желтым цветом.
У народов античного мира, греков и римлян, медь и ее сплавы бронза и латунь назывались одинаково: des у римлян, χαλχός у греков.
Древние египтяне, по указанию Berthelot, 1 называли медь и бронзу одним словом chomt.
Эти термины сохранились до нашего времени, иногда латунь, т. е. сплав меди с цинком, ошибочно называют желтой или зеленой медью, в отличие от красной или чистой меди.
Коринфская бронза (airin de Corinthe), по мнению Berthelot, 2 была сплавом меди с золотом и серебром, Berthelot 3 указывает, что под названием орихалк в древности, вероятно, разумели все желтые сплавы, напоминающие своим блеском золото; об этом сплаве Платон говорит в своей «Атлантиде» как о драгоценном металле.
По Брандту, бронза, употреблявшаяся римлянами и в средние века, редко была сплавом только меди и олова, но обыкновенно содержала свинец в таком количестве, что надо считать его прибавленным умышленно. G. Richter указывает, что в античных бронзах более раннего происхождения содержание олова было меньше, чем в бронзах более позднего происхождения; напр., некоторые топоры из Трои содержали лишь от 3,87% до 5,70% олова. Бронзы из Микен уже содержат олова больше, от 10 до 13%. В греческих бронзовых сосудах содержание олова бывает обычно от 10 до 14%, а в монетах от 2 до 17%. В зеркалах содержание олова обычно выше, чем в других бронзах, а именно, от 19 до 32%.
Составные части
Проценты
Олово
4,36
5,52
Медь
82,72
72,09
Свинец
9,90
20,31
Железо
0,55
1,73
Цинк
1,86
0,67
Мышьяк
следы
следы
С давних времен китайцами и индусами изготовлялись музыкальные инструменты в форме тарелок, называющиеся там-там, гонгами и др., состоящие из сплава меди и 2.0% олова.
Особую группу среди древних бронз представляют китайские и японские художественные бронзы, отличающиеся своим составом от бронз других народов Азии и Европы.
Китайские и японские бронзы, замечательные по покрывающей их темной патине, содержат, по исследованию М. Morin, 4 свинец в количестве до 20%. Приводим из этой работы данные двух анализов бронз.
Некоторые китайские и японские бронзы бывают весьма хрупкими, разбивающимися при небольшом толчке.
Кроме бронз в прямом значении слова, японцы изготовляют другие медные сплавы, содержащие вместо олова драгоценные металлы: золото и серебро.
По исследованию проф. Roberts-Austen'a, 5 из этих сплавов, применяемых японскими художниками, наибольший интерес представляют два сплава: shaku do и shibu ichi. Первый из них, как показывают анализы, содержит до 4% золота; в schibu ichi содержание серебра доходит до 49%. Патины этих сплавов имеют весьма красивые цвета: на shaku do пурпурно-красный, а на shibu ichi - серый. Кроме того, японцы готовят особый сплав, называемый kuromi и содержащий медь, олово, кобальт и другие металлы.
В заключение приводим данные анализов различных древних: бронзовых предметов (табл. 1), сообщаемые G. Brinton Philips'ом; 6 анализы бронз с Кавказа, произведенные лабораторией Института исторической технологии, даны в таблице 2.
Таблица 1
Название предмета
Место нахождения
Дата предмета
Проценты
Примечание
Сu
Sn
Pb
Fe
Со
As
Чаша
Луксор
XI египет. дин.
85,8
3,5
8,5
0,2
-
-
7% Sb
Гвозди
Мемфис
XXVI египет. дин.
74,6
0,9
21,3
0,3
-
-
Обломок
»
-
92,0
6,5
0,8
0,3
-
-
Чаша
Микены
-
99,4
-
0,2
-
0,2
Рукоятка меча
»
-
99,4
0,1
-
-
-
-
Обломок
Афины Акрополь
520 до н. э.
88,1
9,7
0,3
-
-
-
Топор-
Таормина
600 до н. э.
90,3
7,3
0,2
0,5
-
-
Зеркало
Карфаген
-
82,0
14,4
-
0,6
-
-
Часть светильника
Пикеринг в Йоркшире
-
83,8
10,2
5,3
0,4
-
-
Серп
Саратов
1600 до н. э.
91,5
-
-
6,2
0,3
-
Чаша
Цейлон
XII столетие
77,5
19,6
0,2
-
0,4
-
Зеркало
Китай
1000 н. э.
65,2
9,7
23,2
-
-
-
Ложка
Корея
900-1400 н. э.
77,2
21,5
-
0,7
-
-
Зеркало
Япония
1300 н. э.
73,2
10,8
14.5
-
-
-
Нож
Перу
-
96,8
3,0
-
0,3
-
-
94,3
4,8
-
-
-
-
96,2
3,7
-
-
-
-
Топор
Перу
-
93,7
5,0
-
-
-
-
Таблица 2. Примеры анализа древних бронз по данным Института исторической технологии (1933-1934 г.)
Название предмета
Район находки
Место находки
Датировка
Проценты
Примечание
Си
Sn
Рb
Zn
Fe
Sb
Ag
As
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Топор
Бассейн р. Кубани
Андрюковская
Конец III- нач. II тысяч. до н. э.
98,04
-
0,16
-
0,78
-
сл.
0,94,
Кроме того, в этих бронзах встречаются примеси некоторых других элементов
Кинжал
Сев. склон Центр. Кавказ
Фаскау
Конец II- нач. I тысяч. до н. э.
86,6
10,78.
0,45
-
0,58
сл.
сл.
сл.
Обломок топора
То же
Коллекция Бобринского
То же
85,71
11,72
0,47
сл.
0,11
-
сл.
сл.
Пряжка
То же
Кумбулта
Первый век н. э.
71,12
2,46
3,92
17,00
0,52
-
сл.
сл.
Меч
Центр. Закавказье
Ворнак
Конец II- нач. I тысяч. до н. э.
88,54
9,72
сл.
-
-
сл.
сл.
сл.
Наконечн. копья
То же
Цинондали
То же
96,4
-
0,69
-
-
3,05
б. сл.
сл.
Секира
То же
Арчадзор
То же
88,2
9,59
0,82
-
-
сл.
сл.
сл.
Наконечник посоха
То же
Ворнак
То же
89,2
9,05
0,48
сл.
есть
сл.
есть
Изображение идола
Сев. Урал
Палкана
Начало н. э.
95,1
1,13
0,10
-
-
сл.
сл.
сл.
Изображение зверя
То же
Чердынь
VI-VIII вв. н. э.
78,13
17,43
2,50
сл.
-
есть
сл.
сл.
Бляшка
Сев. Зауралье
Тазовская губа
То же
82,2
14,3
2,5
-
0,8
сл.
сл.
сл.
Бляха
То же
Остяцкий могильник
XVII-XVIII вв. н. э.
32,7
6,0
1,1
сл.
-
сл.
сл.
сл.
Как видно из приведенных примеров, состав древних бронз: представляет большое разнообразие.
Ледебур полагает, что эти «бронзы» представляют нечистую медь, в том виде, как она выплавлялась из руд, со всеми примесями.
Древние памятники из медных сплавов часто бывают весьма неоднородными в различных частях одного и того же предмета; кроме того, часто обнаруживаются поры и другие недостатки отливок: многие египетские бронзы имеют неметаллическую, сердцевину - сплавленное песчано-глинистое ядро, по терминологии Ратгена, представляющее прототип современных литейных шишек.
Новейшая художественная бронза отличается от бронзы древних европейских народов тем, что она содержит, кроме меди и олова, еще значительное количество (иногда до 35-40%) цинка, прибавляемого для удешевления сплава.
Говоря о химическом составе древних бронз и предметов из археологических раскопок, следует отметить различную окисляемость меди и олова в античных бронзах, находившихся в земле. Это явление впервые было замечено Berthelot в 1894 г. при анализе обломка браслета из сокровищницы Dahchoui'a (XII династии в Египте).7
Для анализа было взято металлическое вещество из центральной части предмета, наиболее удаленной от поверхностного слоя патины. Патина анализировалась отдельно.
Анализ не разрушенной металлической части отличается значительно меньшим содержанием олова. Berthelot объясняет это тем, что медь окислилась сильнее олова, поэтому содержание олова в неметаллической части объекта выше, чем в металле.
Данное Berthelot объяснение было подтверждено позднейшими исследованиями Е. С. Ельчанинова над бронзовыми стрелами,8 найденными на острове Березани (на Черном море), относящимися к VI или V веку до н. э. Оказалось, что части, подвергшиеся наибольшему разрушению, содержали олова сравнительно больше, чем менее разрушенные, т. е. под влиянием процессов медленных реакций при лежании в земле и действия почвенных вод медь потерялась в большей степени, чем олово.
Эту различную способность металлов к окислению следует иметь в виду при анализах древних бронз, чтобы не получить неправильного представления о первоначальном составе металла исследуемого предмета.
_____
1 М. Berthelot, Les origines de ralchitnie, 1885 г., стр. 225.
2 М. Berthelot, Stir le cuivre des aneiens, Annales de ehimie et de physique, 1887 г., стр. 14.
3 Bertlielot, Les origirtes de l'alchimie, 1885 г., стр. 226,
4 L. Knab, Traiteclesalliagesetaes depots nietalliques, Paris, 1892 г., стр. 157.
5 L. Knab, указ. раб.
6 American Anthropologist, 1922 г., т. 24, стр. 129.
7 J. de Morgan, Fouilles a Dahchour, 1894 г., стр. 139.
8 Журнал Русского химического общества, 1903 г., стр. 1277.
Первоисточник: Очерки по методике технологического исследования реставрации и консервации древних металлических изделий. Выпуск 130. ОГИ3. М-Л., 1935