晋祠金人台铁人保护修复研究

郝教信　李晋芳

摘 要：晋祠金人台铁人造型雄健英武，胸腹膝腿等处铸有清晰的文字，是晋祠博物馆重要的文物之一。晋祠金人台铁人共4尊，东北角一尊为民国二年（1914年）铸造，东南角一尊为宋元佑四年（1089年）铸造，西北角一尊是宋绍圣五年（1098年）铸造，西南角的一尊是北宋绍圣四年（1097年）铸造。这4尊铁人不仅文物价值极高，也体现了我国古代不同时代的冶铸技术水平，为研究我国古代铁器的科技生产、文化艺术及社会生活发展提供了重要的实物资料。

在漫长的历史过程中，因暴露于大气环境中，铁人本体产生了不同程度的锈蚀、裂隙、残缺等问题。本文借鉴了国内外先进的保护修复理念，在对铁人病害调查研究的基础上，分析了其病害原因，并对其进行了科学的修复保护。

关键词：病害调查；金属文物；基体矿化；磷酸钠

中图分类号：TU986.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.128

1 铁人病害调查

晋祠4尊铁人病害调查的结果显示，铁人的主要病害是腐蚀和残缺，属于金属文物常见病害。晋祠金人台铁人长期露天展示，受到腐蚀性大气环境的影响。同时，晋祠景区内水系分布密集，也是铁质文物腐蚀的影响因素。此外，过去对铁人采取水泥混合物补配的不当修复措施，进一步加剧了铁人的破坏。具体数据和图像如表1和图1所示。

2 铁人锈蚀产物分析

2.1 检测仪器

采用法国HoRIBA公司XpLORA显微拉曼仪，配备了3个激光器，分别为532 nm、633 nm、785 nm，50×物镜，光栅为1 200，并采用了5×10 s扫描频次。

2.2 检测结果

拉曼检测结果如表2所示。金人台东北角铁人裙摆内壁的红色锈蚀产物的拉曼光谱的主要特征峰为212.2/cm、275.4/cm、384.6/cm，与标准样品Fe2O3的特征峰基本对应。由此可知，该红色锈蚀产物是Fe2O3；金人台东南角铁人断臂内侧的红色锈蚀产物，其主要特征峰为206.7/cm、273.1/cm、385.7/cm，与标准样品Fe2O3的特征峰基本对应，可知该红色锈蚀产物为三氧化二铁Fe2O3.

2.3 结果讨论

铁的锈蚀产物有多种，且都易产生变形。Fe2O3是一种常见的铁质文物锈蚀产物，本身性质稳定，在不影响文物外观展示的情况下，可以予以保留。但铁人表面的锈蚀堆积易吸收水分，在一定条件下会对文物本体产生物理作用，造成一定的破坏。

3 保护修复的材料及方法

文物的保护修复操作要确保本体安全和操作科学，因此，在实施修复操作前，需要对关键材料和工艺进行前期试验。

3.1 去锈材料的筛选

3.1.1 化学法去锈试验

选择化学性质较温和、易于把握去锈程度及时间、不对器物基体造成破坏的六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、草酸、柠檬酸，并采用脱脂棉吸附帖敷的方式清除锈蚀。

3.1.2 试验方法与步骤

试验步骤分为以下4步：①选择待试验的器物（非文物），在其锈蚀严重的区域划分出4个大小一致的试验块；②在试验块上分别贴敷脱脂棉后，每个试验块上分别滴注质量分数为5%的六偏磷酸钠水溶液、质量分数为5%的EDTA二钠水溶液、质量分数为5%的草酸水溶液、质量分数为5%柠檬酸水溶液，如图2所示；③用保鲜膜封护脱脂棉表面，防止溶液挥发过快；④贴敷2 h后揭下贴敷层，观察去锈效果。

3.1.3 效果评价

贴敷2 h后，脱脂棉颜色均有所变化，如图3中的a和b，其中，草酸试块处脱脂棉变色最为明显。

当贴敷物去除后，经过清洗器表、清除浮锈，可以观察到质量分数为5%的草酸去锈效果最为明显，表面的结垢及层状堆积锈蚀物已基本清除。

3.2 封护材料的筛选

3.2.1 试验材料

试验材料包括质量分数为1.5%的B72溶液、质量分数为2.5%的B72溶液、质量分数为2.5%的氟碳溶液、质量分数为1.5%的氟硅溶液、质量分数为2.5%的氟硅溶液。

3.2.2 试验方法

试验步骤分为以下5步：①在待试验的样品表面划分出5个7 cm×4 cm的试验块，如图4中的a，待不同试剂的试验；②对每个试验区域用毛刷分别刷涂质量分数为1.5%的B72溶液、质量分数为2.5%的B72溶液、质量分数为2.5%的氟碳溶液、质量分数为1.5%的氟硅溶液、质量分数为1.5%的氟硅溶液+质量分数为1.5%的B72溶液，质量分数为1.5%的氟硅溶液+质量分数为1.5%的B72溶液，顺序为先刷B72，待B72干燥后在B72之上刷质量分数为1.5%的氟硅溶液，前四个试块的刷涂次数均为2次；③在试验块未干燥之前，观察各个试验块的干燥时间及外观变化；④在试验块完全干燥后，观察各个试验块与封护前的外观差异；⑤在封护完全干燥后的试验块上分别喷洒自来水，观察各个试验块。

3.2.3 效果评价

由图4可以观察到，封护剂干燥速度依次为：质量分数为1.5%的氟硅溶液>质量分数为1.5%的氟硅溶液+质量分数为1.5%的B72溶液>質量分数为1.5%的B72溶液>质量分数为2.5%的B72溶液>质量分数为2.5%的氟碳溶液。

图5为各个试验块彻底干燥后，质量分数为1.5%氟硅溶液试验块外观颜色、光泽没有变化，其余试块均有不同程度的色泽加深情况发生，4个试块颜色变化大小依次为质量分数为：2.5%的氟碳溶液试块>质量分数为2.5%的B72溶液试块>质量分数为1.5%的B72溶液试块>质量分数为1.5%的氟硅溶液+质量分数为1.5%的B72溶液试块，质量分数为2.5%的B72溶液试块、质量分数为2.5%的氟碳溶液试块干燥后有眩光产生，质量分数为2.5%的氟碳溶液试块处眩光比较明显。

由图5中的a和b可见，质量分数为1.5%的B72溶液试块、质量分数为2.5%的B72溶液试块两试块表面水均匀分布，质量分数为2.5%的氟碳溶液试块水凝结成片，质量分数为1.5%的氟硅溶液试块、质量分数为1.5%的氟硅溶液+质量分数为1.5%的B72溶液试块两试块表面水凝结成滴，质量分数为90%的水滑落到台面上，说明氟硅封护剂的憎水性能良好。

由图5中的c可见，1 h候后质量分数为2.5%的氟碳溶液试块、质量分数为1.5%的B72溶液试块表面有新的锈蚀物产生，其余三试块表面无新的锈蚀产生。

3.2.4 结果讨论

试验结果显示，质量分数为1.5%的氟硅溶液与质量分数为1.5%的B72溶液封护效果较好。质量分数为1.5%的B72溶液作为底层封护剂，质量分数为1.5%的氟硅溶液可作为表层封护剂，两种材料的特性相互结合，可以很好地隔绝文物与外界的水汽的接触，达到封护的最佳效果。

4 晋祠金人台铁人的保护修复

根据对铁人病害调查和前期材料及修复步骤的试验，对铁人实施了以下修复程序：①水泥等原补配物的去除。用金刚砂切片在补配物表面切出边长约为1 cm，深度约为1.2 cm的网状后，用刻刀、刨刃、锤子等敲去切割出的方块，反复进行，直至清理完成。②土垢清除。用喷壶反复喷洒去离子水或2A溶液待土垢完全软化后，用刷子、手术刀、竹签等去除，清洗结束后用热风枪烘干器。③钙质结垢等表面硬结物及层状堆积锈蚀的去除。用牙科钻、喷砂机、超声波洁牙机、刻刀及各种硬刷对较为疏松锈蚀进行去除。较为致密锈蚀可用质量分数为5%的草酸脱脂棉涂敷去除。④脱盐。将吸水性较好的生宣纸、滤纸或吸墨纸撕成碎块，浸入pH为9左右的质量分数为0.2%的NaOH溶液中，加热搅拌使其成为均匀细腻的糊状纸浆，然后按2∶1∶1的比例将膨胀土、面粉、宣纸调和，将其均匀涂敷到待处理区域，用保鲜膜等进行密封，直至脱盐完成。⑤缓蚀。文物表面清洁后，用质量分数为3%的单宁酸（与80%～85%的磷酸混合）溶液，每隔30 min对文物均匀刷涂一次，刷涂4次后充分干燥，用钢丝刷除去疏松铁锈；用硬毛刷蘸取未加磷酸的单宁酸溶液再重复涂刷4次。⑥加固。采用质量分数为1%的B72乙酸乙酯对文物进行常温常压喷涂渗透加固。干燥后对其表面用质量分数为3%的B72B72的乙酸乙酯溶液进行喷涂，每次间隔2 h，重复5次。⑦裂缝黏结。将各个断面锈蚀清理干净后，用调配有矿物颜料，颜色与文物色调一致的CH-31型双组份胶粘剂对断裂块及裂隙进行拼接，做到对缝严密，符合器物断裂前的形状。涂抹层薄而均匀，胶粘剂固化前用胶带或热熔胶对黏结部位进行暂时固定；对黏结部位高于器体的多余胶粘剂用手术刀、牙科磨机去除，使粘接部位与周围器体平整。⑧缺失补配。将缺失处断面上的锈蚀清理干净后，取出塑料管中的速成钢胶体，切下所需用量，将胶体内芯与外皮两种不同颜色的材料用手充分揉合成一色（2 min），直到均匀为止；将揉好的胶体用力压实至修补处，混合后的胶黏剂反应较快，到2 min后会变得非常坚硬；对固化后的补配处进行打磨修整，使之与周围形状与厚度相衔接。

金人台东北角铁人頭部小面积缺失补配前、中、后照片如图6所示。

对于缺失面积较大的修复而言，根据缺失处的轮廓形状及纹饰，采用与器体成分相同的补铸材料，翻制出了合适的补铸块，将补铸块用CH-31型双组份胶粘剂、速成钢等材料把补配块与原器物进行黏结。最终效果如图7和图8所示。

在作旧方面，将虫胶乙醇溶液与矿物颜料混合后对断裂缺失补缺，并进行做旧处理。

在封护方面，用质量分为为1.5%的 B72乙酸乙酯溶液在文物外壁均匀刷涂，待B72溶液彻底干燥后，用质量分数为1.5%的氟硅石油醚溶液进行刷涂操作，刷涂次数均为1次。

晋祠金人台4个铁人的修复步骤如表3所示。

5 修复效果评价

经过修复的铁人去除了病害因素，结构稳定，基本达到“修旧如旧”，满足了文物保存展示的要求。

6 结束语

铁质文物在自然条件下保存下来的数量较少，因此，铁器的保护修复就显得极其重要。在晋祠金人台铁人的保护修复中，吸取了国内外先进的修复思路和修复方法，遵循“最少干预”的原则，尽可能地保持了文物的历史、美学和科学价值。

〔编辑：张思楠〕