出土和馆藏铁器的保护简析

2022-12-08陈华龙许昌塔文化博物馆河南许昌461000

收藏与投资 2022年11期

陈华龙（许昌塔文化博物馆，河南许昌 461000）

我国历史上的每个朝代都有大量铁器文物出土，这是因为铁器是青铜器之后社会生产活动中应用最广泛的金属器具。铁器文物在地下埋藏时间过久，会产生严重的腐朽、锈蚀等问题，特别是出土之后的铁器受到外界环境条件急剧变化的影响，会出现表面锈蚀、腐坏现象加剧的情况。因此，对出土和馆藏的铁器进行保护研究，是文化保护领域的重要工作。本文对出土和馆藏铁器的基本处理原则方法进行分析，探讨了铁器锈蚀等主要问题，结合先进的检测手段和方法，提出了提高铁器保护效果的对策建议，对出土和馆藏铁器文物保护工作有较高的借鉴价值。

一、出土和馆藏铁器的保护概述

（一）铁器文物保护

国内出土的大量铁器文物都存在因为埋藏时间过久导致的变形、锈蚀、膨胀等问题，特别是铁器核心部位出现锈蚀脆化的情况，这是铁器文物保护领域需要重点解决的问题。在铁器文物出土后，及时进行除锈防锈工作，才能保证铁器保持和原型完整或近似的性状。如果铁器文物出土之后不进行保护和修复，就会导致铁器文物的表面加速锈蚀，不断生成新的锈蚀，铁器表面出现剥离、脱落和粉状化，丧失原有的器型和特征，无法发挥应有的考古学研究价值。

图1 古代铁剑

对铁器文物进行保护，主要是采用有效措施保持铁器文物的原始形态，避免锈蚀、龟裂等问题对其造成影响。我国对铁器文物的保护研究经历了一个长期过程。20世纪50年代，国内主要采用“含浸法”对铁器文物进行保护和修复，通过把铁器文物放置到沸腾的石蜡溶液中进行蒸煮，让铁器中的水分蒸发，从而减缓锈蚀速度。此外，还采用专业的溶液进行涂膜，即在出土铁器表面涂装一种由丙酮溶解的赛络络和硝化纤维素的混合液，但这些方法的效果不好。在20世纪60年代国内考古出土的铁器数量越来越多的背景下，国家加大了对铁器保护和修复的研究力度，派人专门前往日本等地学习先进的做法和经验，推动了国内铁器文物保护和修复的发展。

（二）铁器文物保护和修复的基本原则

铁器文物出土之后保存、保护和修复的主要原则是，在维持文物现状基础上进行防锈处理和补强。要结合铁器文物出土的实际情况需要，对其进行部分修复或者整体修复。在具体保护和修复过程中，要坚持主要原则，对保护和修复流程、使用工具、保护药剂等进行详细记录。

在保护处理阶段，需要做到以下几点。一是要对铁器文物处理之前的状态、出土后的管理情况、文物的相片、X光透视检查等数据资料进行登记，制定文物处理和保护的针对性方案。二是对铁器文物进行清洗，主要是用牙刷或者毛刷清理铁器表面的沙土、有机物等，利用乙醇、二甲苯等混合溶液进行细心刷洗。三是要对铁器进行脱盐、干燥处理。脱盐主要是用添加了2%水酸化锂的乙醇溶液浸泡铁器，经过2周的浸泡铁器中的氯化钠成分减少之后，再对文物进行充分的干燥处理。四是用丙烯酸树脂在真空状态下进行三次浸泡，以达到更好的干燥效果。五是对铁器表面进行除锈处理。使用手术刀、打磨设备对铁器表面进行除锈，去除锈迹和多余的黏附物。在铁器文物受损不严重的情况下，还可以在加固处理之前进行清洗，让铁器原有的纹路、纹饰等装饰更好地显示出来。六是树脂涂布处理。利用消光剂去掉铁器表面残留的丙烯酸树脂。七是修补补强。主要是对铁器文物的碎片、裂缝等进行修复处理，对于碎片采用环氧树脂等进行粘接。对于接口和残缺的部位，需要利用补强材料和树脂进行补强，尽量让铁器恢复原来的面貌。八是修补观察。在以上处理和修复工作结束之后，还要花费5个月左右来观察这些保护工作的效果，对效果不好的区域和部分进行再次修补。九是整理铁器修复的资料，对保护处理后的效果进行记录、拍照和登记。

二、出土和馆藏铁器的检测技术

通过调查分析，目前出土和馆藏的铁器出现的主要问题表现为：铁器表面因为泥土长期覆盖包裹导致出现坚硬的钙化层，出现比较严重的锈蚀层，层面结构剥离且疏松。铁器自身因为埋藏条件不好，会存在断裂、损坏的情况，强度下降，容易再次断折。因此，在正式进行铁器保护和修复处理之前，必须对铁器进行全面检测，以掌握其真实、准确的情况，再制定针对性的保护措施。对于铁器文物的检测主要包括显微观察、分析密度、Cl离子检测、分析锈蚀成分等，因为铁器的锈蚀和其本身的金属结构有很大关系，发生严重矿化和锈蚀的情况，往往是因为铁器中存在高浓度的Cl离子。因此，对铁器文物利用超景深显微镜、重量体积比、X射线的衍射和荧光光谱等技术进行锈蚀物的分析很重要。

（一）超景深显微镜观察技术

超景深显微镜观察技术主要是在显微条件下对铁器文物的表面进行观察，观察的主要区域是锈蚀部位的盐晶体。如果在锈蚀部位发现盐晶体，就说明铁器吸收了埋藏在土壤中的大量盐类，所以造成铁器腐蚀。腐蚀层干燥之后，会使盐类物质析出并聚集在表面。如果铁器表面结构出现片状疏松的情况，并且片层的中间区域是白色，边缘是棕黄色，就表明锈蚀还在不断发展。随着边缘部位出现锈蚀，锈蚀会逐步向中心部位蔓延，直到最终铁器被完全锈蚀。

（二）XRF分析技术

XRF分析技术也被称为X射线荧光分析。通过专业设备，我们可以看到铁器表面的碎片组织有浅棕红色的粉状沉积物，还会在滴入三价铁离子氯化物溶液后呈现黄色。在进行该项分析时可以发现，铁器的锈蚀部位都会存在一定浓度的氯离子，在相对湿度大于55%的条件下，铁器在这些氯离子的作用下腐蚀会加速。

（三）加固技术

为避免铁器文物在清理中出现断裂、崩坏和瓦解的问题，必须对腐蚀比较严重的铁器进行加固，才能保证铁器的器型不会出现大的缺失。加固的材料是选用质量分数为12%的B72溶液，加固材料的方式为滴注。此时加固主要针对薄弱区域进行，不需要进行整体区域加固，避免因为加固操作导致铁器文物表面的泥土难以去除。

（四）清洗烘干技术

对铁器文物表面的泥土层进行去除，采用的是75%的乙醇溶液分解后，再用竹签进行剔除，在泥土层被清理之后先用普通水进行冲洗，最后用离子水多次冲洗，保证铁器表面的清洁，最后利用电吹风进行烘干。特别要注意的是，在清洗烘干完成后，要对铁器结构进行再次加固修复，对断裂的铁器利用胶黏剂进行粘接，如果断裂情况比较严重，也可以在开槽后加铁片进行注胶连接加固。

（五）磷化处理技术

磷化处理技术的主要任务是把铁器表面活泼性质的铁锈转化为一层不容易溶解于水里的结晶型磷酸盐转化膜。这种物质是由大小不同的晶体组成的，能很好地和基体连接在一起，对铁器形成比较好的包裹，而且这种膜将溶解下来的铁扩散到磷酸盐层之后，形成了轻度且较好的定性结构，从而改善了铁器表面的耐腐蚀性能，实现对铁器的保护。为保证经过磷化护理之后的铁器文物安全，可以采用磷化液对铁器表面进行涂刷，涂刷结束5分钟左右，用清水冲洗、离子水冲洗和烘干处理，这样能让铁器表面形成致密结构的保护膜。通过XRF分析发现铁器表面的含Cl盐基本清除干净，形成了含P膜的保护层。

（六）封护处理技术

在对铁器文物进行磷化处理之后，为实现更长久的保护，可以用封护剂对铁器整体进行封护，一般处理方式是用3%的氟橡胶溶液进行表面涂刷。图2左边为铁器未封护处理之前，右边为封护处理后的效果。

图2 铁器封护处理

三、出土和馆藏铁器的保护机理研究

（一）铁器锈蚀机理

铁因为具有良好的导热性能，在外部环境、空气对流的影响下，其表面形成结露现象。这种现象会导致水分子渗透深入到铁器内部，加速铁器的电化学腐蚀，因此，铁器锈蚀的主要影响因素是湿度。湿度大小对铁器的腐蚀程度有直接影响。在不同湿度条件下，铁器的各种锈蚀产物还会进一步发生化学反应，生成疏松结构和不稳定物质，加速锈蚀层的发展，比如铁的腐蚀产物中如果含有硫的化合物如黄铁矿时，腐蚀产物遇水就会发生化学反应，导致铁器完全矿化。因此，在进行铁器文物保护时，要高度重视对湿度的控制，避免铁器表面形成水膜而导致铁器发生的电化学腐蚀作用加剧。

（二）氧气腐蚀机理

在一定湿度条件下，氧气是导致铁器表面电化学腐蚀加剧的主要因素。铁在中性水、碱性水溶液中发生腐蚀时，如果阳极产生了溶解氧的还原反应，氧浓度的增加会加快铁的腐蚀速度。因此，必须高度重视氧含量对铁器保护的影响，避免氧存在而导致铁器电化学腐蚀加速。

（三）污染气体对铁器腐蚀的影响

在现代工业社会发展中，污染气体对铁器文化的危害越来越严重，主要的污染源及其影响是：第一，硫化物燃烧产生的氧化物。硫化物在大气中非常容易发生反应，虽然反应过程不同，但是最终都会产生硫酸盐。硫酸盐附着在铁器文物表面，如果环境温度的湿度高，又有水存在于铁器表面，就会引发电化学腐蚀和化学腐蚀。因此，在铁器文物的保护过程中，一定要注意将文物保存在干燥、清洁的环境中。第二，来自汽车尾气排放的NOx，具有很强的腐蚀性，会加速铁器文物的腐蚀。第三，空气中的颗粒物会造成铁器文物的表面出现机械磨损，会因为颗粒中存在的酸碱盐等物质和水蒸气发生反应，导致铁器文物出现更大程度的腐蚀。图3上图是出土后未修复的铁铡刀，下图为保护修复后的铁铡刀。