甘肅省博物館館藏明代鐵佛的修復與保護

［摘要］針對甘肅省博物館館藏明代鐵佛銹蝕病害程度，筆者認為，修復工作應以去離子水（H2O）、氫氧化鈉（NaOH）和Paraloid B-72（一種由丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯共聚合而成的樹脂）作為修復材料；操作中使用物理、機械的方法對器物表面的土垢、銹蝕進行了清理和剔除；同時使用去離子水對器物表明進行了清洗，采用2%氫氧化納（NaoH）水溶液浸泡法對器物進行了脫鹽處理；使用3% Paraloid B-72丙酮試劑對其銹蝕表面實施封護，確保修復效果良好。另外，在后期保養方面，應注意保存環境的相對干燥和透氣性。

［關鍵詞］甘肅省博物館；明代鐵佛；修復與保護

［中圖分類號］G264.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-3115（2011）016-0104-03

冶鐵技術是中國古代冶金史上的重大發明，它極大地促進了中國古代文化與科技的進步和發展?？脊刨Y料表明，中國在公元前500年左右即春秋戰國之交時進入鐵器時代，隨著技術的更新、推廣及應用，影響并涉及至社會各個領域，尤其是在佛教造像的制作領域，人們開始利用生鐵來作為原料鑄造各種類型的佛像，在流傳至今的實物中就有大量的鐵質造像，這是因為相對于傳統的泥質塑像而言，以金屬鑄造的胎體更易于遠距離搬遷和長久保存。［1］

在自然環境中，鐵器文物難于保存是一個普遍問題，由于鐵比銅活潑，加之鐵本身的化學性質比較活潑，在潮濕的保存環境下，與空氣中的氧易發生電化學腐蝕，所以保存完好的鐵器比青銅器要少得多。此外，鐵器表面腐蝕層的產物組成十分復雜，既與冶煉過程中鐵、碳化合物的品種，包括鐵器所含雜質有關，也與鐵器的存放環境及表面受污染的程度有關，其成分、銹層結構隨鐵器的腐蝕環境、腐蝕時間長短等不同，而且有很大的差別。［2］

2010年6月，為配合甘肅省博物館“莊嚴妙像——甘肅佛教藝術展”的順利開展，根據臨時工作需要，由甘肅省博物館文物保護中心對欲參展的7尊受損的佛教造像進行了搶救性修復處理和表面封護，其中包括6尊明清青銅造像和1尊明代鐵質造像，下文著重介紹明代鐵佛的修復材料與保護技術。

一、保存狀況

此次修復的明代鐵佛為征集所得，高約65厘米，材質為鑄鐵。根據造像發髻、服飾及底座的風格，確定制作時間為明代，工藝為生鐵翻模鑄造。鑄鐵為生鐵中的一種，通常含碳量約3％，含硅約2％，因斷面呈深灰色，通常叫灰口鐵。另外，碳在這種鐵合金里是以片狀的石墨形態存在，而且質較軟，可進行切削加工，熱時容易流動，鑄造性能好，且較耐磨，但強度及延展性差。

從目前的保存狀況看，盡管在器物表面覆蓋有一層薄而致密的黑褐色氧化物，具有阻止鐵器進一步腐蝕的作用，由于器物長期處于開放的保存環境中，加之文物庫房保存條件一直未能得到有效的改善，致使文物長期遭受空氣粉塵、灰塵與大氣有害氣體等環境因素侵蝕，尤其在器物表面，除附著一層灰塵和塵土外，同時附著一些沉積在頭部和面部的粘土層顆粒，因土質鈣化作用在其螺髻與面額表面，并形成一層薄且致密的硬質層，致使頭部與面部局部漫漶不清。此外，造像表面多處破損，局部區域覆蓋顆粒粗大的銹斑，銹色發黃且疏松，體積膨脹或脆裂成片塊狀，有不同程度的變形，有的用手一碰就會掉下銹渣來，胎體腐蝕銹蝕程度較為嚴重。

二、腐蝕病害分析

（一）銹蝕類型

1.表面硬結物

造像表面除了灰塵、塵土污染物外，局部還含有一些表面硬結物，這些物質通常由器物銹蝕和埋葬地質層的礦物相結合，經長期的化學、物理作用凝聚、鈣化而成的復雜復合物，一般附著在器物的表面，材質較硬，且難以剔除。

2.無害銹

鐵器的銹蝕產物相對青銅器而言，腐蝕成分較為復雜。大多數鐵器的腐蝕產物有：針鐵礦（α-FeOOH）、正方針鐵礦（β-FeOOH）、纖鐵礦（γ-FeOOH）、 氧化鐵（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、碳酸氫亞鐵（Fe（HCO3）2）以及鐵硅化合物等復雜晶體混合物。

從鐵佛胎體表面的銹蝕看，胎體表面的銹蝕成分多為無害銹。一般來說，鐵器病害中的無害銹通常指器物表面的黑褐色物質，由鐵的氧化物組成，主要成分為四氧化三鐵（Fe3O4），它能保護鐵器免于繼續氧化。

3.有害銹

鐵佛胎體表面發現無害銹時，同時在胎體內側發現有少量結構疏松的有害銹。鐵器有害銹的主要成分為活性鐵銹酸（γ-FeOOH），由于在潮濕環境中首先形成γ-FeOOH，活潑的γ-FeOOH部分地或全面地向穩定的α-FeOOH轉變（重排），而在常溫下這種轉變過程極其緩慢。同時在器物表面生成的γ-FeOOH，不能形成附著力強、致密的保護層；由于濕氣和氧氣的進一步滲入，新的γ-FeOOH又會生成，因而銹蝕層厚度會不斷增加。［3］

4.形體殘損

有些器物在埋藏前就已經遭受有意識的人為破壞，或是由于受埋葬環境塌方，以及器物胎體發生嚴重銹蝕等因素造成的形體殘損。從這件鐵佛的表面殘損原因看，主要是由于胎體材質腐蝕損失造成的。

（二）影響因素

1.氧氣和水分

鐵器由于本身材質性質較活潑，在潮濕且有水的環境中均易發生腐蝕，生成有害銹γ-FeOOH，而且在器物表面形成多層銹蝕，造成文物損壞，其簡單的電化學銹蝕反應如下：

2Fe2++O2+6H2O → 4（γ-FeOOH）+8H+

在一定條件下，活性的γ-FeOOH向穩定的α-FeOOH或Fe3O4轉變，同時，新的γ-FeOOH又會不斷生成，鐵銹層的厚度就會不斷增加。

2.Cl-和SO42-

當鐵器發生腐蝕時，Cl-易穿透腐蝕形成鐵的氯化物，而鐵的氯化物屬于強酸弱堿鹽，很容易水解為各種構形的FeO#8226;OH；另一方面，含氯的腐蝕產物主要以β型羥基氧化鐵—四方纖鐵礦或可溶性氯化物的形式存在于鐵銹中。研究表明，氯的存在是鐵質文物不穩定的重要原因之一，處于土壤和暴露于大氣中的鐵器，氯離子的存在是腐蝕得以循環發生的原因，鹽酸的生成對鐵器構成潛在的危害，如下式：［4］

2Fe +4HCl +O2 =2FeCl2 +2H2O

2FeCl2 + 3H2O + O2= 2FeOOH + 4HCl

另外，在敞開環境下，SO42-對鐵器的腐蝕速度隨腐蝕層微環境鹽溶液濃度的增加而相應增加。因此，對于出土的鐵器一定要及時進行除鹽，并及時密封保存。

3.相對濕度

鐵器的腐蝕過程不僅與氧有直接的關系，而且在一定溫度下，與所處環境的相對濕度也有一定的關系。因為在濕氣存在下，在器物表面容易形成不同的薄層氧化膜，易發生電化學腐蝕和化學腐蝕。研究表明，大氣的相對濕度保持在60％，鐵的腐蝕是很輕的，所以控制濕度，使器物不直接與空氣接觸，可以控制鐵器腐蝕的發生。

4.pH值

分析表明，環境介質的pH值對鐵器腐蝕的影響依賴于器物存在的環境，在中性或堿性潮濕環境中，極易發生電化學腐蝕，在酸性介質中，腐蝕較為緩慢，較有利于鐵器的保存。

三、修復材料與技術、方法

（一）修復材料

1.清洗材料

根據造像表面污染物類型、成分，選擇相應的清洗材料A（去離子水H2O）、2A（去離子水H2O﹢乙醇）。

2.脫鹽材料

修復確定氫氧化鈉（NaOH）作為脫鹽材料，采用浸泡法。

需要說明一點，在進行脫鹽操作時，器物表面的銹蝕產物盡量清除干凈，因為銹蝕的去除程度直接影響脫鹽的效果。另外，浸泡液體積至少是器物體積的五倍，而且溶液的pH值需達到12以上。

3.封護材料

修復采用3％Paraloid B-72丙酮試劑作為封護材料。Paraloid B-72為丙烯酸樹脂的一種。因無色透明和具有良好的粘接性能而廣泛地應用在文物保護修復工作中，是西方文物保護修復工作中的常用材料。溶于丙酮或甲苯中，可用作文物碎塊的粘接和表面封護材料。

（二）技術與方法

1.清理

表面一些灰塵、土垢和浮銹的清理，通常采用物理剔除的方法，具體操作方法為：使用皮老虎或軟質羊毛刷，先將坐像表面的灰塵輕輕清除；清理表面比較松散的土垢，可用軟毛刷刷，用洗耳球吹，用小竹簽剔除；若用上述方法還是較難清理的土垢，可用霧化較好的噴壺在土垢表面噴少許去離子水，使土垢軟化后用小竹簽剔除；同時對比較致密的土垢，使用噴壺在土垢處噴少許去離子和乙醇（松土劑），其中乙醇揮發較快，乙醇的揮發在土垢中產生一些氣道，從而達到疏松土垢的目的，然后再用竹簽將土垢剔除；在剔除頭部螺髻處及面部表面的銹蝕硬質層時，可用竹簽或木簽邊敲打，邊剔除。強調一點，在剔除時應謹慎小心，力度要適中，以不傷害造像表面為宜，從而避免造成小螺髻脫落及表面的物理人為傷害。

2.清洗

若表面污垢在使用物理、機械方法不能有效清理的情況下，則需使用清洗方法來進行剔除。具體操作是，器物用去離子水浸泡2~3小時之后，待表面浮銹及堅硬物乳化后，采用軟毛刷刷洗。另外，如果條件許可的情況下，建議直接使用超聲波清洗儀對器物進行清洗，每次操作時間約30分鐘，一般操作2~3次，即可使用手術刀將銹蝕剔除，上述方法對比較牢固的銹蝕是非常有效的。

3.脫鹽

對造像實施脫鹽操作，實質上主要是脫除氯化物，是保護處理的重要環節。將去除表面浮銹和污垢的造像放在適當的容器中，用2%氫氧化納水溶液浸泡器物，定期檢測清洗液中氯離子濃度，根據需要更換氫氧化鈉溶液，直到認為清洗液中氯離子已基本去除。

用堿液脫鹽之后，應將器物完全浸泡于蒸餾水（或去離子水）中，以除去多余的堿，浸泡時間至少應在4周以上。浸泡初期，溶解出的氫離子和氧離子會使水溶液的pH值保持在10以上，該條件下不易腐蝕鐵器本身；同時更換蒸餾水（或去離子水）后，此時因水溶液pH值下降，需要在溶液中加入一定量的緩蝕劑，應盡量選擇無毒無害的緩蝕劑，如硅酸鈉、鉬酸鈉等。

另外，有關廢液的處理，特別是對于大量的氫氧化鈉廢液，應采用酸液進行中和后再進行排放。［5］

4.封護

對鐵佛表面進行封護，目的是為了有效避免腐蝕的進一步發生。當胎體表面銹蝕清理干凈后，可以使用2%Paraloid B-72丙酮試劑，使用軟毛刷，依次從上至下，采用涂刷的方法對造像進行表面封護，一般涂刷2～3次即可，同時注意Paraloid B-72試劑的濃度不宜太大，以避免表面產生眩光。

5.后期保養

鐵佛的后期保養對其保護而言，也是非常重要的。從目前保存環境及其影響因素來說，濕度是影響其保存的主要外部因素和病害發作的誘因，后期保養的重點應注意保存環境的干燥性與透氣性，若一旦發現表面有害銹發作時，應及時進行干預和采取必要的措施。

四、結論

鑒于明代鐵佛保存現狀，修復工作通過對胎體表面病害銹蝕類型、環境影響因素分析，最終確定了修復材料。使用物理、機械的方法對器物表面的土垢、銹蝕進行了清理，同時采用去離子水浸泡清洗方法對難于清除的銹蝕硬質物進行剔除，使用2%氫氧化鈉水溶液浸泡法對器物胎體進行了脫鹽處理，并使用3% Paraloid B-72的丙酮試劑對其表面實施了封護。同時對其后期保養提出了相關建議。最后，使受損文物在實驗室且特定的時間內得到妥善保護，修復效果良好。

［注釋］

［1］柯俊：《材料發展史》，引自《中國冶金史論文集》，2002年版，第1~8頁。

［2］黃允蘭、林碧霞、王昌燧、李京華：《古代鐵器腐蝕產物的結構特征》，《文物保護與考古科學》，1996年第1期，第24～27頁。

［3］祝鴻范、周浩、蔡蘭坤：《鐵器文物保護中銹層化學穩定轉化的研究》，《文物保護與考古科學》，2001年第2期，第1～11頁。

［4］王惠珍、朱虹、宋迪生等：《秦漢鐵器銹蝕機理探討及保護方法研究》，《文物保護與考古科學》，2003年第1期，第7~113頁。

［5］祝鴻范、周浩：《出土鐵器文物的脫鹽清洗研究》，《文物保護與考古科學》，1995年第1期，第1~10頁。

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