懷來窖藏出土明代鐵炮的保護(hù)修復(fù)

王景勇

（河北省文物保護(hù)中心，河北 石家莊 050031）

2005年，河北懷來縣沙城鎮(zhèn)進(jìn)行舊城改造時(shí)發(fā)現(xiàn)一個窖穴，出土了69門明代鐵炮。這些鐵炮的形制、尺寸、規(guī)格都不同，最重的一百多千克，最輕的只有十幾千克，部分帶有銘文。從形制來看，鐵炮跨越了明早期至中晚期很長的時(shí)間，能夠反映明代火器的鑄造演變過程，是研究明代火器發(fā)展史的重要實(shí)物資料。

鐵炮出土后堆放在懷來縣博物館的文物庫房內(nèi)，未進(jìn)行過任何保護(hù)處理。庫房由原縣文化館展廳改建，保存條件較差，不能保證庫房內(nèi)的溫濕度及空氣質(zhì)量在相對安全的范圍之內(nèi)，導(dǎo)致這批鐵炮多數(shù)銹蝕嚴(yán)重，因此須對其進(jìn)行必要的保護(hù)修復(fù)，以延長其壽命。受懷來縣博物館的委托，2012年8月—12月，我們對這批文物進(jìn)行了科學(xué)保護(hù)和修復(fù)，本文對此次保護(hù)修復(fù)過程進(jìn)行簡要介紹。

一、鐵炮的現(xiàn)狀調(diào)查與評估

經(jīng)調(diào)查，這批鐵炮銹蝕成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)疏松，銹色發(fā)黃，有一些觸之即掉的小腐朽塊，主要病害包括殘缺、斷裂、層狀剝離、瘤狀物、表面硬結(jié)物、點(diǎn)腐蝕、全面腐蝕等。

1.保存環(huán)境的影響：這批鐵炮存放在年久失修的所謂文物庫房中，屋頂漏水，密閉性很差，文物表面覆蓋著厚厚的塵土，導(dǎo)致文物的吸濕能力增強(qiáng)。從腐蝕原理來講，其化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕都存在；從破壞形式來講，其均勻腐蝕和局部腐蝕同時(shí)存在。

2.溫濕度的影響：懷來縣氣溫受地形、地勢影響較大，等溫線與等高線走向基本一致，從中部河川到南北兩山，隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低。一月份為全年最冷月，平均氣溫-8.3℃；七月份為全年最熱月，平均氣溫24℃。根據(jù)氣象資料記錄，新中國成立后的60多年中，懷來縣最高氣溫出現(xiàn)在1955年7月24日，為42.2℃，最低氣溫出現(xiàn)在1954年12月29日，為-23.3℃，極端溫差達(dá)65.5℃。

溫濕度是文物保存中的重要因素，它既是獨(dú)立的影響，又有相互關(guān)聯(lián)所起的復(fù)合影響。溫度的急劇變化引起的過分干燥或高濕度均會造成文物的損壞。

3.表面積塵的影響：懷來縣境內(nèi)有三處流動性沙丘。官廳水庫南岸小南辛堡鄉(xiāng)龍寶山附近有兩處，一處是龍寶山沙丘，占地3.7萬平方米，高約12米；一處為天漠沙丘，占地13.5萬平方米，高約15米。另一處是洋河北岸大黃莊鄉(xiāng)牛屯村東的米沙梁，占地18萬平方米，高約15米。這些沙丘形成的年代久遠(yuǎn)，形態(tài)多為月型和龍崗型。據(jù)資料記載，40年來米沙梁已東移約300米。目前官廳水庫南岸的兩處沙丘每年正以2～3米的速度東移。

二、保護(hù)修復(fù)前的分析檢測

為了了解銹蝕產(chǎn)物的成分，我們對鐵炮的銹蝕物進(jìn)行了科學(xué)分析。

1.X-射線衍射分析

分析使用的儀器為日本理學(xué)的 DMX-Ⅱ/2000型 X-射線衍射儀。

樣品取自部分鐵炮炮身具有代表性的銹蝕。

從表一分析結(jié)果來看，所取的銹蝕樣品腐蝕嚴(yán)重，已無鐵的殘留，鐵已經(jīng)在外界因素作用下全部形成銹蝕物，大多含有可能對鐵質(zhì)文物繼續(xù)腐蝕的不穩(wěn)定的四方纖鐵礦。銹蝕物中還含有無機(jī)礦物如石英、長石、高嶺石等泥土成分。

2.離子色譜分析

使用的儀器為美國 DIONEX公司的DX-600離子色譜儀。

從離子色譜分析（表二），可見銹蝕物均含活潑型的可溶鹽。陽離子中鈣離子均含量很高，還含有可溶的鈉、鉀、鎂陽離子，有些樣品如JT025號鐵炮銹蝕物中的鈉、鉀和鎂離子含量均很高。陰離子中氯離子、硝酸根和硫酸根都有，以硫酸根含量為主。JT019號、JT058號鐵炮銹蝕物中的氯離子達(dá)到了1000mg/kg以上，其它3個鐵炮的銹蝕物中氯離子含量也在100 mg/kg以上。由于氯離子是造成鐵器腐蝕的主要原因，氯離子含量高值得注意。活潑的r-FeOOH可向穩(wěn)定的a-FeOOH轉(zhuǎn)變，或向穩(wěn)定的Fe3O4轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)化速度與濕度和污染程度有關(guān)。由于水分和氧氣的進(jìn)一步滲入，新的r-FeOOH又會不斷生成，因而銹蝕程度會不斷加深。

3.便攜式 X熒光（XRF）分析

所用設(shè)備為德國斯派克公司所產(chǎn)的SPECTROxSORT。此便攜式設(shè)備僅可測出元素周期表16號以后的元素含量。結(jié)果見表三。

表一 懷來鐵炮銹蝕物X-射線衍射分析結(jié)果

表二 懷來鐵炮銹蝕物離子色譜分析結(jié)果

根據(jù)以上各種科學(xué)分析檢測的結(jié)果，對這批鐵炮必須進(jìn)行如下的保護(hù)修復(fù)處理：

1.由于泥土掩蓋鐵炮的外表，而且表面銹蝕物大部分為活潑性銹蝕，極不穩(wěn)定，將會對鐵炮持續(xù)侵蝕，所以必須將泥土去除。

2.由于銹蝕物中含有較高的活潑性鹽類及氯離子，必須對鐵炮進(jìn)行脫鹽、脫氯處理。

三、保護(hù)修復(fù)過程

1.保護(hù)修復(fù)前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行保護(hù)修復(fù)工作前制作了項(xiàng)目展板，制定了詳細(xì)而完備的工作計(jì)劃和應(yīng)急預(yù)案，并且將保護(hù)修復(fù)室有限的空間劃分為幾個專門的區(qū)域，包括自建噴砂房、砂料回收區(qū)、藥材料配置區(qū)、脫鹽區(qū)、存放區(qū)、緩蝕封護(hù)區(qū)等。

2.保護(hù)修復(fù)前的資料采集

在對這批鐵炮進(jìn)行保護(hù)修復(fù)前對其基本資料做了必要的采集與記錄，主要包括照相、攝像、文物基本信息記錄、文物現(xiàn)狀調(diào)查、建立保護(hù)修復(fù)檔案等。

3.主要實(shí)施方法

（1）清洗除銹

清洗過程采用機(jī)械方法。主要工具有：軟/硬毛刷、小錘子、小鑿子、竹刀、竹簽、手術(shù)刀具、放大鏡、微型電磨、超聲波清洗機(jī)、醫(yī)用潔牙機(jī)、噴砂設(shè)備等。

首先在現(xiàn)場用軟毛刷、竹簽等對器物表面的灰塵、土垢及其它較為松動和容易除去的表面污物進(jìn)行去除。之后選擇手動工具與噴砂相結(jié)合的處理方式對器物表面較為堅(jiān)硬或厚實(shí)的銹蝕物及污染物進(jìn)行處理。

表三 懷來鐵炮銹蝕物XRF分析報(bào)告表

（2）脫鹽、去除氯化物

用手術(shù)刀刮取或撬下鐵炮上的部分銹蝕物作為待測樣品后，將鐵炮放入指定的玻璃容器中，用去離子水浸泡48小時(shí)后，再用硝酸銀滴定法進(jìn)行滴定，以確定其是否含有氯離子和其他可溶性鹽類。如果含有則對所取樣品相對應(yīng)的鐵炮進(jìn)行脫鹽處理。

采用NaOH溶液進(jìn)行脫鹽、脫氯處理。將去除表面浮銹和污垢的器物放在適當(dāng)容器中，用足以浸沒器物的NaOH（2%w/w，0.5mol/L）水溶液浸泡，根據(jù)需要更換NaOH溶液，直到清洗液中氯離子已基本去除（用氯離子測試條測試）。之后，將器物完全浸泡于蒸餾水（或去離子水）中，以除去多余的NaOH，并在去離子水中加入緩蝕劑鉬酸鈉。

（3）緩蝕

經(jīng)過脫鹽處理后，對鐵炮進(jìn)行緩蝕處理。

采用單寧酸（5mM）+Zn（H2PO4）2（0.5mM）+Na2SiO3（10mM）+乙醇胺（3M）的復(fù)合溶液作為協(xié)同緩蝕劑對文物表面進(jìn)行涂刷處理。涂刷是實(shí)施緩蝕工藝時(shí)普遍采用的方法。優(yōu)點(diǎn)是工具簡單，節(jié)省用料，受場地限制較少，滲透性好。

（4）封護(hù)

將2%Paraloid B72（丙烯酸樹脂-B72）的丙酮溶液用軟毛刷輕輕涂刷于鐵質(zhì)文物表面。

Paraloid B72（丙烯酸樹脂-B72）是美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的Paraloid系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于文物保護(hù)中。丙烯酸樹脂涂料具有許多優(yōu)點(diǎn)，有較好的耐光、耐候性，戶外暴曬持久性強(qiáng)，紫外光照不易分解和變黃，可長期保持原來的光澤和色澤，耐熱性好，耐腐蝕，有較好的防污性能。丙烯酸樹脂是鐵質(zhì)文物封護(hù)的重要材料。其常溫干燥、附著力強(qiáng)、透明性好等特點(diǎn)特別符合文物保護(hù)要求，并且具有可再處理性。

（5）完善保護(hù)修復(fù)檔案

保護(hù)修復(fù)檔案是在文物保護(hù)修復(fù)過程中對文物本身的信息和在實(shí)施保護(hù)修復(fù)中的方法、材料、工藝的科學(xué)記錄，包括在對文物實(shí)施保護(hù)修復(fù)工作前、中和后所進(jìn)行的各種科學(xué)的檢測分析、評估的詳盡記錄。其內(nèi)容包括照片、繪制的病變圖、文字記錄、錄像等。一定要詳細(xì)的記錄和保留。這一點(diǎn)至關(guān)重要，決不能夠在資料未收集好之前對文物做任何的干預(yù)，否則極易對文物本身所攜帶的歷史信息造成破壞。記錄這些具體、詳細(xì)的原始資料的目的是便于為后人提供研究的依據(jù)，也供自己和他人以及后人再修復(fù)時(shí)使用。

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，我們積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。尤其是在對大型（或大量）鐵質(zhì)文物實(shí)施保護(hù)修復(fù)的過程中，建立并掌握了系統(tǒng)化與流程化的操作步驟，通過噴砂清洗提高了工作效率，達(dá)到了良好的保護(hù)修復(fù)效果。