淺談鐵質文物的腐蝕與防護技術

摘要：我國的鐵器文明博大精深，在我國的社會文明發展過程中，有著舉足輕重的作用。經考古研究發現，大部分的鐵質文物都含有部分氯化物，該氯化物作為一種電解質，一旦遇到空氣就會立即與空氣中的介質發生電化學反應，導致鐵質文物受到嚴重的損害。本文從鐵質文物的腐蝕機理、鐵質文物的腐蝕影響因素以及鐵質文物腐蝕的防護處理技術出發，探討鐵質文物的保護方法，以期為鐵質文物的防腐蝕及保護工作提供一定的參考價值。

關鍵詞：鐵質文物;防護技術;腐蝕機理;影響因素

中圖分類號：TG178????文獻標識碼：A ???文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

從考古學的發展來看，在青銅器之后出現的很多的鐵器都是鐵和碳的合金，這標致著人類社會又出現了一次質的飛躍。鐵器最早被大多數中國人使用，比如商代就開始使用鐵援銅戈，鐵器在促進社會的生產力方面做了重要的貢獻，起到了及其重要的推動作用，從挖掘的眾多文物中，鐵質文物為研究其他古代社會提供了非常可靠及重要的實物資料。鐵質文物的主要成分是鐵，鐵的化學性質較為活潑，放在空氣中更容易被腐蝕。很多的鐵質文物被埋在地下的時間很長，當被挖掘出來時已經被嚴重腐蝕，而且有些文物由于周圍環境的惡劣變化，當被挖出來很短的時間內鐵質文物就會變得面目全非。導致文物受損程度很大，所以必須研究出科學合理的鐵質文物保護方案。

傳統的鐵質文物保護程序一般是首先進行鐵質文物的清潔，然后對鐵質文物的表面進行清理，接下來進行脫鹽處理，最后進行鐵質文物的干燥以及粘結加固。為了提高鐵質文物的耐腐蝕性，現代提出的鐵質文物的保護方法最好是對其加一層防護層。由于古代冶煉鐵質物品的技術不發達，在冶煉鐵的過程中，鐵器本身內部就含有很多的不均勻雜質，整個鐵質文物的穩定性十分差，經過歷史的變遷以及周圍環境的影響，導致鐵質文物更加容易受到腐蝕，為了保護鐵質文物的整體完整性，采取必要的防腐措施顯得尤為重要，因此未來研究鐵質文物的防腐機理以及防腐措施對文物的整體完好保護具有十分重要的意義，也是未來鐵質文物保護的發展方向。

1鐵質文物的腐蝕機理

我國古代的鐵質文物種類繁多，造型十分獨特，而且很多文物上面都有很美的修飾方案，同時圖案上還帶有優美的銘文圖案，具有很高的藝術價值和歷史價值。被挖掘出的鐵質文物歷史悠久，由于周圍復雜的環境影響，導致鐵質文物的受損十分嚴重。而挖掘出的鐵質文物受到周圍環境的影響，會受到腐蝕，鐵質文物的腐蝕對鐵質文物的完整性及價值產生了重要影響。鐵與空氣中的水和空氣發生反應，生成了氯化鐵或者三氯化鐵。鐵質文物的腐蝕是在鐵質文物的表面產生一些鮮艷的綠色狀銹，鐵銹的整體結構比較疏松，特別容易吸收空氣中的水分，一旦產生鐵銹，整體鐵質文物吸收空氣中水的能力就越來越強，其腐蝕的速度就會加快，其面積越來越大，最后造成整個鐵質文物的瓦解，更為嚴重的是鐵質文物的銹斑會沾染給其他的鐵質文物^[1]。

2鐵質文物的腐蝕影響因素

鐵質文物的機理了解后，分析鐵質文物的腐蝕影響因素更加有助于保護鐵質文物的完整性。鐵質文物的腐蝕影響因素有內因和外因兩種。從化學周期表中可以看到，鐵的化學位置在銅的前面，其化學性質比銅要活潑，所以在實際的文物保護工作中，鐵質文物的保護要比銅質文物難得多。古代獲得鐵是靠高溫熔煉鐵礦石，由于當時技術水平的限制，熔煉得到的鐵本身就處于一種不穩定的狀態，很容易受周圍環境比如水、氧氣、鹽等外界因素的影響，使鐵質文物產生礦化，即鐵質文物會產生生銹的現象，也就是文物工作者常說的金屬腐蝕現象。鐵質文物被挖掘前，土壤中的土壤的透氣性、土壤的酸堿程度以及土壤中含有的有機物質都會對鐵質文物的腐蝕性產生很大的影響。根據文物工作者的多年經驗可以發現，鐵質文物腐蝕的原因主要有以下三點：首先鐵質文物本身的金相結構存在差異，內部結構會產生很強的電化學腐蝕，這是造成鐵質文物腐蝕的最主要的內因;其次，土壤的透氣性也會影響鐵質文物腐蝕性能;最后，鐵質文物受到周圍環境的影響，在潮濕的環境中鐵質文物中的Fe-C極易形成一種原電池，同時該種條件下也很容易形成吸氧腐蝕。整個鐵質文物的反應方程式如下：

3鐵質文物腐蝕的防護處理技術

3.1分析檢測

按照鐵質文物有效的保護原則，必須盡可能最小地干預文物并且保持文物的原狀。在進行鐵質文物的防腐蝕處理過程前，需要登記文物的相關信息，做好修復前后照片的對比。在進行檢測時首先需要做好腐蝕鐵質文物的表面腐蝕物的分析檢測，采用X射線衍射儀進行全方位的對鐵質文物進行檢查，對不同文物材料進行相關定性的分析。以某館藏的4件鐵質文物為研究對象，對其進行檢測分析，其檢測的結果如表1所示。從圖中的數據可以看出，四件鐵質文物的都存在一些銹斑，銹腐蝕現象比較嚴重^[2]。

石英17%，斜長石15%，微斜長石35%，副氯銅礦15%，氯銅礦11%，氯鉛礦7%。

戰國長葉形圓骹單系

石英49%，斜長石19%，微斜長石3%，云母14%，綠泥石3%，綠銅鉀石12%。

戰國長葉刃鴨嘴形骹雙系

石英43%，斜長石22%，微斜長石4%，云母3%，綠泥石5%，纖鐵礦7%，白云石11%，方解石6%。

戰國五牛蓋

石英60%，斜長石21%，微斜長石11%，云母3%，綠泥石5%。

3.2鐵質文物腐蝕防護處理技術

（1）機械除銹。采用錘子、刻刀及鑿子等工具剔除鐵質文物表面的銹層，接下來就是利用空氣壓縮機中的空氣壓力將金剛砂噴注到鐵質文物的表面的銹層上，這樣可以方便于除去表面的各種銹，最后利用超聲波振動儀也可以去除掉鐵質文物表面的有害銹。機械除銹的缺點就是僅僅可以利用機械方法去除鐵質文物表面上的一些銹，對于鐵質文物深層鐵銹物質將很難去除掉，并且由于機械除銹的工藝很難掌握，很容易造成對鐵質文物的損壞。（2）化學除銹。鐵質文物上的銹斑在實際的去除過程中，應用比較多的還是化學除銹法。一般化學除銹法主要包括氧化銀局部封閉法、離子交換樹脂法、已腈法、草酸混合溶液法、過氧化氫法、鋅粉封閉置換法、局部電蝕法。氧化銀局部封閉法一般是先采用機械除銹的方法將鐵質文物表面的腐蝕銹斑給清除掉，然后將純乙醇調制的濃度較高的氧化銀填充在鐵質文物上面的腐蝕銹斑位置，使為被機械除銹剔除干凈的氯化亞銅與糊在上面的氧化銀充分接觸，從而阻止空氣及原來鐵質文物中的氯離子的作用，防止整個鐵質文物進一步被腐蝕，從而提高整個鐵質文物的穩定性。離子交換樹脂法就是將被腐蝕的鐵質文物放在離子水中反復浸泡，離子交換樹脂法中所采用的離子液中沒有包含有氯離子，整個除銹的過程比較快速，同時在整個除銹的過程中樹脂可以再生，整個過程成本很低，該種除銹方法在處理小件文物的銹斑時比較受歡迎。倍半碳酸鈉浸泡法是指用半碳酸長時間浸泡整個鐵質文物的銹斑部位，直到整個鐵質文物表面的銹斑為綠色為止。使半碳酸溶液中的半碳酸根離子置換出銹斑中的氯離子，該種方法除銹的時間比較長，一般需要兩年左右，且在處理的過程中整個鐵質文物會周圍環境的影響而受到腐蝕，所以該種方法在實際的除銹應用過程中應用較少。已腈法就是采用濃度為5%的已腈水溶液去除掉腐蝕物中物質。該種方法比倍半碳酸鈉溶液和離子交換樹脂法能夠更快地去除掉鐵質文物內部的氯離子。但是由于該種方法使鐵質文物浸泡在溶液中的時間過長，會使整個鐵質文物變色。同時已腈蒸汽中含有中等成分的毒性，對于鐵質文物完整性產生一定破壞作用。草酸混合溶液法是利用草酸本身就是一種弱酸，能夠清除鐵質文物中的有害物質，去除掉整個鐵質文物中腐蝕部分的氯離子。但是由于草酸本身就是一種弱酸，對鐵質文物會產生腐蝕作用，所以在用草酸去除其鐵質文物表面的銹斑時需要在草酸里面加入硫脲作制劑，加入硫脲的作用就是調節草酸對鐵質文物銹斑的配合作用，同時硫脲也可以與鐵質文物混合使氯離子釋放出來，可以有效方便地去除掉鐵質文物表面的銹斑。過氧化氫除銹法就是將過氧化氫作為一種氧化劑，將鐵質文物中的氯離子去除掉，所以過氧化氫溶液具體的濃度需要根據整個銹蝕文物的腐蝕程度。溶液中多余的過氧化氫可以通過加熱的方法將其全部去除掉，對整個鐵質文物不會產生影響。過氧化氫除銹法整個過程比較簡單，處理的時間較短，并且該種方法能夠把氯離子去除的比較徹底，在實際的除銹的過程中，該種方法應用比較多。鋅粉封閉置換法就是利用鋅粉將鐵質文物中的氯離子置換出來，然后再鐵質文物的表面生成一層牢固和穩定的氧化鋅保護膜，使空氣中的水分很難滲透到整個鐵質文物中，起到一個屏障的作用。局部電蝕法適用于鐵質文物表面具有嚴重銹蝕的鐵質文物，但是由于電蝕筆頭無法接觸到整個銹層底下及夾縫中的有害物質，導致該種方法在除銹的過程中受到一定的局限性。（3）緩蝕，封護材料的應用。在實際的鐵質文物表面除銹過程中，可以將苯并三氮唑處理鐵質文物表面的銹斑，經過苯并三氮唑處理過后的鐵質文物表面會形成一種絡合保護膜，這層絡合保護膜會緊密地覆蓋在鐵質文物的表面，且該種保護膜不溶于水和大多數的有機溶劑，會進一步的阻止鐵質文物的進一步腐蝕。緩蝕封護除銹的優點就是在處理文物的過程中能夠保證文物的顏色基本保持不變，但是苯并三氮唑處理過程中不能夠有效地去除掉有害銹以及整個鐵質文物中的氯離子，只是將整個鐵質文物封護起來，而鐵質文物中殘留的有害銹及氯離子對整個鐵質文物是有害的，會進一步地破壞覆蓋層，使整個鐵質文物進一步受到腐蝕，所以在實際采用苯并三氮唑處理鐵質文物表面的時間不宜過長^[3]。

4 結語

整個社會的進步需要依靠科學技術，文物保護同樣需要科學技術的支持。反過來，我們愈加注重文物保護的需求也會促進科學技術的進步。建立科學的文物保護制度，需要廣大文物工作者和全社會的共同努力，將我國燦爛的文物文明世世代代傳承下去。

參考文獻

[1]?陳顥.試述鐵質文物的腐蝕與防護技術[J].表面技術，2017（10）：247-253.

[2]?劉朵，何積銓.電位滴定法測定鐵質文物除氯堿液中氯離子含量[J].應用化工，2018（6）：1301-1303.

[3] 傅英毅，范敏，廉衛珍，等.鐵質文物防腐工藝初步研究[J].廣東化工，2017（18）：69-70.

收稿日期：2019-07-12

作者簡介：陳志芬（1965—），女，河北滄州人，本科，畢業于內蒙古大學，研究方向：金屬文物的保護修復。