淺談嚴重礦化鐵質文物的保護修復
——以張家口市宣化區館藏鐵質文物保護修復為例

暴耀東

（河北省文物與古建筑保護研究院，河北 石家莊 050033）

1 張家口市宣化區館藏鐵質文物的特點

張家口市宣化區位于華北平原與內蒙古高原過渡地帶，明代稱“宣府”，是“九邊重鎮”之一，地勢險要，戰略地位極為重要。宣化在歷史上是漢族和北方少數民族雜居的地域，創造了中原農耕文化與草原游牧文化有機融合的地方特色文化，具有典型的邊塞文化特點。

宣化區文物管理所收藏的鐵質文物年代跨度大（戰漢至明清時期），充分展現了不同時期的器型特色。出土于宣化及周邊地區的有鐵三眼槍、鐵刀、鐵矛等兵器，鐵犁鏵、鐵鏟等農具，鐵六角承、鐵馬鐙等車馬器和鐵釜、鐵盤、鐵壺、鐵鎖、鐵權等生活用具。有些器具上鑄刻有銘文。這批鐵器很可能是因突發戰爭而在匆忙中被掩埋，與元末明初在宣化及周邊地區頻繁發生戰爭的歷史相吻合。這樣成組成套的軍旅鐵器出土，在其他地區并不多見，有較強的地域性以及鮮明的時代特征，具有珍貴的文物研究價值。

2 鐵質文物的礦化程度和病害特點

這批鐵器類金屬文物藏品（圖1～圖3），大多數是出土文物，出土后未經除銹、防腐、修復等技術處理。由于宣化區文物管理所將各種質地、類型的文物混放，鐵器、銅器、陶器和石器等共用一個文物庫房，沒有溫濕度控制保護措施。除少部分保存情況較好外，多數存在土堿、鹽、表面硬結物等病害，表現為酥粉、殘缺、裂隙、變形、腐蝕、損壞等特點。如不盡快進行除銹、防腐、修復等技術處理，在現有保存條件下，一部分鐵質文物病害將會由微損發展為重度腐蝕，進而完全礦化。因此，亟待進行保護干預，以遏止文物病害蔓延造成損失。

圖1 鐵刀①

圖2 鐵權②

圖3 筒形鐵鎖③

3 科學的分析檢測

本次修復前使用科學精密的儀器對這批鐵質文物進行了分析檢測，有針對性地制定了文物保護修復方法和具體步驟。

3.1 X射線探傷檢測

采用攜帶式變頻充氣X射線探傷機，儀器參數：電源容量＞2.0；輻射角度：90°；最大穿透：A3鋼：29mm；輸出電壓：80-200KV；X射線發生器重量：16KG，對文物進行X射線透射成像檢測，分析內部結構。分析結果顯示，部分鐵質文物保存尚可，但有大量鐵器腐蝕嚴重，存在有不均勻銹蝕現象，有些部位鐵質完全礦化，因腐蝕而產生的裂隙遍布器身，質地十分脆弱。容器類鐵器普遍有大量鑄造缺孔，腐蝕嚴重部位還有很多因腐蝕而產生的孔洞。兵器類鐵器多斷為多截，大部分腐蝕嚴重，鐵質完全礦化，少數部分器物尚保存有鐵芯。圖4為筒形鐵鎖，因腐蝕而產生了裂隙，金屬壁已經非常薄，質地十分脆弱。

圖4 筒形鐵鎖探傷照片

3.2 X射線熒光能譜檢測

運用X射線熒光能譜（XRF）對采集到的鐵器點腐蝕、層狀脫落等病害處的腐蝕產物以及部分沉淀物等樣品進行半定量分析。測試條件：最大電壓30KV；電流：0.014mA；半真空氣氛；測試光斑半徑1.2mm；采譜時間：45S。

4 文物修復手段的探討

4.1 信息采集與確定保護技術路線

為每件文物建立檔案，包括文物的編號、來源、器型、質地、年代、重量等基本信息和文物整體及局部病害影像。

根據檢測分析的結果，分析文物的病害，按照最少干預的原則，確定科學、可行的保護修復技術路線。結合當前每件文物的不同現狀，本次修復工作采取以傳統機械修復保護步驟為主，適當選用化學試劑材料為輔的總體思路來完成保護修復。本批文物保護修復整體步驟包含：拍照、表面清理、除銹、加固、脫鹽、修復、緩蝕、封護等。保護修復的目的是分析清楚器物現存有害物，消除鐵器進一步劣化的隱患，達到在現有庫房的保存條件下，鐵質文物不再進一步腐蝕劣化的目的。修復工作兼顧該批鐵器的歷史價值和觀賞價值，通過對文物系統、全面的保護處理，達到陳列展出要求。

4.2 表面清理

根據前期的病害調查和檢測分析結果，結合每件文物的結構、成分及性質，清除文物表面覆蓋的泥沙物沉積層和疏松的銹蝕物。在有較好鐵芯的前提下，去除表面有害銹蝕物十分必要。因為這些物質具有一定的吸潮能力，如不及時去除，在酸性和一定濕度條件下將繼續腐蝕文物本體。本次主要采用機械方法對文物表面硬結物進行清理。將文物浸泡于裝有蒸餾水的容器中約30分鐘以起到軟化文物表面硬結物的效果，使用牙刷等器具反復刷洗以達到初步清理的目的。然后使用手術刀、刻刀、超聲波潔牙機、打磨機等不同工具去除文物上較難清理掉的表面硬結物和覆蓋紋飾的銹蝕物，選用蒸餾水、無水乙醇、丙酮等比的混合溶液敷在部分鐵質文物上局部覆蓋物和硬結物的堅硬區域，軟化銹蝕層后進行機械清理，完成后使用蒸餾水將化學試劑殘余清洗干凈。

4.3 除銹

鐵質文物由于構成成分單一，容易受各種可溶性鹽類及水的影響，發生化學和電化學反應，形成不同的腐蝕銹層。除銹主要采用手工與機械相結合的方法。使用鏨刻刀、手術刀、小錘等工具，手工進行剔、挑、剝、鑿等手法，初步去除鐵質文物表面所覆蓋的泥土和鐵銹。對于堅硬的表面硬結物，根據每件文物情況不同，選用打磨機、超聲波潔牙機、文物修復專用噴砂機等機械進行去銹。對病害相對較輕的文物進行噴砂去除表面硬結物及銹蝕物，根據不同文物的特性對噴砂機壓力大小進行調試，做到壓力由小到大，以不損害文物原有質地為第一要務。對于堅硬的土銹，使用試劑軟化。軟化劑選用0.04%氫氧化鈉水溶液，軟化后用器械去除。

4.4 脫鹽、緩蝕

金屬文物有害銹主要是由氯離子造成的，鐵質文物去除氯離子是有效減輕鐵質文物腐蝕的辦法。本次鐵質文物脫鹽，對于不需額外保護外部附著痕跡的器物采用堿液浸泡法進行脫鹽；對于有附著痕跡的器物，用2%B72丙酮溶液對附著物進行加固后，采用紙漿法脫鹽。

脫鹽后的干燥鐵器需要進行緩蝕處理，減緩鐵質文物在空氣中的腐蝕速度。本次修復選用單寧酸作為緩蝕劑，針對文物深層存在的有害銹，利用單寧酸的特性與文物表面生成一種網狀結構，成膜覆蓋于文物表面，將銹蝕物中的氯離子封護于網點中，使氯離子喪失原有的活性，降低氯離子對鐵質文物的腐蝕。

操作方法：按照單寧酸8.5g/L、磷酸二氫鋅0.15g/L、硅酸鈉2.8g/L、無水乙醇胺183.2g/L的比例溶于蒸餾水中，蘸取該溶液對器物表面進行均勻涂刷。在進行緩蝕處理之前加熱器物能讓緩蝕效果更好。緩蝕處理后，文物自然風干并檢查是否有緩蝕劑晶體析出，如有要進行進一步處理。

4.5 補配

在有依據的前提下，對本次修復中部分有殘缺的鐵質文物補配完整。根據每件文物的具體殘缺部位大小，分別選取合金件或高分子材料的樹脂玻璃鋼補配殘缺。根據文物造型的對稱性，與殘缺部位相對應的部位用合金件進行焊接后，使用高分子材料不飽和聚酯樹脂或者環氧樹脂，添加一定劑量的滑石粉或者石英粉作為填充材料，再根據鐵器顏色加入相近的礦物顏料。對于部分鐵質文物上存在的細小孔洞缺失，主要采用環氧樹脂配礦物顏料對缺失部位進行補配。

4.6 協調作色

為滿足文物公開展覽的需要，該批鐵質文物修復完成后，需要進行做舊處理。針對面積較小的部分，在補配環節摻入各色礦物顏料調色，在做形的同時完成作色。面積較大的部位，在做形之后用漆片溶劑摻入礦物顏料作色，根據情況加入不同量的無水乙醇，調整濃度，完成調色。

4.7 表面封護

金屬文物修復一般需進行表面封護，封護劑性能一般需達到不易分解、對文物外觀改變小、耐老化、長期有效。這批鐵質文物在經過緩蝕處理后，選用1%的B72丙酮溶液進行封護，以提高文物在日常環境中的穩定性，減緩鐵質文物因環境變化沖擊可能產生的侵蝕等變化。每件文物進行封護工作前，先選取文物局部小塊不起眼處進行實驗，依次涂刷溶液封護，不出現眩光即可。

4.8 完成檔案，驗收入庫

整個修復過程保存了完整的記錄修復日志，保護修復檔案嚴格按照WW/T0010—2008《館藏金屬文物保護修復檔案記錄規范》編寫。對將要改變鐵質文物外貌的操作重點進行了詳細記錄，所有的照片和文字記錄完成入檔保存，并配合驗收、核對文物及清點數量，登記入庫。修復檔案對今后文物的保存、再修復都有著重要的指導意義（表1）。

表1 完成保護修復后的文物對比（部分）

5 針對保護修復后文物的保存環境的建議

經過保護修復后的鐵器，需要對其保存環境進行有效改善。改善鐵質文物保存環境，可參考《博物館藏品保存環境試行規范》，在有條件的情況下，設立鐵質文物庫房，單獨放置鐵質文物。將鐵質文物庫房溫度控制在20～26攝氏度，相對濕度為0～40%的環境中保存，環境溫度日差不高于2～5攝氏度，環境相對濕度日波動值不大于5%。

如果宏觀環境短期難以有效改善，可考慮配置具有密閉性能的展柜或囊匣，放置去濕機或干燥劑等進行微環境控制。鐵質文物屬于非光敏性物質，照度低于300勒克斯即可，但也要考慮到保護修復材料的使用壽命，盡可能地減少光照輻射的影響。對空氣中的污染物進行預防和治理。通過清潔消毒、采用防塵建筑材料、綠化環境等措施對有害氣體進行預防，或是利用空氣過濾器、活性炭過濾器等凈化空氣中的顆粒物和有害氣體。讓保護處理后的鐵質文物處于一個缺氧、低濕、密閉的，相對穩定的微環境中，達到長期、安全保存的目的。

該批文物部分鐵器因為腐蝕嚴重、裂隙遍布，質地相對脆弱，在運輸、保存、展覽中，需做好文物的包裝、減震工作。

6 小結

本次修復的張家口市宣化區文物管理所藏鐵質文物，遵守“最小干預、不改變文物原狀、協調性和保護修復材料可再處理性”的修復原則。采用現代科學技術結合傳統保護修復工藝，對文物進行了有效的保護、修復。期間完成了對文物的表面清理、去除有害銹、緩蝕、粘接、補配、做舊、表面封護和文物保護修復檔案的建立工作，最后通過對文物科學、有效的保存，延緩文物壽命。

①鐵刀（文物編號：2673，清，未定級），通體銹蝕，嚴重礦化，表面有大量土銹、鐵銹及鈣質層，且銹層疏松，局部斷裂、變形。

②鐵權（文物編號：1581，明，一般），通體銹蝕，嚴重礦化，表面有大量土銹、鐵銹及鈣質層，且銹層疏松。

③筒形鐵鎖（文物編號：647，明，3級），通體銹蝕，嚴重礦化，表面有大量土銹、鐵銹及鈣質層。