浅谈晋祠博物馆铁钟的保护和修复

□李 娜 郭 建

浅谈晋祠博物馆铁钟的保护和修复

□李 娜 郭 建

晋祠，是集中国古代祠祀建筑、园林、雕塑、壁画、碑刻艺术为一体的珍贵的历史文化遗产，有宋、元、明、清时期的各式建筑100余座，附属铁人、铁钟、铁狮及铁炉等大型铁器文物是晋祠风景名胜区重要的文物组成。本文通过对晋祠博物馆内苗裔堂、西湖、钟楼三座铁钟成分及锈蚀检测分析，进一步了解铁钟病害成因，有针对性对铁钟进行保护修复。本文以3座铁钟为例，浅谈铁钟保护修复时的一些见解。

铁钟 检测 病害成因 保护修复

晋祠博物馆是一处蜚声中外的风景名胜区。其文化遗产价值独特，是中国现存最早的皇家园林，晋国的宗祠；是中国古代建筑艺术的集约载体，附属彩塑、壁画、碑碣均为国宝；是三晋历史文脉的综合载体，晋文化系统上溯西周封唐建晋至盛唐肇创文脉传承的实证孤例。铁人、铁钟、铁狮及铁炉等大型铁器文物是晋祠风景名胜区重要的文物组成，对促进山西文化产业的发展，繁荣地方经济有着不可替代的作用。2015年晋祠博物馆委托山西博物院文保中心对这批铁质文物进行保护修复。本文以3座铁钟为例，浅谈铁钟保护修复时的一些见解。

一、病害调查

（一）苗裔堂铁钟

铁钟展示于苗裔堂屋檐下，从身体范痕可以看出整个铁钟由合范一次铸造成型。

（1）保存现状及病害：

A.锈蚀病害：通体轻微锈蚀，局部严重锈蚀，局部有表面硬结物。

B.缺损病害：一钟瓣有裂纹30cm。

（2）检测分析结果：

① 经便携式X射线荧光合金分析仪（XRF）于钟体黑色氧化处检测，铁质主要成分为：Fe∶96.703，Co∶0.885，Ni∶0.504，Cu∶0.449 左右。

② 拉曼检测（表1）：

③ 金相分析（表2）：

在钟体底部边缘圆圈内锈蚀处提取的样品，经硝酸银滴定法检测发现锈蚀处含有氯离子。

以上检测内容为除锈及脱盐提供了科学依据。

表1 苗裔堂铁钟拉曼检测表

表1 苗裔堂铁钟拉曼检测表

表2 苗裔堂铁钟金相分析表

（3）分析与讨论：

根据以上分析研究，这座铁钟内侧锈蚀病害严重，钟体表面土垢，锈蚀覆盖物较少，裂纹若经雨雪之水倒灌冷冻，裂缝就会有蔓延趋势，需尽快进行保护性修复（图一）。除了去锈、裂隙的保护修复，拉曼检测、硝酸银滴定表明器物需要进行脱盐、除锈处理。

（二）西湖铁钟

这座钟保存在西湖钟楼内，从身体范痕可以看出整个铁钟由合范一次铸造成型。

图一 苗裔堂铁钟锈蚀和裂隙

（1）保存现状及病害为：

A.缺损病害：钟花边状缺失3处。

B.锈蚀病害：通体严重锈蚀，局部有表面硬结物，尤其钟内侧呈层状锈蚀脱落。

（2）检测分析结果：

① 经便携式X射线荧光合金分析仪（XRF）于钟下端边缘处检测，铁质主要成分为：Fe∶96.971，Ni∶0.514，Cu∶0.371，Cr∶0.110。

② 经拉曼检测（表3）：

表3 西湖铁钟拉曼分析表

图二 土黄色块状锈蚀显微图及分析图谱

图三 浅黄色锈蚀显微图及分析图谱

结论：所检测的两处锈蚀均为无害锈。表面有土垢，铭文及纹饰被锈蚀覆盖，钟体部分缺失，影响了艺术欣赏及掩盖了一定的历史信息，器物表面及内侧出现了有害锈，且有蔓延趋势，需尽快进行保护性修复。

（4）病害照片如下（图四）：

图四 西湖铁钟缺失、表面硬结物和层状剥落

表4 西湖铁钟金相分析表

④在钟下端边缘锈蚀处提取的样品，经硝酸银滴定法检测发现锈蚀处氯离子含量较大。见图二、图三：

以上检测内容为补配缺块、除锈及脱盐提供了科学依据。

（3）分析与讨论

根据以上分析研究，这座铁钟损坏严重，钟体

（三）钟楼古钟

这座钟保存在金人台西北角钟楼内，从身体范痕可以看出整个铁钟由合范一次铸造成型。

（1）保存现状及病害：

锈蚀病害：通体严重锈蚀，有层状堆积，钟体有多处表面硬结物，钟体内侧严重锈蚀。

（2）检测分析结果：

① 经便携式X射线荧光合金分析仪（XRF）于钟底沿平滑处检测，铁质主要成分为Fe∶96.061，Cu∶0.448，Co∶0.885，Pb∶0.019，Ni∶0.504。

② 拉曼检测：（表5）

③在钟内侧边缘锈蚀处提取的样品，经硝酸银滴定法检测发现锈蚀处氯离子含量较大。

以上检测内容为补配缺块、除锈及脱盐提供了科学依据。

（3）分析与讨论

根据以上分析研究，这座铁钟锈蚀严重，钟体表面有土垢，铭文及纹饰被锈蚀覆盖，影响了艺术欣赏及掩盖了一定的历史信息，器物表面出现了有害锈，且有蔓延趋势，需尽快进行保护性修复。从以上检测内容可以看出，拉曼检测、硝酸银滴定均证明了有害锈及氯离子的存在，需对这件铁钟进行去锈脱盐处理（图五、图六）。

表5 钟楼古钟拉曼分析表

图五 钟楼古钟红褐色锈蚀显微图及分析图谱

图六 钟楼古钟黄色粉状锈蚀显微图及分析图谱

（4）病害照片如下：（图七）

图七 钟楼古钟表面硬结物和孔洞

二、保护修复技术路线

（1）对所修复保护文物进行拍照、基本信息记录、保存现状调查、绘制病害图。充分利用先进的的科学检测仪器，对所保护修复的器物进行X-无损探伤、X-荧光成分分析等科学分析后、确定保护修复方法，制定切实可行的保护修复方案。

（2）把筛选的保护修复材料在相同成份铁块上进行实验性使用，将实验块在盐雾试验箱、人工气候箱中进行抗老化、抗腐蚀实验，在去离子水中进行脱氯离子效果实验，用以确定所使用材料在本铁器文物上使用的可靠性。

（3）根据保护修复方案采用机械法清理器物表面锈蚀；根据分析检测结果采用相应的机械法和溶剂法去除表面污染物、部分锈蚀及历史保护修复残留物；根据检测数据，采用物理、化学法脱盐；用去离子水进行残留物清洗；采用红外灯、热风枪等措施及时保持器物干燥；采用环保试剂对器物进行缓蚀处理；选择相同材质对器物进行修补及加固；最后进行表面封护及表面做旧，完成修复保护、编写保护修复报告。

三、保护修复实施

（1）苗裔堂铁钟（图八）

图八 苗裔堂铁钟

通体锈蚀，通体有多处局部严重锈蚀，局部有表面硬结物，一钟瓣有裂纹30cm。

拟采取的保护修复方法∶

A、清理

拟用手术刀、铜丝刷及毛刷清理器体上的浮锈。

B、去锈

拟用的各种机械有牙科钻机、小型电钻、手术刀、各种钢丝、铜丝及鬃毛刷、各种刻刀及刮刀、各号钢锤、各号砂纸、酒精灯、红外灯、热风枪、钢锉及木锉、超声波洁牙机、砂轮机及角磨机。用牙科钻、超声波洁牙机、刻刀及各种刷对铁钟身体内外锈蚀进行去除，去除不干净的锈蚀可用5%草酸水溶液+脱脂棉涂敷去除残留锈蚀，时间和次数根据锈蚀程度而定。需经过多次涂敷及清洗，达到去锈效果为止。配制草酸溶液的水应为去离子水。

C、脱盐

经科学检测，发现此件铁钟锈蚀处存在氯离子，需脱盐处理，脱盐采用涂敷脱盐法，分为以下4个步骤：

a、复配纸浆：将吸水性较好的生宣纸、滤纸或吸墨纸撕成碎块，浸入一定体积去离子水中，水量的多少以浸没纸张为宜。将去离子水用0.2%的NaOH溶液调节PH至9左右，加热搅拌使其成为均匀细腻的糊状纸浆，然后按照比例将膨胀土：面粉：宣纸=2∶1∶1进行调和，调和结束后即可进行涂敷。

b、涂敷：将复配纸浆用刷子等均匀地涂敷到需要处理的器物表面，然后用保鲜膜等进行密封，防止其挥发太快。

c、检测：每次更换涂敷物时可以用硝酸银滴定法检测旧的涂敷物中氯离子的含量，以确定脱盐效果，直至达到脱盐要求为止。

d、用去离子水对整个器物进行清洗，保证器物表面干净。

D、在整个保护过程中，用红外灯、热风枪等措施随时保证处理后的器物干燥。

E、缓蚀

器物表面清洁后，趁湿用3%单宁酸（与80%-85%的磷酸混合）溶液连续刷涂四次，充分干燥后，用钢丝刷除去疏松铁锈，重复涂刷操作，之后用硬毛刷蘸取未加磷酸的单宁酸溶液再重复涂刷四次。延长缓蚀剂作用时间可以大大提升缓蚀效果，为此可以增多缓蚀的次数。

F、加固及修补

用液体环氧树脂胶进行灌封粘接；粘接凝固后对表面进行修整，已达到整体协调。

G、封护

铁钟长期展示在室外，我们选择水基防锈涂料VpC1383作为底漆，以氟碳涂料作为面漆的复合涂层进行铁钟表面封护。

首先对铁钟表面进行清洁，然后制作涂覆溶液，在不显眼位置进行封护试验，达到满意效果后，根据实验数据用毛刷进行整体涂覆封护。

H、表面做旧

用矿石色颜料进行接缝处理，达到与周围铁质美学观感一致。

（2）西湖铁钟（图九）

钟瓣缺失3瓣，大面积严重锈蚀，局部有表面硬结物尤其钟内侧锈蚀呈层状脱落。

采取的保护修复方法∶

A、清理

拟用手术刀、铜丝刷及毛刷清理器物身体上的浮锈。

图九 西湖铁钟

B、去锈

拟用的各种机械有牙科钻机、小型电钻等（同前）。首先用牙科钻、喷砂机、超声波洁牙机、刻刀及各种刷身体内外锈蚀进行去除，去除不干净的锈蚀可用5%草酸水溶液+脱脂棉涂敷去除残留锈蚀，时间和次数根据锈蚀程度而定。需经过多次涂敷及清洗，达到去锈效果为止。配制草酸溶液的水应为去离子水。

C、脱盐

经科学检测，发现此件铁钟锈蚀处存在氯离子，需脱盐处理，脱盐采用涂敷脱盐法，分为以下4个步骤：

a、复配纸浆：将吸水性较好的生宣纸、滤纸或吸墨纸撕成碎块，浸入一定体积去离子水中，水量的多少以浸没纸张为宜。将去离子水用0.2%的NaOH溶液调节PH至9左右，加热搅拌使其成为均匀细腻的糊状纸浆，然后按照比例将膨胀土：面粉：宣纸=2∶1∶1进行调和，调和结束后即可进行涂敷。

b、涂敷：将复配纸浆用刷子等均匀的涂敷到需要处理的器物表面，然后用保鲜膜等进行密封，防止其挥发太快。

c、检测：每次更换涂敷物时可以用硝酸银滴定法检测旧的涂敷物中氯离子的含量，以确定脱盐效果，直至达到脱盐要求为止。

d、用去离子水对整个器物进行清洗，保证器物表面干净。

D、在整个保护过程中，用红外灯、热风枪等措施随时保证处理后的器物干燥。

E、缓蚀

缓蚀过程同上。

F、加固及修补

第一，对缺失的钟瓣，采取翻制模具，制作蜡型，熔炼相同材质铸铁铸造缺失部件。

第二，拼对；铸造出的缺失部件经打磨拼对，保证与原缺失处拼接协调一致，

第三，用环氧树脂胶进行粘接；脱落的钟瓣因体积大，且厚重，粘接时需加铆钉固定补配的缺块。

第四，粘接凝固后对表面进行修整，已达到整体协调。

G、封护

封护过程同上。

H、表面做旧

对配补的部位用化学及人工氧化法进行铁质黑褐色处理，用矿石色颜料进行接缝处理，达到与周围铁质美学观感一致。

（3）钟楼铁钟（图一〇）

通体大面积严重锈蚀，有层状堆积，钟体有多处表面硬结物，钟体内侧大面积严重锈蚀。

采取的保护修复方法∶

A、清理

拟用手术刀、铜丝刷及毛刷清理器物身体上的浮锈。

B、去锈

拟用的各种机械有牙科钻机、喷砂机等（同前）。用牙科钻、喷砂机、超声波洁牙机、刻刀及各种刷对铁钟身体内外锈蚀、硬结物进行去除，去除不干净的锈蚀可用5%草酸水溶液+脱脂棉涂敷去除残留锈蚀，时间和次数根据锈蚀程度而定。需经过多次涂敷及清洗，达到去锈效果为止。配制草酸溶液的水应为去离子水。

C、脱盐

经科学检测，发现此件铁钟锈蚀处存在氯离子，需脱盐处理，脱盐采用涂敷脱盐法，分为以下4个步骤：

图一〇 钟楼铁钟

a、复配纸浆：将吸水性较好的生宣纸、滤纸或吸墨纸撕成碎块，浸入一定体积去离子水中，水量的多少以浸没纸张为宜。将去离子水用0.2%的NaOH溶液调节PH至9左右，加热搅拌使其成为均匀细腻的糊状纸浆，然后按照比例将膨胀土：面粉：宣纸=2∶1∶1进行调和，调和结束后即可进行涂敷。

b、涂敷：将复配纸浆用刷子等均匀的涂敷到需要处理的器物表面，然后用保鲜膜等进行密封，防止其挥发太快。

c、检测：每次更换涂敷物时可以用硝酸银滴定法检测旧的涂敷物中氯离子的含量，以确定脱盐效果，直至达到脱盐要求为止。

d、用去离子水对整个器物进行清洗，保证器物表面干净。

D、在整个保护过程中，用红外灯、热风枪等措施随时保证处理后的器物干燥。

E、缓蚀

缓蚀过程同上。

F、加固及修补

此件铁钟比较完整，除锈蚀严重需去锈脱盐外，不需要加固配补。

G、封护

封护过程同上。

四、小 结

晋祠地处太原西南角，位于东经111°30′至113°09′和北纬 37°27′至 38°25′之间。坐落于海拔800米的汾河河谷平原上。

太原属北温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑。年平均降雨量456毫米，年平均气温9.5℃，夏季最高气温39℃，冬季最低气温-29℃，全年日照时数平均2808小时，无霜期年均202天。据环保部门监测资料表明，太原范围内大部分地区发生过不同程度的酸雨，PH值最低为3.9，铁钟处于这样的环境中亟待保护修复。

晋祠博物馆的这3座铁钟，大钟高达2.2米，小钟也高达1米。西湖铁钟铸造于金天德五年，苗裔堂铁钟铸造于明代永乐年，钟体均铸有纪年铭文，对研究当时的社会生活、文化艺术有特别重要的意义。铸造采用泥范分块组合外范法，这样大型的铸件，接缝均相当平整，没有发现铸造夹层，可见属于一次铸成，足以说明当时的熔炼冶铁技术相当先进，铁钟成分Fe、Co为主，估计明代工匠认为铁钟是悬挂于钟楼之内，防腐蚀考虑较少，造成现在铁钟腐蚀都较为严重。铁质文物特别是放置于室外的铁质文物由于自身的材质特殊性，极易遭到腐蚀破坏，所以保护修复的完成并不意味着可以一劳永逸，需要定期进行保养维护。

（作者工作单位：李娜，太原市晋祠博物馆；郭建，山西博物院）