怀来窖藏出土明代铁炮的保护修复

王景勇

（河北省文物保护中心，河北 石家庄 050031）

2005年，河北怀来县沙城镇进行旧城改造时发现一个窖穴，出土了69门明代铁炮。这些铁炮的形制、尺寸、规格都不同，最重的一百多千克，最轻的只有十几千克，部分带有铭文。从形制来看，铁炮跨越了明早期至中晚期很长的时间，能够反映明代火器的铸造演变过程，是研究明代火器发展史的重要实物资料。

铁炮出土后堆放在怀来县博物馆的文物库房内，未进行过任何保护处理。库房由原县文化馆展厅改建，保存条件较差，不能保证库房内的温湿度及空气质量在相对安全的范围之内，导致这批铁炮多数锈蚀严重，因此须对其进行必要的保护修复，以延长其寿命。受怀来县博物馆的委托，2012年8月—12月，我们对这批文物进行了科学保护和修复，本文对此次保护修复过程进行简要介绍。

一、铁炮的现状调查与评估

经调查，这批铁炮锈蚀成分复杂，结构疏松，锈色发黄，有一些触之即掉的小腐朽块，主要病害包括残缺、断裂、层状剥离、瘤状物、表面硬结物、点腐蚀、全面腐蚀等。

1.保存环境的影响：这批铁炮存放在年久失修的所谓文物库房中，屋顶漏水，密闭性很差，文物表面覆盖着厚厚的尘土，导致文物的吸湿能力增强。从腐蚀原理来讲，其化学腐蚀和电化学腐蚀都存在；从破坏形式来讲，其均匀腐蚀和局部腐蚀同时存在。

2.温湿度的影响：怀来县气温受地形、地势影响较大，等温线与等高线走向基本一致，从中部河川到南北两山，随着海拔的升高，气温逐渐降低。一月份为全年最冷月，平均气温-8.3℃；七月份为全年最热月，平均气温24℃。根据气象资料记录，新中国成立后的60多年中，怀来县最高气温出现在1955年7月24日，为42.2℃，最低气温出现在1954年12月29日，为-23.3℃，极端温差达65.5℃。

温湿度是文物保存中的重要因素，它既是独立的影响，又有相互关联所起的复合影响。温度的急剧变化引起的过分干燥或高湿度均会造成文物的损坏。

3.表面积尘的影响：怀来县境内有三处流动性沙丘。官厅水库南岸小南辛堡乡龙宝山附近有两处，一处是龙宝山沙丘，占地3.7万平方米，高约12米；一处为天漠沙丘，占地13.5万平方米，高约15米。另一处是洋河北岸大黄庄乡牛屯村东的米沙梁，占地18万平方米，高约15米。这些沙丘形成的年代久远，形态多为月型和龙岗型。据资料记载，40年来米沙梁已东移约300米。目前官厅水库南岸的两处沙丘每年正以2～3米的速度东移。

二、保护修复前的分析检测

为了了解锈蚀产物的成分，我们对铁炮的锈蚀物进行了科学分析。

1.X-射线衍射分析

分析使用的仪器为日本理学的 DMX-Ⅱ/2000型 X-射线衍射仪。

样品取自部分铁炮炮身具有代表性的锈蚀。

从表一分析结果来看，所取的锈蚀样品腐蚀严重，已无铁的残留，铁已经在外界因素作用下全部形成锈蚀物，大多含有可能对铁质文物继续腐蚀的不稳定的四方纤铁矿。锈蚀物中还含有无机矿物如石英、长石、高岭石等泥土成分。

2.离子色谱分析

使用的仪器为美国 DIONEX公司的DX-600离子色谱仪。

从离子色谱分析（表二），可见锈蚀物均含活泼型的可溶盐。阳离子中钙离子均含量很高，还含有可溶的钠、钾、镁阳离子，有些样品如JT025号铁炮锈蚀物中的钠、钾和镁离子含量均很高。阴离子中氯离子、硝酸根和硫酸根都有，以硫酸根含量为主。JT019号、JT058号铁炮锈蚀物中的氯离子达到了1000mg/kg以上，其它3个铁炮的锈蚀物中氯离子含量也在100 mg/kg以上。由于氯离子是造成铁器腐蚀的主要原因，氯离子含量高值得注意。活泼的r-FeOOH可向稳定的a-FeOOH转变，或向稳定的Fe3O4转变，其转化速度与湿度和污染程度有关。由于水分和氧气的进一步渗入，新的r-FeOOH又会不断生成，因而锈蚀程度会不断加深。

3.便携式 X荧光（XRF）分析

所用设备为德国斯派克公司所产的SPECTROxSORT。此便携式设备仅可测出元素周期表16号以后的元素含量。结果见表三。

表一 怀来铁炮锈蚀物X-射线衍射分析结果

表二 怀来铁炮锈蚀物离子色谱分析结果

根据以上各种科学分析检测的结果，对这批铁炮必须进行如下的保护修复处理：

1.由于泥土掩盖铁炮的外表，而且表面锈蚀物大部分为活泼性锈蚀，极不稳定，将会对铁炮持续侵蚀，所以必须将泥土去除。

2.由于锈蚀物中含有较高的活泼性盐类及氯离子，必须对铁炮进行脱盐、脱氯处理。

三、保护修复过程

1.保护修复前的准备工作

在进行保护修复工作前制作了项目展板，制定了详细而完备的工作计划和应急预案，并且将保护修复室有限的空间划分为几个专门的区域，包括自建喷砂房、砂料回收区、药材料配置区、脱盐区、存放区、缓蚀封护区等。

2.保护修复前的资料采集

在对这批铁炮进行保护修复前对其基本资料做了必要的采集与记录，主要包括照相、摄像、文物基本信息记录、文物现状调查、建立保护修复档案等。

3.主要实施方法

（1）清洗除锈

清洗过程采用机械方法。主要工具有：软/硬毛刷、小锤子、小凿子、竹刀、竹签、手术刀具、放大镜、微型电磨、超声波清洗机、医用洁牙机、喷砂设备等。

首先在现场用软毛刷、竹签等对器物表面的灰尘、土垢及其它较为松动和容易除去的表面污物进行去除。之后选择手动工具与喷砂相结合的处理方式对器物表面较为坚硬或厚实的锈蚀物及污染物进行处理。

表三 怀来铁炮锈蚀物XRF分析报告表

（2）脱盐、去除氯化物

用手术刀刮取或撬下铁炮上的部分锈蚀物作为待测样品后，将铁炮放入指定的玻璃容器中，用去离子水浸泡48小时后，再用硝酸银滴定法进行滴定，以确定其是否含有氯离子和其他可溶性盐类。如果含有则对所取样品相对应的铁炮进行脱盐处理。

采用NaOH溶液进行脱盐、脱氯处理。将去除表面浮锈和污垢的器物放在适当容器中，用足以浸没器物的NaOH（2%w/w，0.5mol/L）水溶液浸泡，根据需要更换NaOH溶液，直到清洗液中氯离子已基本去除（用氯离子测试条测试）。之后，将器物完全浸泡于蒸馏水（或去离子水）中，以除去多余的NaOH，并在去离子水中加入缓蚀剂钼酸钠。

（3）缓蚀

经过脱盐处理后，对铁炮进行缓蚀处理。

采用单宁酸（5mM）+Zn（H2PO4）2（0.5mM）+Na2SiO3（10mM）+乙醇胺（3M）的复合溶液作为协同缓蚀剂对文物表面进行涂刷处理。涂刷是实施缓蚀工艺时普遍采用的方法。优点是工具简单，节省用料，受场地限制较少，渗透性好。

（4）封护

将2%Paraloid B72（丙烯酸树脂-B72）的丙酮溶液用软毛刷轻轻涂刷于铁质文物表面。

Paraloid B72（丙烯酸树脂-B72）是美国罗门哈斯公司生产的Paraloid系列产品，广泛应用于文物保护中。丙烯酸树脂涂料具有许多优点，有较好的耐光、耐候性，户外暴晒持久性强，紫外光照不易分解和变黄，可长期保持原来的光泽和色泽，耐热性好，耐腐蚀，有较好的防污性能。丙烯酸树脂是铁质文物封护的重要材料。其常温干燥、附着力强、透明性好等特点特别符合文物保护要求，并且具有可再处理性。

（5）完善保护修复档案

保护修复档案是在文物保护修复过程中对文物本身的信息和在实施保护修复中的方法、材料、工艺的科学记录，包括在对文物实施保护修复工作前、中和后所进行的各种科学的检测分析、评估的详尽记录。其内容包括照片、绘制的病变图、文字记录、录像等。一定要详细的记录和保留。这一点至关重要，决不能够在资料未收集好之前对文物做任何的干预，否则极易对文物本身所携带的历史信息造成破坏。记录这些具体、详细的原始资料的目的是便于为后人提供研究的依据，也供自己和他人以及后人再修复时使用。

通过该项目的实施，我们积累了宝贵的经验。尤其是在对大型（或大量）铁质文物实施保护修复的过程中，建立并掌握了系统化与流程化的操作步骤，通过喷砂清洗提高了工作效率，达到了良好的保护修复效果。