浅谈严重矿化铁质文物的保护修复——以张家口市宣化区馆藏铁质文物保护修复为例

暴耀东

（河北省文物与古建筑保护研究院，河北 石家庄 050033）

1 张家口市宣化区馆藏铁质文物的特点

张家口市宣化区位于华北平原与内蒙古高原过渡地带，明代称“宣府”，是“九边重镇”之一，地势险要，战略地位极为重要。宣化在历史上是汉族和北方少数民族杂居的地域，创造了中原农耕文化与草原游牧文化有机融合的地方特色文化，具有典型的边塞文化特点。

宣化区文物管理所收藏的铁质文物年代跨度大（战汉至明清时期），充分展现了不同时期的器型特色。出土于宣化及周边地区的有铁三眼枪、铁刀、铁矛等兵器，铁犁铧、铁铲等农具，铁六角承、铁马镫等车马器和铁釜、铁盘、铁壶、铁锁、铁权等生活用具。有些器具上铸刻有铭文。这批铁器很可能是因突发战争而在匆忙中被掩埋，与元末明初在宣化及周边地区频繁发生战争的历史相吻合。这样成组成套的军旅铁器出土，在其他地区并不多见，有较强的地域性以及鲜明的时代特征，具有珍贵的文物研究价值。

2 铁质文物的矿化程度和病害特点

这批铁器类金属文物藏品（图1～图3），大多数是出土文物，出土后未经除锈、防腐、修复等技术处理。由于宣化区文物管理所将各种质地、类型的文物混放，铁器、铜器、陶器和石器等共用一个文物库房，没有温湿度控制保护措施。除少部分保存情况较好外，多数存在土碱、盐、表面硬结物等病害，表现为酥粉、残缺、裂隙、变形、腐蚀、损坏等特点。如不尽快进行除锈、防腐、修复等技术处理，在现有保存条件下，一部分铁质文物病害将会由微损发展为重度腐蚀，进而完全矿化。因此，亟待进行保护干预，以遏止文物病害蔓延造成损失。

图1 铁刀①

图2 铁权②

图3 筒形铁锁③

3 科学的分析检测

本次修复前使用科学精密的仪器对这批铁质文物进行了分析检测，有针对性地制定了文物保护修复方法和具体步骤。

3.1 X射线探伤检测

采用携带式变频充气X射线探伤机，仪器参数：电源容量＞2.0；辐射角度：90°；最大穿透：A3钢：29mm；输出电压：80-200KV；X射线发生器重量：16KG，对文物进行X射线透射成像检测，分析内部结构。分析结果显示，部分铁质文物保存尚可，但有大量铁器腐蚀严重，存在有不均匀锈蚀现象，有些部位铁质完全矿化，因腐蚀而产生的裂隙遍布器身，质地十分脆弱。容器类铁器普遍有大量铸造缺孔，腐蚀严重部位还有很多因腐蚀而产生的孔洞。兵器类铁器多断为多截，大部分腐蚀严重，铁质完全矿化，少数部分器物尚保存有铁芯。图4为筒形铁锁，因腐蚀而产生了裂隙，金属壁已经非常薄，质地十分脆弱。

图4 筒形铁锁探伤照片

3.2 X射线荧光能谱检测

运用X射线荧光能谱（XRF）对采集到的铁器点腐蚀、层状脱落等病害处的腐蚀产物以及部分沉淀物等样品进行半定量分析。测试条件：最大电压30KV；电流：0.014mA；半真空气氛；测试光斑半径1.2mm；采谱时间：45S。

4 文物修复手段的探讨

4.1 信息采集与确定保护技术路线

为每件文物建立档案，包括文物的编号、来源、器型、质地、年代、重量等基本信息和文物整体及局部病害影像。

根据检测分析的结果，分析文物的病害，按照最少干预的原则，确定科学、可行的保护修复技术路线。结合当前每件文物的不同现状，本次修复工作采取以传统机械修复保护步骤为主，适当选用化学试剂材料为辅的总体思路来完成保护修复。本批文物保护修复整体步骤包含：拍照、表面清理、除锈、加固、脱盐、修复、缓蚀、封护等。保护修复的目的是分析清楚器物现存有害物，消除铁器进一步劣化的隐患，达到在现有库房的保存条件下，铁质文物不再进一步腐蚀劣化的目的。修复工作兼顾该批铁器的历史价值和观赏价值，通过对文物系统、全面的保护处理，达到陈列展出要求。

4.2 表面清理

根据前期的病害调查和检测分析结果，结合每件文物的结构、成分及性质，清除文物表面覆盖的泥沙物沉积层和疏松的锈蚀物。在有较好铁芯的前提下，去除表面有害锈蚀物十分必要。因为这些物质具有一定的吸潮能力，如不及时去除，在酸性和一定湿度条件下将继续腐蚀文物本体。本次主要采用机械方法对文物表面硬结物进行清理。将文物浸泡于装有蒸馏水的容器中约30分钟以起到软化文物表面硬结物的效果，使用牙刷等器具反复刷洗以达到初步清理的目的。然后使用手术刀、刻刀、超声波洁牙机、打磨机等不同工具去除文物上较难清理掉的表面硬结物和覆盖纹饰的锈蚀物，选用蒸馏水、无水乙醇、丙酮等比的混合溶液敷在部分铁质文物上局部覆盖物和硬结物的坚硬区域，软化锈蚀层后进行机械清理，完成后使用蒸馏水将化学试剂残余清洗干净。

4.3 除锈

铁质文物由于构成成分单一，容易受各种可溶性盐类及水的影响，发生化学和电化学反应，形成不同的腐蚀锈层。除锈主要采用手工与机械相结合的方法。使用錾刻刀、手术刀、小锤等工具，手工进行剔、挑、剥、凿等手法，初步去除铁质文物表面所覆盖的泥土和铁锈。对于坚硬的表面硬结物，根据每件文物情况不同，选用打磨机、超声波洁牙机、文物修复专用喷砂机等机械进行去锈。对病害相对较轻的文物进行喷砂去除表面硬结物及锈蚀物，根据不同文物的特性对喷砂机压力大小进行调试，做到压力由小到大，以不损害文物原有质地为第一要务。对于坚硬的土锈，使用试剂软化。软化剂选用0.04%氢氧化钠水溶液，软化后用器械去除。

4.4 脱盐、缓蚀

金属文物有害锈主要是由氯离子造成的，铁质文物去除氯离子是有效减轻铁质文物腐蚀的办法。本次铁质文物脱盐，对于不需额外保护外部附着痕迹的器物采用碱液浸泡法进行脱盐；对于有附着痕迹的器物，用2%B72丙酮溶液对附着物进行加固后，采用纸浆法脱盐。

脱盐后的干燥铁器需要进行缓蚀处理，减缓铁质文物在空气中的腐蚀速度。本次修复选用单宁酸作为缓蚀剂，针对文物深层存在的有害锈，利用单宁酸的特性与文物表面生成一种网状结构，成膜覆盖于文物表面，将锈蚀物中的氯离子封护于网点中，使氯离子丧失原有的活性，降低氯离子对铁质文物的腐蚀。

操作方法：按照单宁酸8.5g/L、磷酸二氢锌0.15g/L、硅酸钠2.8g/L、无水乙醇胺183.2g/L的比例溶于蒸馏水中，蘸取该溶液对器物表面进行均匀涂刷。在进行缓蚀处理之前加热器物能让缓蚀效果更好。缓蚀处理后，文物自然风干并检查是否有缓蚀剂晶体析出，如有要进行进一步处理。

4.5 补配

在有依据的前提下，对本次修复中部分有残缺的铁质文物补配完整。根据每件文物的具体残缺部位大小，分别选取合金件或高分子材料的树脂玻璃钢补配残缺。根据文物造型的对称性，与残缺部位相对应的部位用合金件进行焊接后，使用高分子材料不饱和聚酯树脂或者环氧树脂，添加一定剂量的滑石粉或者石英粉作为填充材料，再根据铁器颜色加入相近的矿物颜料。对于部分铁质文物上存在的细小孔洞缺失，主要采用环氧树脂配矿物颜料对缺失部位进行补配。

4.6 协调作色

为满足文物公开展览的需要，该批铁质文物修复完成后，需要进行做旧处理。针对面积较小的部分，在补配环节掺入各色矿物颜料调色，在做形的同时完成作色。面积较大的部位，在做形之后用漆片溶剂掺入矿物颜料作色，根据情况加入不同量的无水乙醇，调整浓度，完成调色。

4.7 表面封护

金属文物修复一般需进行表面封护，封护剂性能一般需达到不易分解、对文物外观改变小、耐老化、长期有效。这批铁质文物在经过缓蚀处理后，选用1%的B72丙酮溶液进行封护，以提高文物在日常环境中的稳定性，减缓铁质文物因环境变化冲击可能产生的侵蚀等变化。每件文物进行封护工作前，先选取文物局部小块不起眼处进行实验，依次涂刷溶液封护，不出现眩光即可。

4.8 完成档案，验收入库

整个修复过程保存了完整的记录修复日志，保护修复档案严格按照WW/T0010—2008《馆藏金属文物保护修复档案记录规范》编写。对将要改变铁质文物外貌的操作重点进行了详细记录，所有的照片和文字记录完成入档保存，并配合验收、核对文物及清点数量，登记入库。修复档案对今后文物的保存、再修复都有着重要的指导意义（表1）。

表1 完成保护修复后的文物对比（部分）

5 针对保护修复后文物的保存环境的建议

经过保护修复后的铁器，需要对其保存环境进行有效改善。改善铁质文物保存环境，可参考《博物馆藏品保存环境试行规范》，在有条件的情况下，设立铁质文物库房，单独放置铁质文物。将铁质文物库房温度控制在20～26摄氏度，相对湿度为0～40%的环境中保存，环境温度日差不高于2～5摄氏度，环境相对湿度日波动值不大于5%。

如果宏观环境短期难以有效改善，可考虑配置具有密闭性能的展柜或囊匣，放置去湿机或干燥剂等进行微环境控制。铁质文物属于非光敏性物质，照度低于300勒克斯即可，但也要考虑到保护修复材料的使用寿命，尽可能地减少光照辐射的影响。对空气中的污染物进行预防和治理。通过清洁消毒、采用防尘建筑材料、绿化环境等措施对有害气体进行预防，或是利用空气过滤器、活性炭过滤器等净化空气中的颗粒物和有害气体。让保护处理后的铁质文物处于一个缺氧、低湿、密闭的，相对稳定的微环境中，达到长期、安全保存的目的。

该批文物部分铁器因为腐蚀严重、裂隙遍布，质地相对脆弱，在运输、保存、展览中，需做好文物的包装、减震工作。

6 小结

本次修复的张家口市宣化区文物管理所藏铁质文物，遵守“最小干预、不改变文物原状、协调性和保护修复材料可再处理性”的修复原则。采用现代科学技术结合传统保护修复工艺，对文物进行了有效的保护、修复。期间完成了对文物的表面清理、去除有害锈、缓蚀、粘接、补配、做旧、表面封护和文物保护修复档案的建立工作，最后通过对文物科学、有效的保存，延缓文物寿命。

①铁刀（文物编号：2673，清，未定级），通体锈蚀，严重矿化，表面有大量土锈、铁锈及钙质层，且锈层疏松，局部断裂、变形。

②铁权（文物编号：1581，明，一般），通体锈蚀，严重矿化，表面有大量土锈、铁锈及钙质层，且锈层疏松。

③筒形铁锁（文物编号：647，明，3级），通体锈蚀，严重矿化，表面有大量土锈、铁锈及钙质层。