战国三叉格铜柄铁剑修复保护研究

摘要：2007年，宁夏回族自治区固原市彭阳县王大户村发现一处我国古代北方少数民族的墓葬群，判定时代属战国中期。该墓葬群出土了极其珍贵的三叉格铜柄铁剑，可证实当时已有了金属焊接技术。根据铜柄的细部和花纹，参考类型学上苏奎的分类方式，可推断此铜柄铁剑符合形式Ⅱ早后期的剑形。文章针对该剑进行前期病害调查，通过科学的检测分析（X光探伤、金相分析、X射线荧光光谱分析），提出合理的修复建议和修复手段，以延长文物寿命。

关键词：三叉格；铜柄铁剑；修复保护；检测分析

2007年，宁夏固原市彭阳县王大户村发现一处我国古代北方少数民族的墓葬群，根据墓室出土的遗物和位于秦长城以内的墓址，判定其时代属战国中期。该墓葬群出土大量珍贵的戎族文物，其中位于王大户村春秋战国墓地西部，东北部5.5米处的4号墓葬洞室的人体骸骨右侧的三叉格铜柄铁剑极其珍贵，并具有一定代表性。该剑平置，带木鞘，是我国较早的铁制武器，是一种非常典型的早期少数民族（尤其是游牧民族）的铁质文化遗物，可证实当时已有了金属焊接技术。根据铜柄的细部和花纹，可参考类型学上苏奎[1]的分类方式，推断此铜柄铁剑符合形式Ⅱ早后期的剑形。这柄珍贵的三叉格铜柄铁剑由于出土时状态不佳，现场直接进行灌胶处理，且后期保存环境不良，导致文物锈蚀严重，铁剑断成三大段两小块。本文对此三叉格铜柄铁剑进行前期病害调查，通过科学的检测分析（X光探伤、金相分析、X射线荧光光谱分析），见图1，从而提出合理的修复建议和修复手段，以延长文物寿命。

一、三叉格铜柄铁剑保存现状和病害调查

（一）三叉格铜柄铁剑保存现状

该剑为铜质剑柄、铁质剑身。铜柄保存较好，病害出现较少，柄首呈椭圆状半球形，柄体为扁柱状，在茎处是成排的乳钉装饰，剑格呈三叉形，仅一边可见一处铸造时孔洞。该铜柄铁剑的铁质剑身保存状况较差，整体矿化严重，铁质剑身出现多处断裂、剥落、裂隙、表面附着物等病害，剑身共断裂为三大段及两小块，均可拼接于器物之上。剑身一面表面有大量的木质痕迹留存，推测应是剑鞘。残断第二节木痕长约25.2厘米，残断第三节木痕长约13.6厘米。剑身另一面隐约可见两处小面积皮质残留。

（二）病害调查

该三叉格铜柄铁剑的铁质剑身主要病害包括锈蚀、残断、裂隙、残缺、表层剥落、起翘、表面硬结物等。该铁剑进行X光探伤后，证实铁剑部分锈蚀矿化严重，其中有大量的裂隙存在，基体保存较少。第二节残断剑身中间部位有两处完全断裂，另有两处不完全断裂缝隙。第三节残断剑身靠近断裂面处锈蚀严重或者缺失。铜质剑柄部保存状况较好。由于该铁剑在出土时保存状态较差，剑身脆弱不堪，因此多年前在出土时进行过一次抢救性的修复保护，对铁剑进行了简单的粘接及填充处理，对该铁剑大致形貌得以完整保存至今起到了积极的作用，但由于当时技术条件以及其他客观条件的限制，目前胶结材料已经完全老化，铁剑重新断裂，残留的胶结材料及填充材料清晰可见。

二、檢测分析及制作工艺研究

宁夏彭阳王大户墓地出土器物中金属器三叉格铜柄铁剑明显为北方系青铜器，是非常典型的少数民族文化遗物，对于研究北方系青铜文化提供了非常有价值的实物资料。此次针对这柄剑的制作工艺研究，我们利用仪器进行金相分析、扫描电镜能谱等检测手段进行科学分析，并配合宏观观察，对所有检测细节和方法都严格遵守文物保护修复标准，对该铜柄铁剑的制作技术进行研究，基本还原其剑制造技术，为相关保护修复研究提供实质性技术的科学证据。

（一）金相分析

为了解铜柄铁剑剑身的保存现状，明确铁身腐蚀的特征及机理，我们对剑身残片采样，用于检测技术分析，如金相分析、扫描电镜能谱分析等。

金相分析时，因剑身样品完全锈蚀，所以未作浸蚀，以其样品断面为检测面[2]。用显微镜型号ZEISS Scop.A1进行金相分析观察其组织形态，取样情况及分析结果见图2。

从图2金相分析显微照片中我们可以看到，剑身已完全锈蚀，锈蚀呈层状，内部较致密锈蚀区域可见疑似珠光体残留痕迹。结合铁剑残片的检测，推断剑身材质可能为钢；残留珠光体组织的出现，表明该剑经多次高温锻造。

（二）扫描电镜能谱分析

对铜柄铁剑剑身残片的镶嵌样品重新抛光后喷覆碳膜[3]，利用TESCANVEGA3扫描电镜配备EDAX GENESIS能谱仪对抛光喷碳后的镶嵌样品进行显微组织和成分分析，工作电压15kV，工作距离15—25mm，能谱分析计数时间50s。

通过检查我们可以看到，剑身通体锈蚀，未见金属残留，锈蚀呈层状，局部形成空鼓。锈蚀基体中可见珠光体残留痕迹，中部灰白颗粒为残留夹杂物。进行较为彻底的检查，共发现6处残留的长粒状夹杂物，成分为铁的氧化物，宽约2—6μm，长约3—15μm，未见硅酸盐或其他成分夹杂物，未检测出镍、钴等其他成分。

（三）铜柄铁剑的制作技术

应用金相和电镜能谱分析，在铜柄铁剑剑身基体中发现的珠光体残留及单纯铁氧化物夹杂，说明其材质为块炼渗碳钢，是人工冶炼的块炼铁经锻打渗碳处理得到的，与以往在宁夏固原、西吉、彭阳发现的4件铜柄铁剑的剑身材质及制作工艺相同。

铜质剑柄首端两侧分别可见一小方孔，为内部泥芯自带芯撑。X光检测显示铁质剑身深入三叉剑格内，考虑到青铜相较于钢的机械性能和韧性较差，机械插接可能导致剑格破碎，推测可能为制成铁质剑身后铸上铜质剑柄。

三、三叉格铜柄铁剑保护修复建议

1.三叉格铜柄铁剑遵循“最小干预原则”“可逆原则”“协调及可辨识原则”的思路，修复中选择已经过长期试验与安全使用的、对文物无害的材料、工艺等。

2.通过对该铁剑观察研究、金相分析、电镜扫描、X光探伤，可以确定这把铁剑锈蚀矿化极其严重，仅存少量原始铁芯。脱盐虽然可以达到去除有害氯及可溶盐的目的，但是对于这种矿化腐蚀极其严重的铁器，在脱盐过程中文物体内氯离子向溶液排出的同时可能对铁剑本已脆弱不堪的物理结构造成严重的威胁。另外，铁件表面残存的木质剑鞘虽然面积较大，但是其厚度仅0.5mm左右，脆弱地附着在铁件表面，脱盐过程中也会对这些附加信息造成严重的破坏。综上所述，考虑到这把剑的珍贵性，建议不对其进行脱盐及缓蚀处理，而是采用相对保守的方式，利用机械方法去除铁剑表面铁锈，再通过德国环氧胶渗透加固的方式确保该铜柄铁剑物理结构稳定。

3.加固时注意留存于表面的木剑鞘的痕迹，以免木质遭到污染。表面残留木制剑鞘强度较差，在显微镜镜下细心清理表面，选择使用1%到3%AC33浓度由低到高进行渗透加固。

4.表面清理时主要采用机械物理的清理方法，避免在清理过程中对木痕以及铜柄造成过大的损伤或污染。在不对文物造成损伤的前提下，清理表面锈蚀物，并尽量去除往期修复的粘接痕迹及填充物。清理是用微型打磨机与喷砂机交替使用的方法对表面附着物与锈蚀进行去除。

5.通过X光片发现铁剑第二残段变形处已完全断裂，可观察到往期粘接痕迹，建议通过拆除往期粘接方式达到矫形目的。矫形时应注意使用热风机时温度控制，以免高温对背面的木质鞘造成损害。

6.剑身补缺，采用环氧树脂＋矿物颜料＋填料搅拌均匀后填充缺失部分，增加剑身强度。补缺时尽量避免黏接剂涉及面积太大，造成表面污染。

7.木剑鞘补缺采用以木补木的方法进行，选择较薄的木皮进行覆盖补缺。

8.打磨、塑形时将表面多余的环氧树脂打磨修整为与剑身周围高度、弧度相统一，无突兀。

9.做色选择合适矿物颜料颜色粉补全部分做基地色，选择合适颜料粉，调制均匀，反复以点、涂、拨等方式进行做色处理，使之与器身颜色相协调，做到表面整体颜色统一，又具有可辨识度。

10.表面封护时注意产生炫光，如出现使用無水乙醇进行擦除。

11.保护修复后建议将所有资料编号建档保存。因其埋藏环境和出土后保存环境的影响，剑身腐蚀严重，对于修复后的保存环境严格要求，建议干燥、无尘，温度控制在20℃—25℃、空气湿度在50%以下，以利于该铁剑的长期保存。

以上是彭阳县王大户战国墓地出土三叉格铜柄铁剑的检测分析及修复建议，选择了合理的手段对该铜柄铁剑进行保护修复，及时有效抑制该文物继续生锈腐蚀，为延长文物寿命，更好地保护文化遗产打下基础。同时也对尚未严重发展的锈蚀、裂隙等病害进行了消除或控制，避免了潜在的重大病害威胁。

在保护修复过程中，我们始终遵循保持文物历史的真实性与艺术性、最小干预、可辨识、全耐久等文物修复的基本原则，并根据器物的具体状况，科学分析，不墨守成规，灵活操作，不断探索修复保护的方法，努力为保护好历史文化的珍贵载体做出贡献。

参考文献：

[1]苏奎，尹俊霞.试析西南夷地区的三叉格铜柄铁剑[J].四川文物，2005（02）：48-55.

[2]陈玉云，陈依慰，苏荣誉.西周弓鱼国墓地吸气金相考察[J].考古与文物，1988（4）：99-100+64.

[3]孙淑云.宁夏固原春秋战国时期两件青铜饰物表面镀锡层的SEM－EDS分析与研究[A].文物科技研究（第5辑）[C].北京：科学出版社，2007：11-17.

作者简介：

刘美娟（1983—），女，汉族，河北顺平人。硕士研究生，文博副研究馆员，研究方向：文物保护修复。