基于鐵質文物保護視角芻議腐蝕機理及防腐蝕保護技術要點

摘要：鐵器在我國社會文明發展過程中發揮著舉足輕重的作用，在日常生產生活有很大的利用價值，鐵質文物也蘊含著生產生活背后的歷史文化。但是鐵質文物在挖掘和保存過程中，非常容易受到腐蝕，其保存難度相對較大，因而鐵質文物的保護是我國當前文物研究中非常重要的內容。要真正掌握鐵質文物防腐蝕保護的要點，就必須了解鐵質文物腐蝕的原因，對癥下藥，才能取得良好的保護成果。本文就鐵質文物的腐蝕原理以及相關影響因素進行深入探究，希望可以找到有效的防護技術，解決鐵質文物腐蝕的問題，更好地推動當前鐵質文物保護工作的開展。

關鍵詞：鐵質文物；腐蝕機理；因素；技術

一、造成鐵質文物腐蝕的因素

（一）外部因素

鐵質文物非常容易受到外部環境的影響，大氣環境中的氣體、溫度、濕度、灰塵等都可能會對鐵質文物造成影響。從大氣腐蝕來說，鐵質文物與大氣中的氧氣、氯氣、二氧化硫和二氧化碳等氣體接觸，會使鐵質文物腐蝕現象發生的可能性大大增加。因為鐵質文物與上述氣體非常容易發生化學反應，形成腐蝕產物。但是此類腐蝕產物也可以在鐵質文物表面形成一定的隔離層，減緩進一步的深度腐蝕。但是也有部分鐵質文物與大氣接觸后所產生的腐蝕產物具有一定的水解性，這種腐蝕產物反而會加速鐵質文物的腐蝕，使鐵質文物的保護難度大大增加。

土壤腐蝕作為當前鐵質文物腐蝕情況中常見的一類，土壤腐蝕通常屬于電化學腐蝕。因為土壤中含有一定的水分、鹽類和酸類物質，因此，土壤與鐵質文物接觸后容易發生電化學反應，使鐵質文物發生腐蝕。

除了大氣腐蝕和土壤腐蝕之外，海水腐蝕也是當前鐵質文物保護中常見的棘手現象之一。海水腐蝕就是在海水環境下鐵質文物出現的腐蝕現象，此類鐵質文物通常是從海底挖掘出來的，海水中很多的鹽類物質與鐵質文物容易發生反應，常見的有縫隙腐蝕、局部腐蝕和孔狀腐蝕，很多腐蝕現象都與氯離子有很大的關系。

（二）內部因素

鐵質文物本身的內部結構在一定程度上決定了其耐腐蝕性。鐵質文物大多是由鐵元素和石墨構成的，石墨本身為網狀結構，隨著腐蝕加劇，石墨結構就會使腐蝕產物形成保護膜，避免腐蝕程度進一步加深。鐵質文物的結構根據抗腐蝕能力分為三類：鐵素體、鐵素體+滲碳體、鐵素體+石墨。鐵素體含量越低，抗腐蝕能力相對越差；滲碳體中，鐵碳合金的碳含量相對較大，有較強的抗腐蝕能力；鐵素體+石墨的結構多帶有微孔和腐蝕通道，加之鐵本身的活潑性及鐵器表面不同的金相組織，極易遭受嚴重的腐蝕。

二、鐵質文物的防腐蝕保護技術

（一）緩蝕技術

在鐵質文物發掘過程中，為了避免腐蝕現象的發生，會對鐵質文物進行處理，但是要真正避免進一步腐蝕，仍然需要采取深度措施。緩蝕技術就是當前鐵質文物防腐蝕保護技術中非常具有代表性的一種，其主要是利用相應的緩蝕劑來防止鐵質文物的進一步腐蝕。不同的緩蝕劑在鐵質文物防腐蝕保護中所發揮的作用也存在差異，接下來具體介紹當前鐵質文物防腐蝕保護技術中常用的緩蝕劑。

1.單寧酸復配緩蝕劑

單寧酸復配緩蝕劑，主要由單寧酸、硅酸鈉、磷酸二氫鋅，乙醇胺等構成。但是每種物質復配都要按照特定的濃度才可使用，該緩蝕劑可以在鐵質文物表面形成一層保護膜，避免鐵質文物腐蝕的加重。且不會改變鐵質文物本身的色澤，盡可能保留原狀，對于鐵質文物的保留傳承具有積極作用。

2.復合氣相緩蝕劑

古代錢幣是鐵質文物的代表類型，復合氣相緩蝕劑的應用可以在很大程度上延緩錢幣的腐蝕，使腐蝕現象得到有效控制。應用復合氣相緩蝕劑之后，錢幣的外觀和色澤不會有太大的改變，該方法是提升鐵質文物耐腐蝕性能的重要方法之一。

3.硅酸鹽緩蝕劑

硅酸鹽緩蝕劑也是當前緩蝕技術中常用的一類產品，硅酸鹽緩蝕劑是由聚硅酸鹽構成的，在pH7.0～8.5的環境中，可以達到最佳的緩蝕效果，是當前眾多緩蝕劑中應用最為廣泛的。硅酸鹽緩蝕劑原料豐富，造價相對便宜，因而得到廣泛應用。

4.有機緩蝕劑

有機緩沖劑是在當前可持續發展戰略和環境保護政策基礎上逐步應用的新材料，是為了更好地響應我國當前環境保護的號召，減少緩沖劑對環境的影響。但是當前有機緩蝕劑的研究進展相對緩慢，實際使用的有機緩蝕劑對于環境還是存在一定的影響，并沒有完全發掘出環保價值。但是隨著研究不斷深入，會有越來越多的、對環境沒有影響的產品被研發出來，應用于鐵質文物的保護，因而有機緩蝕劑的未來可期。

（二）鐵質文物的封護技術

封護技術在鐵質文物保護中具有非常重要的意義，可以使鐵質文物長期保存，也是我國當前鐵質文物保護中常用的一種技術手段。封護技術的主要原理是使鐵質文物與大氣隔絕，但是封護之前，要先使用緩蝕劑，封護后，鐵質文物表面的緩蝕劑作用會更加持久，抗腐蝕能力也會進一步增強。

在鐵質文物的封護過程中，也要考慮到表面涂層和保護材料的選擇，只有應用合適的涂層和保護材料，才能達到比較理想的效果，將鐵質文物完整保存。在文物保護技術的發展過程中，封護材料的應用也經歷了不同的階段。最初在鐵質文物的封護技術應用過程中，傳統有機材料應用相對較多，如微晶石蠟，因為微晶石蠟除了可以隔絕空氣和水，在一定程度上還可以起到加固作用，使用微晶石蠟之前通常要對鐵質文物進行干燥處理。選擇蟲膠作為封護材料時，通常采用乙醇作為溶劑配置成溶液，涂在鐵質文物表面，隔離空氣和水，避免腐蝕。隨著封護材料研究的深入，后期科研人員開始廣泛應用合成有機高分子材料作為封護材料，如硝基清漆、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、丙烯酸樹脂以及聚硅氧烷等。這類材料都屬于合成聚合物，因而在使用過程中要考慮到涂層的強度、耐候性和可逆性。可逆性較差的涂層，后續去除較困難，容易損壞鐵質文物。為了避免此類問題，通常會涂兩層涂層，第一層耐候性較差，相對容易去除，第二層耐候性相對較好，相對難以去除，隔絕效果更好，可以有效抗腐蝕。有機-無機雜化材料的應用又進一步實現了封護技術的優化，其與金屬表面有很強的結合力，隔水效果也更好。

（三）機械除銹

有的表層腐蝕產物會加重鐵質文物的腐蝕程度，因而在鐵質文物防腐蝕工作中也要進行機械除銹。機械除銹通常要借助錘子、鑿子和刻刀等工具來清除銹層，而后利用空氣壓縮機將金剛砂注入表面銹層，達到除銹的效果。但是如果銹層較深，就很難利用這一技術，因為這種除銹工藝不夠精細，容易使鐵質文物被破壞。因此，在選擇機械除銹時，也要考慮鐵質文物本身的銹層情況。除銹前后鐵質文物的狀態會有很大的差異。1977年巨野縣紅土山漢墓被發掘，出土器物1 056件（套），其中鐵器405件（套），有劍、戟、矛、匕、燈、鏃等。由于早期墓葬頂塌方，許多器物殘毀、銹蝕嚴重。2019年7月，館藏金屬文物保護修復方案申報并批復通過，該館對館藏129件金屬文物進行了修復，其中這件西漢鐵戟發掘時殘損嚴重（圖一），通長47 cm，通高25 cm，援殘長23.2 cm，胡殘長23 cm，內殘長19.1 cm，柲帽7.1 cm，按照修復方案對器物進行有害菌檢測分析，并制定了具體修復方案，通過除銹、拼接等技術修復，完整復現了器物原貌（圖二）。

（四）化學除銹

對鐵質文物表面進行除銹，除了機械除銹之外，化學除銹也是一個不錯的選擇，而且相較于機械除銹，化學除銹的應用范圍相對較廣，效果也更好。常用的化學除銹法有氧化銀局部封閉法、離子交換樹脂法、草酸混合溶液法、過氧化氫法等。不同的化學除銹法所適用的情況也不同，考慮到處理時間、成本等多種因素，要根據不同情況選擇合適的化學除銹方法。比如在處理小件文物上的銹斑時，多用離子交換樹脂法，除銹斑效果較好且成本較低。對于氯離子腐蝕，常用草酸混合溶液法，因為草酸是弱酸，可以去除氯離子，但是草酸本身也會對鐵質文物產生一定的影響，因而必須加入硫脲作調節劑，減輕對鐵質文物的影響。對于氯離子腐蝕也可以用過氧化氫法，這種方法應用過程相對簡單，時間較短，因而在除銹工作中應用也比較廣泛。

四、小結

鐵質文物腐蝕是鐵質文物保存中的常見問題，要做好鐵質文物的防腐蝕工作，就必須了解鐵質文物腐蝕現象的影響因素，才能采取有針對性的措施。本文對鐵質文物腐蝕因素進行了深入探究，也針對防腐蝕技術作了探討。有理由相信，將上述鐵質文物防腐蝕技術應用在實際的鐵質文物保護工作中，一定可以提升鐵質文物保護工作的質量，真正將代表著我國歷史文化的鐵質文物傳承和保存下來。防腐蝕技術仍然有很大的發展空間，因而在未來的文物保護工作中也要加大對緩蝕劑和封護材料的研究，從技術層面提升鐵質文物保護水平。

作者簡介

祝延峰，1970年12月生，男，漢族，山東巨野人，文博副研究館員，本科，研究方向為文物博物館研究、文物保護、文物考古、文物利用。

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