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本来想找一些古刀研磨修复的资料以便日后玩磨古刀剑的，结果找了一些期刊和论文以后越看越乱。索性就整理了一下，便于自己消化吸收。若有侵权，请通知删除。

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一、各类铁锈的形成

在一些潮湿的环境中，铁器特别容易发生氧化现象，表面生成一层棕色铁锈。在古代冶炼铁器中，其铸造水平和铸造技术有限，导致很多铁器金属组织孔隙率教改，组织出现疏松情况。在这些空隙之中，存储着大量的水分，这些水分促使铁器锈蚀程度极速增大。已经生锈的铁器在接触到自然界的氯化物之后，在铁器周围形成微电池，在形成微电池之后，更加容易发生化学反应。

从文物保护的角度来看，铁器的结构可分成三大类：即铁素体；铁素体+渗碳体；铁素体+石墨体+少许渗碳体。

１ ．铁素体

是指碳与铁形成共晶组织的共熔体。碳的含量小于0.05% ，即标准的熟铁。其烧炼温度在800-1000°Ｃ之间，没达到烧融温度，不能成为铁水，铁碳合金无法重新排列，而成为海绵状的带气孔的结构，其抗腐蚀的能力较差。

２．铁素体+渗碳体

铁碳共晶组织中碳含量大于0.05 ％ ，小于6.67％ 叫渗碳体。碳与铁化合还能生成碳化铁(\(Fe_{3}C\))，分布于铁素体中的金相组织里。普通钢、白口铁便是这种结构。渗碳体一般分布不均匀。渗碳体晶体与铁素体之间有严重的扭曲现象， 形成微裂间隙，故其抗腐蚀能力差。

３．铁素体+石墨体+渗碳体

渗碳体 (\(Fe_{3}C\)) 在高温下，或长时间加热的条件下，会逐渐分解为铁素体与石墨体（石墨是单质碳的一种。因此，它不同于铁素体+渗碳体的组织结构。它们的结构都是层状的，层与层之间的间距是有害分子进入铁器内部的通道。所以，具有这种结构的铁器在抗腐蚀方面亦有缺陷。由铁器的三种结构，我们可以看出：古代的熟铁、生铁都带有微孔。白口生铁虽有渗碳体膜，但疏松微孔可使腐蚀物进入铁器内部。古代的各种钢，由于锻打次数多，微孔较少，且有渗碳体保护，故抗腐较好。

铁器的腐蚀产物有铁的氧化物、氯化物、硫化物、水合氧化物、碳酸盐、磷酸盐、鞣酸盐等。

对不同类型铁器之腐蚀层的检测结果表明，靠铁心的内秀层以\(Fe_{2}O_{3}\)和 \(Fe_{3}O_{4}\) 为主，中心层以\(Fe_{2}O_{3}\cdot H_{2}O\)为主，外层锈多为 \(Fe_{2}O_{3}\cdot nH_{2}O\) 。 \(Fe_{2}O_{3}\)和 \(Fe_{3}O_{4}\) 的结构紧密、质地坚硬、化学性质稳定，如铁器表面为这两种氧化物，则对铁基体起保护作用。 \(Fe_{2}O_{3}\cdot H_{2}O\) 和 \(Fe_{2}O_{3}\cdot nH_{2}O\) 是水合式氧化铁，其质地疏松，形成充满毛细管的多孔性表层，能吸附大量水分、无机盐和污物，故使腐蚀加剧。

在潮湿空气中，带有微孔结构的铁器，由于表面的吸附作用，使铁器表面形成一层极薄的水膜。而其环境中的氧气、二氧化碳、二氧化硫或其他酸性氧化物气体等物质，则乘机溶于水中， 该水膜就成能导电的电解质溶液。由于铁器并非单一金属所组成，而是以铁、碳为主并含其他杂质的合金体，它们不同的电极电位而产生电位差， 在铁器表面形成无数个微电池。活泼的金属铁成为微电池的阳极，而比铁不活泼的碳和杂质成为微电池的阴极，在微电池的作用下，铁不断地释放电子而氧化，形成腐蚀矿化现象。

在潮湿的大气环境中，开始生成的腐蚀物为活性的\(\gamma -FeOOH\)，称之为铁锈酸，是酸性的，其性质活泼，它不能形成附着力强且致密的保护膜，是铁锈中最为有害的成分。但在一定条件下，随着时间的延长，铁锈酸依下述趋势转变，活泼的 \(\gamma -FeOOH\) 向稳定非活性的 \(\alpha -FeOOH\) 转变，或向稳定的 \(Fe_{3}O_{4}\) 转变，其转变的速度随大气的湿度、污染程度的不同而异。由于水分和氧气的进一步渗人，新的 \(\gamma -FeOOH\) 又会不断生成， 因而锈层厚度会不断增加。

铁器在土壤中受各种酸、碱和可溶性无机盐的影响，特别是受潮湿环境中水及氧的水合和氧化作用，使铁器表面产生化学变化而锈蚀， 其反应为：

\(2Fe+O_{2}+H_{2}O= 2Fe(OH)_{2}\)

这种腐蚀产物会随所处环境和腐蚀时间的延续而形成不同的铁的氧化物，如三氧化二铁、四氧化三铁、氧化亚铁、氢氧化铁等。

地下埋藏环境中的氯化物与铁器作用， 其化学反应为：

\(Fe+3Cl^{-}\overset{H_{2}O}{\rightarrow}FeCl_{3}+3e\)

三氯化铁在地下水的作用下， 则形成氢氧化铁和盐酸。

\(FeCl_{3}+3H_{2}O\rightleftharpoons Fe(OH)_{3}+3HCl\)

而盐酸又继续与铁反应， 生成新的三氯化铁。

\(2Fe+6HCl\rightarrow 2FeCl_{3}+3H_{2}\)

在潮湿环境中，上述反应会继续下去，由于盐酸的产生，不仅反应速度加快，且使腐蚀循环进行， 导致铁器彻底损坏。

铁器在地下潮湿环境中，若存在硫酸盐、硫化物，其腐蚀作用更为严重，形成黑色的硫化铁、硫酸铁等腐蚀物。即使在硫化物浓度极低的条件下，也会加速腐蚀过程。若铁器埋藏环境中存在含磷化合物或鞣酸盐，则在铁器的表面形成相当致密的铁的磷酸盐或鞣酸盐薄膜，该腐蚀层不仅对铁器无损，反而对铁基本起保护作用。

细菌对铁器的危害也不可低估，凡参与或促进金属腐蚀的微生物称腐蚀微生物。腐蚀微生物主要是自然界中参与硫、铁元素循环的菌类，包括好氧菌和厌氧菌。好氧菌有氧化硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，它们分布于含硫的酸性地下水、土壤和海洋淤泥中。厌氧菌主要是硫酸盐还原菌， 广泛分布于\(PH\)值为6——9 的土壤、淡水、海水及淤泥中。它们的存在，通过氧化元素硫和还原性硫化物，最终生成硫酸而腐蚀金属。硫酸盐还原菌与硫酸盐作用生成硫化氢， 在有利条件下与铁进一步作用生成\(FeS\)或\(FeS_{2}\)，还可以与 \(Fe(OH)_{3}\) 作用生成 \(FeS\) 或\(FeS_{2}\) 。在铁锈中常见的黑色腐蚀物就是 \(FeS\)。

还有一种能氧化溶解于水中的氢氧化亚铁，并从这一过程中获取它生命过程所需能量的细菌，称之为铁细菌。它在含铁的淡水中广泛分布，能氧化水中亚铁成高铁氧化物沉积于菌体周围粘液层中，在铁器表面形成黄褐色的结瘤。

二、铁器的腐蚀调查

科学检测分析

造成出土铁器腐蚀的活跃因素是可溶性、吸湿性盐类，它们影响出土铁器的长期保存， 所以必须检查每件出土铁器中是否有这些盐类的存在。氯化物又是铁器从地下带来的可溶性、吸湿性盐类中特别活泼的成分，几乎所有的腐蚀铁器上都能找到它们的足迹。通过科学地检测和分析， 为保护修复提供依据。

1. 湿润室法检测盐类

出土铁器表面如果依附有可溶性、吸温性的盐类，当它们处于潮湿的环境中时， 这些盐一定会从周围环境中吸收水分而使铁器表面潮解。湿润室法就是利用这个原理来检验铁器中是否有可溶性、吸湿性盐类的存在。其方法是： 将出土铁器放在盛有蒸馏水的密闭容器内，但不要与水直接接触， 保持24–48小时，观察铁器表面，如果表面附着有棕色水珠，就表明在铁器上可溶性、吸湿性盐类存在，有氯化物的存在。如果在铁器表面并没有发现水珠，说明铁器上几乎没有可溶性、吸湿性盐类或者氯化物存在，这种铁器腐蚀活泼性就小。

2. 氯离子检查法

将出土铁器放入蒸馏水中浸泡加热， 然后取一些这种出土铁器的浸泡溶液注入一个完全干净的试管中， 先加儿滴硝酸酸化， 再滴入几滴0.1 当量的硝酸银溶液，摇匀，如果在溶液中出现乳白色混浊，就可以说明在铁器中有氯化物的存在。

3. 磁性检验法

腐蚀严重的铁器，是否还保存着核心，是我们决定去锈与否的重要依据。金属铁的一个最大的特点是具有磁性，除了四氧化三铁以外，通常铁的腐蚀产物都失去了磁性。这样，可以借助于磁铁和电磁铁来检验铁器的腐蚀深度及铁器内部未腐蚀核心的完整程度。如果有磁性反映，就说明这部分铁的金属核心还未被完全腐蚀；如果己经没有磁性反映或磁性反映十分微弱，就说明这部位基本上是被腐蚀的铁锈物质了。对于铁剑、铁钉、铁刀之类，可以通过磁性检测来了解其铁的核心的完整性和连续性，亦即了解其铁的核心是否有间断现象。这些都是在保护修复时，选择处理方法必须考虑的问题。

三、铁器的清理与保护

清洗

1. 物理&化学去锈法：

铁器表面的锈层较厚而且疏松，采用物理方法初步地去锈。物理方法主要借助于一套牙科工具，用手术刀、钢针、牙科钻等工具，对铁钉、铁锄和铁铲表面的铁锈及其他腐蚀产物采用剔、挑、剥等方法，来去除或剥离铁器表面较厚的锈层。这是最简单而又十分有效的去锈方法。但是，要求有丰富经验和高超的修复技术。有时遇到那些结构复杂、锈层坚硬的器物，可以利用微型牙科钻辅助去锈。由于煤油具有软化铁锈的特性，所以我们在去除铁锈的过程中用煤油浸渍铁器的表面以软化铁器表面的锈层，这样操作起来更容易，去锈效果会更好。但煤油挥发太快，可以将煤油加上石蜡粉末，调成糊状，涂敷在腐蚀铁器表面，使其充分地软化锈层。

对于坚硬的土锈，应用试剂去锈。主要为0.01mol/L \(NaOH\) 水溶液来润泽软化，之后继续用器械去除。0.01mol/L NaOH 主要是水溶液润泽软化泥土，加入少量\(NaOH\) 为防止铁器氧化。部分器物的器身和其他部位锈蚀在一起。用煤油浸渍软化器身衔接处的铁锈， 用器械逐渐剔除铁锈，并不断浸渍铁锈，去除铁锈，直至锈接处松开。

Renaissance 文艺复兴金属除锈剂这种已被实践证明的安全、可控、无毒的除锈系统。将其稀释到适当程度，利用毛刷将其涂刷于铁质部分全身，对于部分区域铁锈层较厚的情况，也可将木质纤维素浸满除锈剂，贴敷于其表面，每隔1小时检查器物的表面状况，直至铁锈去除干净。对于因除锈剂的化学作用而发生松动的铁锈， 可用牙刷将其去除。除锈完成后，用纯净水水冲洗干净，再用无水乙醇进行脱水处理。循环操作数次，直至铁质部分活性铁锈基本去除干净。

化学试剂去锈法：化学试剂可以帮助我们解决铁锈的去除问题。其基本作用原是：它们可能与铁器表面上的不溶性铁锈发生化学变化而形成可溶性物质，溶解到溶液中。根据溶锈机理这类试剂大致可以分为两大类：其一是它们直接与铁的盐类或氧化物作用而形成可溶性的盐；其二是能以配位键形式与铁离子形成络合物而溶解。像草酸、醋酸、柠檬酸、磷酸、柠檬酸铵等的水溶液都可以作为去锈剂。原则上，去锈剂的作用应以它仅能溶解铁锈而对铁器本体没有什么伤害为最佳。但是，有不少去锈剂对铁器仍有一定程度的影响。所以，使用时应该严格控制，浓度不宜太高，一般控制在5 —10% 左右，有时甚至更低。当一件铁器只需在某个局部去除铁锈时，就不宜将它完全浸泡在去锈剂溶液里，可以用脱脂棉吸湿去锈剂敷在器物尚待去锈的部位，以溶液与铁锈接触作用来溶锈，不断地更换带有去锈剂的棉花，逐渐将铁器表面的锈蚀予以清除。最后用氢氧化钠、碳酸钠的稀溶液去中和器物上的残存酸，而用蒸馏水清洗干净。

乙二胺四乙酸（EDTA)，溶于水，不溶于有机溶剂，与碱金属的氢氧化物生成溶于水的盐，是一种很好的络合剂。它们与金属离子有很强的络合能力，能将铁器中的金属离子络合而溶解下来。在把乙二胺四乙酸及其盐作为铁器的去锈剂使用时，一定要注意在弱酸性条件下比较有效。

附着于铁器表面的油污，可用丙酮、石油醚等有机溶剂清除，也可用中性清洗剂、洗洁精等清除。对经蒸馏水清洗后，仍粘附有泥沙等覆盖物者，若为石灰质沉积物，可用六偏磷酸钠水溶液浸泡刷洗清除。

还原除锈—-还原法可使处于氧化状态的腐蚀铁器恢复其原有状态。使用还原除锈对坚硬的铁器基体不致伤害，而且能最大限度地彻底清除造成铁器腐蚀的因素，利于铁器的长期保存。但这种方法会使铁器外观发生变化，选择使用要慎重处理。

（1）电化还原。是利用原电池产生自发电流，使腐蚀铁器得到还原。常用的是牺牲阳极保护法，依据金属活泼顺序的规律，将比铁活泼的金属或合金与被保护的腐蚀铁器相接触，置于配制的电解质溶液中，则形成原电池。较铁活泼的金属成为原电池的阳极，失去电子而被腐蚀溶解。铁器则为原电池的阴极受到保护。一般选用的牺牲阳极材料有锌、铝及其合金。电解质溶液可选用碱性的碳酸钠、氢氧化钠水溶液，弱碱性溶液对铁有一定的缓蚀保护作用。

（2）电解还原。是一种利用直流稳压电源设备，借助外加电流的方式，通过电解质溶液对腐蚀铁器进行还原反应的方法。用来进行电解的装置称为电解槽或电解池，可选择耐酸碱的陶器、玻璃、复合塑料等材料制成。

2. 脱盐

（1）碱液浸泡法脱盐：

将检测出含有有害氯离子的铁器浸泡入0.005mol/L \(NaOH\) 水溶液中浸泡脱盐，浸泡过程中辅以超声波加速脱盐。浸泡几天后取出用纯净水清洗，并更换新的0.005mol/L \(NaOH\) 溶液，再次浸泡。每次浸泡结束时取浸泡液，加入6mol/L \(HNO_{3}\)酸化后，滴加0.1 mol/L \(AgNO_{3}\) 定性检测，直至检测不再出现白色混浊时，脱盐结束。脱盐结束后将兵器放入干燥箱内快速烘干。

（2）纸浆脱盐：

对于器型较大而无法浸泡的铁器，可以使用这种方法脱盐。

制作生宣纸浆：生宣纸撕碎后浸泡在纯净水中，每两日将纸浆捞出，更换浸泡纯净水，使纸浆脱氯，直至用硝酸银定性测试纸浆浸泡液不出现混浊为止。最后一次清洗后的纸浆用0.005mol/L \(NaOH\) 溶液浸泡，以避免铁器的氧化。将脱氯的生宣纸浆沥除多余水分，均匀敷于器物表面，器物附着物痕迹处则不涂纸浆以避免其脱落。纸浆干燥后，由于纸浆的毛细作用力，器物内可溶盐分被带到了纸浆表面。待纸浆完全干燥后，将纸浆剥离，再次在器物表面糊纸浆，继续脱盐。经硝酸银滴定跟踪测试脱盐后剥离的纸浆样品，知经1 次纸浆脱盐后，器物内的有害氯已大量减少；经过2-6 次脱盐后，器物中有害氯已很少，脱盐可以结束。经观测，纸浆完全干燥后， 表面黄色斑点很少，说明碱性的宣纸很好的阻止了潮湿的铁器被氧化。

3.铁器的缓蚀和封护

缓蚀

对脱盐后的干燥铁器进行缓释处理， 以减缓铁器在空气中的腐蚀趋势。缓蚀剂采用2%BTA（ 苯骈三氮唑）乙醇溶液，将铁器浸泡在溶液中，或在铁器表面涂刷缓蚀剂来进行缓释，之后待铁器自然干燥。应用苯骈三氮唑进行缓释后，未改变铁器表面颜色。

封护

铁器的封护采用了两种方法： 虫白蜡浸煮封护和B72 涂覆封护。对于部分矿化较轻的铁器使用了虫白蜡浸煮封护；其他则都采用了B72 涂覆封护。

（1） 虫白蜡浸煮封护：

将固态虫白蜡放入熔蜡炉中熔化，将铁器放入蜡液内持续加热，保持蜡液温度约100℃，使蜡液充分浸入铁器内部孔洞、裂隙内，保证铁器各部分充分浸入蜡液， 直至完全不再有气泡冒出，再将铁器捞出。铁器取出后，用粗棉布在铁器表面反复擦拭，趁热去除铁器表面多余蜡液。之后再撒上已去除可溶盐及氯化物的土壤擦拭，以消除炫光。

（2） B72 涂覆封护：

将2%B72 丙酮溶液均匀涂刷在器物表面， 丙酮挥发后，B72 即在器物表面形成一层保护膜。若器物表面出现炫光，则在器物表面撒上已去除可溶盐及氯化物的土壤擦拭，以消除炫光。

四、铁器的修补

拼对

拼对破碎兵器的茬口，采用914 胶或AAA 胶将各残段分别粘接起来。若原粘接部位有错位或胶老化现象，将原修复处拆解后重新粘接。等待胶干燥的过程中，可在粘接缝隙表面加热熔胶或竹片临时加固，待胶完全干燥后去除热熔胶和竹片；也可将残段粘接后置入沙箱内临时加固。兵器的鞘多有脱落、空洞、裂隙，且有的裂隙非常大。可采用454 胶将脱落的残渣粘回原位。鞘分层间的裂隙可用914 胶掺和脱盐铁锈土进行填补，若裂隙太大或需填平较大的空洞，可用乙醇将914 胶稀释后再行填补。

有些较长的剑中部有断裂，该处因受力较大，仅用胶粘接无法达到理想的效果。此处的衔接尚需要加入加强筋。用砂轮片在断面的两边切出横口开槽，打制出相应的铁片或铁丝做销，将铁销嵌入槽口处做加强筋，缝隙周围用914 胶填平粘接。待胶干后，撒上脱盐铁锈土作旧。另外，个别铁剑中段斜向的断面，衔接时是在粘接缝隙之外包裹了尼龙绳来提高其强度。

补配

由于器物残缺部位的大小、形状等情况各异， 补配时所采用的材料与补配方法也不相同。常用补配使用的材料有速成铜胶棒， 和914 环氧树脂胶两种。

速成铜胶棒（QUIKCOPPER）是美国普施公司生产的一种橡皮泥一样的双组份同芯胶棒，是一种铜加强型修补剂，固化迅速，粘接力优异，固化后强度高，硬度好，不收缩，不锈蚀，可进行钻、锯、锉光、喷漆和机械加工。它能迅速制作零件、模型，修补剥落部位。速成铜胶棒应用在铁器文物上，干燥后颜色棕红，与铁锈颜色较接近，便于之后的作色（ 速成铁胶棒干燥后则颜色亮白，与文物颜色差异太大）。使用前，将要修补处清理干净。取出塑料管中的胶体，切下所需用量， 将胶体内芯与外皮两种不同颜色的材料用手充分揉合成一色(约1～2 分钟)直到均匀为止。将其用力压实粘牢到修补处并尽量挤压到孔洞和裂缝之中。混合后的粘合剂会很快反应，3～5 分钟后胶体开始微微发热固化，10－20 分钟后既可非常坚硬。其固化前胶泥状的形态使其使用时不滴落、不流淌，非常方便。

914 环氧树脂胶的补配适用于补配面积较小的残缺。补配方法为：将914 环氧树脂胶和脱盐铁锈土调和，呈泥状，即具有可塑性。调和时先将914 的A、B 两种胶按照5:1 的比例调和，再分几次加入铁锈土分别调匀。调好的固体状914 胶放置在残缺处，随器物的形制捏塑成型，并且胶本身具有粘合力，可以直接将补配的零件与器物粘接在一起。待配件完全固化后， 用锉刀、磨机等工具打磨出形状， 并且使表面平整。

参考文献：

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【2】兰德省.【从秦俑坑出土铁器保护处理谈铁器文物的保护修复】.秦始皇帝陵博物院

【3】孙晓强.【腐蚀铁器的保护与修复】.天津历史博物馆

【4】潘郁生，黄槐武.【广西博物馆汉代铁器修复保护研究】.广西壮族自治区博物馆

【5】王佳，郭岚，魏博.【几件铁器的科学分析和保护修复】.陕西历史博物馆

【6】牛飞.【铁－ 木复合质地文物的保护修复】.深圳博物馆馆员.文物医院P081-087

【7】田宇.【铁器保护修复的方法与创新—以《吉林省博物院试验性修复项目》为例】文物保护与修复格物集.吉林省博物馆协会第三届学术研讨会论文选编2014-2015

【8】王浩天，张红燕 ，韩化蕊，李铭，郭俊峰.【魏家庄遗址出土铁器的保护修复】（中国社会科学院考古研究所文化遗产保护研究中心 ），（ 山东济南市考古研究所） ，南方文物2016.04.P258-268