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铁质文物保护中的材料选择

作者：梁萍李王程

来源：《文物鉴定与鉴赏》2020年第20期

摘要：铁质文物受环境影响明显，易腐蚀。根据铁刀基体及锈蚀物检测分析结果，选择

EDTA二钠、NaOH、苯并三氮唑、B72及氟硅分别作为铁刀保护中的去锈剂、脱盐剂、缓蚀

剂及封护剂，对铁刀进行合理保护，效果良好。

关键词：去锈;脱盐;缓蚀;封护

铁元素较为活泼，决定了铁质文物极易腐蚀、不易保存，其保护修复工作比其他金属文物

更加复杂，对保存环境要求也更高。本次修复的这把抗战铁刀整体锈蚀，刀体坑洼不平，刃部

参差不齐，局部存在表面硬结物（图1）、瘤状物（图2），锈蚀物层状堆积、剥落（图

3）。

检测分析1

基体成分检测1.1

对刀身的不同部位用便携式合金分析仪进行多点检测，结果如表1所示。

结果分析：铁刀的铁含量在95%左右，含有Mn、Ni等金属元素。Mn元素会降低铁器的

耐腐蚀能力。①

锈蚀成分检测1.2

1.2.1激光拉曼检测

利用拉曼光谱检测不同部位的五个锈样，其中四个为赤铁矿Fe2O3（图4），一个为针铁

矿a-FeooH（图5）。

1.2.2扫描电镜-能谱仪检测

锈蚀物扫描电镜结果如表2所示。

结果分析：锈蚀物主要为铁的氧化物，赤铁矿Fe2O3结构疏松、不稳定，可吸水使水分

子深入锈层内部，不间断地发生化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。针铁矿a-FeooH性质稳

定，不易水解，可在铁器表面形成致密膜。S元素会降低铁器的耐腐蚀能力，Cl离子会破坏铁

器钝化膜的形成，加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀，是铁器循环腐蚀的活跃因素。

锈样硝酸银滴定后呈浑浊态也表明锈蚀物中有氯离子存在，需脱盐处理，铁质脱盐主要是脱

氯。①

锈蚀物1.3形貌观察（显微放大倍数50倍）

分别选取刀身部位不同颜色的锈蚀物进行观察，结果如图6、图7所示。

结果分析：不同锈蚀物的性状不同，黑色的Fe3O4、黄褐色的a-FeooH较为致密，铁锈红

色的Fe2O3明显疏松，白色硬结物夹杂其间（图6）。瘤状物与普通锈蚀不同，颜色较深呈棕

色，表面光滑且具有亮度，称为铁器的“泪珠”（图7）。

保护修复2

保护材料选择2.1

为达到更好的保护修复效果，通过查阅资料和筛选实验，本次保护修复材料中的化学去锈

剂、脱盐剂、缓蚀剂、封护剂选择如下。

目前用于铁质文物清洗除锈的化学试剂主要有柠檬酸、草酸和EDTA二钠盐等①，前期实

验证明相对于柠檬酸，草酸和EDTA二钠对铁器锈蚀都有较强的去除能力。但草酸酸性更强，

pH值1.1，且有毒，其酸性对皮肤和黏膜有刺激和腐蚀作用。结合锈蚀种类，综合考虑酸碱性

对文物的潜在影响及操作安全性，最终选择弱酸性的EDTA二钠（pH值为4.3）作为去锈试

剂。其络合反应更温和可控，对文物的损害更小，去除表面硬结物效果更好。EDTA二钠盐对

铁基体有一定的侵蚀作用，因此常用浓度为2%～5%，并需要使用NaOH调节pH值至8～

10。①

脱盐拟采用碱液浸泡法，研究表明由于0H-良好的流动性，能够迅速渗入腐蚀产物中，促

使氯离子释放，NaOH溶液比其他碱液有更好的脱氯效果①，所以选择NaOH作为脱盐剂。

NaOH溶液的pH值应保持在10以上，该条件下不易腐蚀铁器本身。早前碱液脱盐时建议加入

钼酸钠等缓蚀剂，但据近几年的必威体育精装版研究，碱性脱盐溶液几乎不会腐蚀铁质文物基体，加入缓

蚀剂后反而会减缓脱盐速率，因此，碱性脱盐溶液中不需添加缓蚀剂。①带锈铸铁经过脱盐处

理，能明显改善材料的耐蚀性能，腐蚀速度下降至5%以下。脱盐改善了铸铁锈层形态结构，

使锈层中不稳定锈γ-FeooH向稳定的α-FeooH转变，且锈层结合紧密，从而使铸铁的耐蚀性能

提高。②

铁的缓蚀剂有单宁酸、苯并三氮唑等，缓蚀效果均较好。但单宁酸深紫色的络合物使铁器

颜色发紫发黑，颜色变化较大，不宜用于文物保护。用BTA乙醇溶液对军事博物馆枪栓、镰

刀等文物进行保护处理，外观没有明显变化，自然条件下放置一年后观察可见到未经处理的文

物有大量锈斑生成，而用BTA缓蚀处理过的文物则没有锈斑，①所以选择用BTA作为铁刀的

缓蚀剂。

是最常B72用的丙烯酸树脂封护材