晉祠金人臺鐵人保護修復研究

郝教信　李晉芳

摘 要：晉祠金人臺鐵人造型雄健英武，胸腹膝腿等處鑄有清晰的文字，是晉祠博物館重要的文物之一。晉祠金人臺鐵人共4尊，東北角一尊為民國二年（1914年）鑄造，東南角一尊為宋元佑四年（1089年）鑄造，西北角一尊是宋紹圣五年（1098年）鑄造，西南角的一尊是北宋紹圣四年（1097年）鑄造。這4尊鐵人不僅文物價值極高，也體現了我國古代不同時代的冶鑄技術水平，為研究我國古代鐵器的科技生產、文化藝術及社會生活發展提供了重要的實物資料。

在漫長的歷史過程中，因暴露于大氣環境中，鐵人本體產生了不同程度的銹蝕、裂隙、殘缺等問題。本文借鑒了國內外先進的保護修復理念，在對鐵人病害調查研究的基礎上，分析了其病害原因，并對其進行了科學的修復保護。

關鍵詞：病害調查；金屬文物；基體礦化；磷酸鈉

中圖分類號：TU986.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.128

1 鐵人病害調查

晉祠4尊鐵人病害調查的結果顯示，鐵人的主要病害是腐蝕和殘缺，屬于金屬文物常見病害。晉祠金人臺鐵人長期露天展示，受到腐蝕性大氣環境的影響。同時，晉祠景區內水系分布密集，也是鐵質文物腐蝕的影響因素。此外，過去對鐵人采取水泥混合物補配的不當修復措施，進一步加劇了鐵人的破壞。具體數據和圖像如表1和圖1所示。

2 鐵人銹蝕產物分析

2.1 檢測儀器

采用法國HoRIBA公司XpLORA顯微拉曼儀，配備了3個激光器，分別為532 nm、633 nm、785 nm，50×物鏡，光柵為1 200，并采用了5×10 s掃描頻次。

2.2 檢測結果

拉曼檢測結果如表2所示。金人臺東北角鐵人裙擺內壁的紅色銹蝕產物的拉曼光譜的主要特征峰為212.2/cm、275.4/cm、384.6/cm，與標準樣品Fe2O3的特征峰基本對應。由此可知，該紅色銹蝕產物是Fe2O3；金人臺東南角鐵人斷臂內側的紅色銹蝕產物，其主要特征峰為206.7/cm、273.1/cm、385.7/cm，與標準樣品Fe2O3的特征峰基本對應，可知該紅色銹蝕產物為三氧化二鐵Fe2O3.

2.3 結果討論

鐵的銹蝕產物有多種，且都易產生變形。Fe2O3是一種常見的鐵質文物銹蝕產物，本身性質穩定，在不影響文物外觀展示的情況下，可以予以保留。但鐵人表面的銹蝕堆積易吸收水分，在一定條件下會對文物本體產生物理作用，造成一定的破壞。

3 保護修復的材料及方法

文物的保護修復操作要確保本體安全和操作科學，因此，在實施修復操作前，需要對關鍵材料和工藝進行前期試驗。

3.1 去銹材料的篩選

3.1.1 化學法去銹試驗

選擇化學性質較溫和、易于把握去銹程度及時間、不對器物基體造成破壞的六偏磷酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、草酸、檸檬酸，并采用脫脂棉吸附帖敷的方式清除銹蝕。

3.1.2 試驗方法與步驟

試驗步驟分為以下4步：①選擇待試驗的器物（非文物），在其銹蝕嚴重的區域劃分出4個大小一致的試驗塊；②在試驗塊上分別貼敷脫脂棉后，每個試驗塊上分別滴注質量分數為5%的六偏磷酸鈉水溶液、質量分數為5%的EDTA二鈉水溶液、質量分數為5%的草酸水溶液、質量分數為5%檸檬酸水溶液，如圖2所示；③用保鮮膜封護脫脂棉表面，防止溶液揮發過快；④貼敷2 h后揭下貼敷層，觀察去銹效果。

3.1.3 效果評價

貼敷2 h后，脫脂棉顏色均有所變化，如圖3中的a和b，其中，草酸試塊處脫脂棉變色最為明顯。

當貼敷物去除后，經過清洗器表、清除浮銹，可以觀察到質量分數為5%的草酸去銹效果最為明顯，表面的結垢及層狀堆積銹蝕物已基本清除。

3.2 封護材料的篩選

3.2.1 試驗材料

試驗材料包括質量分數為1.5%的B72溶液、質量分數為2.5%的B72溶液、質量分數為2.5%的氟碳溶液、質量分數為1.5%的氟硅溶液、質量分數為2.5%的氟硅溶液。

3.2.2 試驗方法

試驗步驟分為以下5步：①在待試驗的樣品表面劃分出5個7 cm×4 cm的試驗塊，如圖4中的a，待不同試劑的試驗；②對每個試驗區域用毛刷分別刷涂質量分數為1.5%的B72溶液、質量分數為2.5%的B72溶液、質量分數為2.5%的氟碳溶液、質量分數為1.5%的氟硅溶液、質量分數為1.5%的氟硅溶液+質量分數為1.5%的B72溶液，質量分數為1.5%的氟硅溶液+質量分數為1.5%的B72溶液，順序為先刷B72，待B72干燥后在B72之上刷質量分數為1.5%的氟硅溶液，前四個試塊的刷涂次數均為2次；③在試驗塊未干燥之前，觀察各個試驗塊的干燥時間及外觀變化；④在試驗塊完全干燥后，觀察各個試驗塊與封護前的外觀差異；⑤在封護完全干燥后的試驗塊上分別噴灑自來水，觀察各個試驗塊。

3.2.3 效果評價

由圖4可以觀察到，封護劑干燥速度依次為：質量分數為1.5%的氟硅溶液>質量分數為1.5%的氟硅溶液+質量分數為1.5%的B72溶液>質量分數為1.5%的B72溶液>質量分數為2.5%的B72溶液>質量分數為2.5%的氟碳溶液。

圖5為各個試驗塊徹底干燥后，質量分數為1.5%氟硅溶液試驗塊外觀顏色、光澤沒有變化，其余試塊均有不同程度的色澤加深情況發生，4個試塊顏色變化大小依次為質量分數為：2.5%的氟碳溶液試塊>質量分數為2.5%的B72溶液試塊>質量分數為1.5%的B72溶液試塊>質量分數為1.5%的氟硅溶液+質量分數為1.5%的B72溶液試塊，質量分數為2.5%的B72溶液試塊、質量分數為2.5%的氟碳溶液試塊干燥后有眩光產生，質量分數為2.5%的氟碳溶液試塊處眩光比較明顯。

由圖5中的a和b可見，質量分數為1.5%的B72溶液試塊、質量分數為2.5%的B72溶液試塊兩試塊表面水均勻分布，質量分數為2.5%的氟碳溶液試塊水凝結成片，質量分數為1.5%的氟硅溶液試塊、質量分數為1.5%的氟硅溶液+質量分數為1.5%的B72溶液試塊兩試塊表面水凝結成滴，質量分數為90%的水滑落到臺面上，說明氟硅封護劑的憎水性能良好。

由圖5中的c可見，1 h候后質量分數為2.5%的氟碳溶液試塊、質量分數為1.5%的B72溶液試塊表面有新的銹蝕物產生，其余三試塊表面無新的銹蝕產生。

3.2.4 結果討論

試驗結果顯示，質量分數為1.5%的氟硅溶液與質量分數為1.5%的B72溶液封護效果較好。質量分數為1.5%的B72溶液作為底層封護劑，質量分數為1.5%的氟硅溶液可作為表層封護劑，兩種材料的特性相互結合，可以很好地隔絕文物與外界的水汽的接觸，達到封護的最佳效果。

4 晉祠金人臺鐵人的保護修復

根據對鐵人病害調查和前期材料及修復步驟的試驗，對鐵人實施了以下修復程序：①水泥等原補配物的去除。用金剛砂切片在補配物表面切出邊長約為1 cm，深度約為1.2 cm的網狀后，用刻刀、刨刃、錘子等敲去切割出的方塊，反復進行，直至清理完成。②土垢清除。用噴壺反復噴灑去離子水或2A溶液待土垢完全軟化后，用刷子、手術刀、竹簽等去除，清洗結束后用熱風槍烘干器。③鈣質結垢等表面硬結物及層狀堆積銹蝕的去除。用牙科鉆、噴砂機、超聲波潔牙機、刻刀及各種硬刷對較為疏松銹蝕進行去除。較為致密銹蝕可用質量分數為5%的草酸脫脂棉涂敷去除。④脫鹽。將吸水性較好的生宣紙、濾紙或吸墨紙撕成碎塊，浸入pH為9左右的質量分數為0.2%的NaOH溶液中，加熱攪拌使其成為均勻細膩的糊狀紙漿，然后按2∶1∶1的比例將膨脹土、面粉、宣紙調和，將其均勻涂敷到待處理區域，用保鮮膜等進行密封，直至脫鹽完成。⑤緩蝕。文物表面清潔后，用質量分數為3%的單寧酸（與80%～85%的磷酸混合）溶液，每隔30 min對文物均勻刷涂一次，刷涂4次后充分干燥，用鋼絲刷除去疏松鐵銹；用硬毛刷蘸取未加磷酸的單寧酸溶液再重復涂刷4次。⑥加固。采用質量分數為1%的B72乙酸乙酯對文物進行常溫常壓噴涂滲透加固。干燥后對其表面用質量分數為3%的B72B72的乙酸乙酯溶液進行噴涂，每次間隔2 h，重復5次。⑦裂縫黏結。將各個斷面銹蝕清理干凈后，用調配有礦物顏料，顏色與文物色調一致的CH-31型雙組份膠粘劑對斷裂塊及裂隙進行拼接，做到對縫嚴密，符合器物斷裂前的形狀。涂抹層薄而均勻，膠粘劑固化前用膠帶或熱熔膠對黏結部位進行暫時固定；對黏結部位高于器體的多余膠粘劑用手術刀、牙科磨機去除，使粘接部位與周圍器體平整。⑧缺失補配。將缺失處斷面上的銹蝕清理干凈后，取出塑料管中的速成鋼膠體，切下所需用量，將膠體內芯與外皮兩種不同顏色的材料用手充分揉合成一色（2 min），直到均勻為止；將揉好的膠體用力壓實至修補處，混合后的膠黏劑反應較快，到2 min后會變得非常堅硬；對固化后的補配處進行打磨修整，使之與周圍形狀與厚度相銜接。

金人臺東北角鐵人頭部小面積缺失補配前、中、后照片如圖6所示。

對于缺失面積較大的修復而言，根據缺失處的輪廓形狀及紋飾，采用與器體成分相同的補鑄材料，翻制出了合適的補鑄塊，將補鑄塊用CH-31型雙組份膠粘劑、速成鋼等材料把補配塊與原器物進行黏結。最終效果如圖7和圖8所示。

在作舊方面，將蟲膠乙醇溶液與礦物顏料混合后對斷裂缺失補缺，并進行做舊處理。

在封護方面，用質量分為為1.5%的 B72乙酸乙酯溶液在文物外壁均勻刷涂，待B72溶液徹底干燥后，用質量分數為1.5%的氟硅石油醚溶液進行刷涂操作，刷涂次數均為1次。

晉祠金人臺4個鐵人的修復步驟如表3所示。

5 修復效果評價

經過修復的鐵人去除了病害因素，結構穩定，基本達到“修舊如舊”，滿足了文物保存展示的要求。

6 結束語

鐵質文物在自然條件下保存下來的數量較少，因此，鐵器的保護修復就顯得極其重要。在晉祠金人臺鐵人的保護修復中，吸取了國內外先進的修復思路和修復方法，遵循“最少干預”的原則，盡可能地保持了文物的歷史、美學和科學價值。

〔編輯：張思楠〕