清代木座鐵炮的保護修復研究

牛 飛

一、鐵炮的簡介

鐵炮又稱火炮，是中國古代一種重量和口徑都比較大的金屬管形射擊火器，可發射石彈、鐵彈以及爆炸彈等，大多配有專用的炮架或炮車1。自元朝以后,鐵炮開始成為軍隊的重要裝備,主要用于攻城守塞。十六世紀初，歐洲火炮開始傳入中國，明朝的鐵炮鑄造師對鐵炮進行了精心的改良，其中影響較大的有佛朗機銃和紅夷炮。清朝前期，清政府為滿足統一全國及平定三藩叛亂等戰爭的需要，又對火炮進行改良，主要有三種類型，即紅夷炮型、類似佛朗機銃的子母炮型，以及威力更為巨大的大口徑短管炮型2。

廣東作為清朝重要的軍事要塞，多地都有工藝精良的鐵炮鑄造廠。清代的鑄炮技術主要有模具鑄造法與熟鐵鑄造法兩種。鴉片戰爭博物館收藏有一件清代鐵炮，炮身鑄有銘文“清道光二十三年廣東佛山鑄造”，前裝滑膛鐵炮，前弇后豐，鑄造工藝較粗糙，一側炮耳已殘，炮身其他的銘文已銹蝕不清。鐵炮是清代鴉片戰爭等中外交鋒的重要火器之一，從某種意義來說，鐵炮的制作技術的優劣直接影響了戰爭的勝負。

本次保護修復的深圳博物館藏清代鐵炮征集自三水市，炮身由5節合鑄而成，前弇后豐，底如覆笠，中部有一對耳軸。由于常年存放環境等原因，該鐵炮通體銹蝕，且銹蝕物疏松，符合廣東沿海地區出土鐵炮的銹蝕特征3。鐵炮炮膛殘留透明薄膜狀物體，應為前人修復封護痕跡，但所用材料已老化。木座上刻有大量人姓的印記，如“湯”，疑為作戰將士的名字，有待進一步的研究。

二、鐵炮的科學分析

（一）鐵炮本體及銹蝕物的顯微觀察

首先，選取鐵炮炮膛和炮尾部位銹蝕物，制備樣品，觀察銹蝕物截面顯微結構如下。

圖1 炮膛銹蝕物截面顯微照片

圖2 炮膛銹蝕物截面顯微照片

由顯微照片可知，木座鐵炮表面布滿大量紅色顆粒狀銹蝕物，排列緊密，觀察銹蝕物樣品斷面可以看到，一側由若干層依次排布，分層明顯，緊挨著的另一層未見分層，而是夾雜大量透明云母狀固體，可能是海鹽等結晶物質。

（二）鐵炮本體及銹蝕物X射線熒光光譜分析

光譜分析采用Niton xl3t950型號攜式X-射線熒光能譜分析儀，對木座鐵炮炮膛和耳軸位置進行成分分析，位置示意圖如下。

測試結果見下表。由分析結果可知，該鐵炮銹蝕物中含有Cl，這就涉及到脫鹽的問題。除含有不穩定鐵銹之外，還含有一定的礦物成分如硅、鈣、鎂、鉀離子等，在進行表面清理時也需要去除。

（三）鐵炮銹蝕物定性分析

圖3 炮膛

圖4 耳軸

氯化物是鐵器銹蝕的主要因素之一，它會大大加速鐵器的腐蝕過程4。通過硝酸銀定性分析，可以判斷該鐵炮銹蝕物中是否有氯化物存在。若有，則必須進行脫鹽處理。將炮膛和炮尾部位鐵銹分別置于試管中，滴入硝酸溶解，然后過濾，對澄清的溶液先滴加硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，觀察有無沉淀生成。

表1 木座鐵炮元素分析結果

圖5 硝酸銀滴定實驗

圖5中左一為硝酸-硝酸銀對比試樣，中間和右一分別為炮膛和炮尾銹蝕物試樣?？梢钥吹侥咀F炮銹蝕物試樣產生一定量的白色沉淀，說明樣品中含氯離子，結合X射線熒光能譜分析也檢測出一定的氯成分，占有一定比重，不可忽視，因此木座鐵炮需要做脫鹽處理。

（四）鐵炮X射線探傷分析

為了了解鐵炮與木座的連接方式，以及鐵炮的完殘程度和鐵銹掩蓋下的可能存在的裂紋，利用YXLON MG226/4.5X型號射線機對相關部位拍攝X光片。

根據X射線光片顯示結果，鐵炮的完整程度良好，結構完整，未見裂縫及殘缺。木座內有一根鐵桿貫穿其中，將金屬部位與木座緊密鉚合，該鐵桿未見裂縫，結構完整。木座表面有大量鐵銹粘結，結合 X光片，可以看出榫卯結構 堅固。鐵炮木座上金屬部件周圍的鐵銹不影響金屬部位與木座的連接強度，另基于需要對木座上字跡保護的原則，無需完全去除木座上的鐵銹。

圖6 鐵炮X光片1

圖7 鐵炮X光片2

圖8 鐵炮木座X光片

三、木座鐵炮的修復

（一）科學修復方案的制定

在保護修復工作進行之前，需先搜集與器物相關的歷史資料，從各個角度拍攝器物照片，并繪制病害圖，結合檢測分析結果，制定科學的文物修復方案5。

（二）修復工具及化學藥品

木座鐵炮保護修復所需的設備、工具和保護修復材料詳見表2 。

表2 鐵炮保護修復所用設備、工具和材料

（三）表面清理與除銹

為了提升鐵炮脫鹽效率和封護劑的使用效率，應盡量去除鐵器的疏松銹層，包括土垢、有機污染物及前期保護與修復殘留的附著物。

操作應以機械方法為主，用竹刀、手術刀等工具，用百潔布等材料清除表面附著的土垢、浮銹等，對基體脆弱處，應在放大鏡或顯微鏡下操作。對基體較堅固的部位用噴砂機除銹，但是需要先在隱蔽處進行試驗。經驗證，噴砂機氣壓調至合適的數值，除銹效率非常高，并且除銹效果很好，色澤自然。木座鐵炮有前人封護材料的痕跡，使用對文物基體無影響的有機溶劑如酒精、乙酸乙酯等去除。

（四）鐵炮的脫鹽

鐵器出土或出水后，主要是以氯化物為主的鹽類繼續腐蝕殘留的鐵器，并伴隨著開裂和分層剝落產生新的腐蝕，在短時間內造成永久的破壞6。因此，需要先對含氯化物的鐵器要進行脫鹽處理。

本尊鐵炮銹蝕物中含氯，必須經脫鹽除氯。根據現有的場地、器物大小等因素，也基于對文物安全性的考慮，本次修復選擇傳統的紙敷脫鹽法。將鐵炮清洗干凈后，用宣紙浸透蒸餾水包裹在鐵炮全身，通過鹽析作用使器物上的氯轉移、吸附到宣紙上。待宣紙干透后，再用新的宣紙浸透蒸餾水包裹在器物全身，循環操作數次。每次操作完成后，將干透的宣紙浸泡在純凈水中一天，過濾，再用硝酸銀滴定法檢測是否仍存在氯離子，直至溶液沒有白色沉淀產生。經驗證，浸泡宣紙后的溶液在初期可以檢測到氯離子的存在。經多次操作，白色沉淀越來越淡，最后溶液趨于澄清。此次修復的鐵炮先后進行了二十八次操作。出于環境保護的考慮，脫鹽用宣紙浸泡后的廢水經清水稀釋后再排放，確保達到國家污水排放標準7。

（五）緩蝕與封護

經過試驗對比，采用3%苯并三氮唑-乙醇溶液作為緩蝕劑，分兩次涂刷于器物表面，每遍間隔24小時。第二遍與第一遍刷涂方向垂直，力求緩蝕形成的膜層厚度均勻一致。刷子在使用前應先去除脫落的刷毛，然后用溶解緩蝕劑所用的溶劑潤濕，刷涂時應避免回流現象。

經過緩蝕處理的鐵器文物，在保存條件不佳的情況下，還會有被腐蝕的可能，因此還需進行封護處理8。經過篩選，選用2%Paraloid B72乙酸丁酯溶液對緩蝕處理后的鐵炮進行封護處理。操作應在通風櫥中進行，用軟毛刷涂于器物表面一遍，自然干燥后取出。

另外，對于鐵炮木座開裂的現狀，考慮到環境對木質的影響，對木座采用物理加固的方法，即用寬鐵皮箍緊木座，防止更大的變形。因木座上有重要歷史字跡需要保護，對相關部位進行了真空充氮消殺處理。修復前后對比如下圖所示。

圖9 修復前照片（整體）

圖10 修復前照片（局部）

四、結果與討論

保護修復過程必須遵循不改變文物原狀、真實性、最小干預以及可識別與整體協調相結合等文物保護的基本原則9。此次修復的木座鐵炮由鐵質部分和木質部分構成，在保護修復前進行了保存狀況和病害調查、給予實驗室編號、拍照和文字記錄工作，并進行了顯微觀察、X射線探傷等無損分析，同時提取了銹蝕物樣品進行了硝酸銀定性檢測和X射線熒光能譜分析。根據不同質地部位的病害，對鐵質部位實施了表面清理、除銹、脫鹽、緩蝕、封護等保護修復技術處理；對木質部位實施了物理加固、消殺等保護修復技術處理，做到對癥下藥，兩種質地部位的保護修復處理互不干擾。修復后的鐵炮形態穩定、色澤協調，取得了較為理想的效果。修復過程遵循科學檢測分析、X光片技術的應用以及多質地文物的保護修復思路，也為其它鐵質文物的修復提供了借鑒。

圖11 修復后照片（整體）

圖12 修復后照片（局部）

注釋：

1 任寧云.曲靖新發現古代鐵炮[J].四川文物，1993（4）:73-72.

2 王福諄.“我國古代大型鐵鑄文物”系列文章之十一古代大鐵炮[J].鑄造設備研究，2008（3）:46-49.

3 毛維佳 吳海濤 劉成. 沿海地區出土鐵炮銹蝕與現場保護初探[J].神州旬刊, 2013（30）:47-48.

4 王蕙貞 朱虹 宋迪生等. 秦漢鐵器銹蝕機理探討及保護方法研究[J].文物保護與考古科學,2003（1）:7-11.

5 凌雪.一件西周青銅壺的科學分析與保護修復[J].寶雞文理學院學報(自然科學版)，2007（4）:303-307.

6 齊迎萍.鐵器文物腐蝕與保護的研究現狀[J].中原文物，2008（5）：94-96.

7 王建平 韓英 張月玲等.鐵質文物脫鹽處理廢水中的污染物檢測[J].文物保護與考古科學，2011（2）:49-53.

8 潘路.博物館青銅文物保護技術手冊[M].北京：文物出版社，2014.

9 侯衛東.文物保護原則與方法論淺議[J].中國文物報，1995（6）:71-76.