鐵質文物的腐蝕

    人類對鐵的冶煉技術應用，使人類完成了由青銅器時代向鐵器時代的轉變，也加速了人類社會由奴隸社會向封建社會轉變的歷史進程。我國的許多地方都保存于古代大型鐵質文物，如滄州的鐵獅子，廣州的虎門大炮等等。由于鐵的化學性質活潑，大部分鐵質文物都受到了不同程度的腐蝕。圖“唐朝時期的錢繆鐵券”展示了唐代的鐵券，從圖中可以看出，鐵券表面的腐蝕情況是非常嚴重的。圖“明代的三寶公鐵矛”展示了明代的鐵矛，其表面也存在較大程度的腐蝕。

唐朝時期的錢繆鐵券

明代的三寶公鐵矛

    鐵的腐蝕機理很復雜，一般來說，是電化學、化學、細菌腐蝕的綜合結果。鐵器在土壤中，收到酸、堿、鹽的影響，特別是收到潮濕環境中水及氧的水合和氧化作用，表面會產生化學反應，進而導致銹蝕：

    2Fe+O 2 +H 2 O → 2Fe（OH） 2

    Fe（OH） 2 這種腐蝕產物，還會因為所處環境的不同、腐蝕時間的延續而生成其他不同的鐵的氧化物。

    舉例來說，氯化物與鐵器會形成氯化腐蝕產物：

    Fe+3Cl - → FeCl 3 +3e（在水的作用下）

    而 FeCl 3 會進一步和水反應，形成氫氧化鐵和鹽酸 :

    FeCl 3 +H 2 O → Fe（OH） 3 +3HCl

    而鹽酸又會繼續和鐵反應，生成新的三氯化鐵：

    2Fe+6HCl → FeCl 3 +3H 2

    我們發現，與青銅器類似，這里面氯離子在酸性環境下，也會使鐵的腐蝕循環地進行，從而導致鐵器的徹底損壞。

    另外，鐵器在潮濕環境下如果遇到硫酸鹽、硫化物，也會受到嚴重的腐蝕破壞，產生硫化鐵、硫酸鐵等腐蝕產物。

    鐵器文物的緩蝕劑保護

    出土鐵器文物保存不好是個普遍的問題。鐵是較活潑的金屬，在大氣環境中的腐蝕速度較大，加上必須嚴格遵守“不改變文物原狀的原則”，使得鐵器文物保護的難度變高。近年來隨著對近代工業文物保護的重視，在對鐵器文物腐蝕過程的分析和保護機理的探討的基礎上，鐵器文物保護的研究工作開始活躍起來，取得了一些重要進展。

    華東理工大學和上海博物館發展了一種新的系統的鐵器文物緩蝕保護方法，對鐵器文物采用脫鹽清洗→銹層穩定轉化→鈍化封閉→表面疏水化防銹封存等工藝組成的系統處理，明顯抑制了鐵器文物的大氣腐蝕。用該系統處理鐵器文物前后的對比，如圖“用文物緩蝕劑處理的古鐵鐘”所示。

用文物緩蝕劑處理的古鐵鐘

    中國文化遺產研究院承擔“十一五”國家科技支撐計劃課題“鐵質文物綜合保護技術研究”，總結了中國古代大型鐵質文物的材質和制作工藝，研究了鐵質文物腐蝕產物與環境的關系；研發出鐵質文物除銹、脫鹽、緩蝕和封護的新材料與新工藝，取得了一系列具有自主知識產權的研究成果，形成了室外鐵質文物保護綜合技術并進行應用示范，提出了室外大型鐵質文物概念性保護方案。

 （本文內容摘選自：中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”重大咨詢項目 文物腐蝕損失調查報告）