铁质文物的腐蚀

  人类对铁的冶炼技术应用，使人类完成了由青铜器时代向铁器时代的转变，也加速了人类社会由奴隶社会向封建社会转变的历史进程。我国的许多地方都保存于古代大型铁质文物，如沧州的铁狮子，广州的虎门大炮等等。由于铁的化学性质活泼，大部分铁质文物都受到了不同程度的腐蚀。图“唐朝时期的钱缪铁券”展示了唐代的铁券，从图中可以看出，铁券表面的腐蚀情况是非常严重的。图“明代的三宝公铁矛”展示了明代的铁矛，其表面也存在较大程度的腐蚀。

唐朝时期的钱缪铁券

明代的三宝公铁矛

  铁的腐蚀机理很复杂，一般来说，是电化学、化学、细菌腐蚀的综合结果。铁器在土壤中，收到酸、碱、盐的影响，特别是收到潮湿环境中水及氧的水合和氧化作用，表面会产生化学反应，进而导致锈蚀：

  2Fe+O 2 +H 2 O → 2Fe（OH） 2

  Fe（OH） 2 这种腐蚀产物，还会因为所处环境的不同、腐蚀时间的延续而生成其他不同的铁的氧化物。

  举例来说，氯化物与铁器会形成氯化腐蚀产物：

  Fe+3Cl - → FeCl 3 +3e（在水的作用下）

  而 FeCl 3 会进一步和水反应，形成氢氧化铁和盐酸 :

  FeCl 3 +H 2 O → Fe（OH） 3 +3HCl

  而盐酸又会继续和铁反应，生成新的三氯化铁：

  2Fe+6HCl → FeCl 3 +3H 2

  我们发现，与青铜器类似，这里面氯离子在酸性环境下，也会使铁的腐蚀循环地进行，从而导致铁器的彻底损坏。

  另外，铁器在潮湿环境下如果遇到硫酸盐、硫化物，也会受到严重的腐蚀破坏，产生硫化铁、硫酸铁等腐蚀产物。

  铁器文物的缓蚀剂保护

  出土铁器文物保存不好是个普遍的问题。铁是较活泼的金属，在大气环境中的腐蚀速度较大，加上必须严格遵守“不改变文物原状的原则”，使得铁器文物保护的难度变高。近年来随着对近代工业文物保护的重视，在对铁器文物腐蚀过程的分析和保护机理的探讨的基础上，铁器文物保护的研究工作开始活跃起来，取得了一些重要进展。

  华东理工大学和上海博物馆发展了一种新的系统的铁器文物缓蚀保护方法，对铁器文物采用脱盐清洗→锈层稳定转化→钝化封闭→表面疏水化防锈封存等工艺组成的系统处理，明显抑制了铁器文物的大气腐蚀。用该系统处理铁器文物前后的对比，如图“用文物缓蚀剂处理的古铁钟”所示。

用文物缓蚀剂处理的古铁钟

  中国文化遗产研究院承担“十一五”国家科技支撑计划课题“铁质文物综合保护技术研究”，总结了中国古代大型铁质文物的材质和制作工艺，研究了铁质文物腐蚀产物与环境的关系；研发出铁质文物除锈、脱盐、缓蚀和封护的新材料与新工艺，取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，形成了室外铁质文物保护综合技术并进行应用示范，提出了室外大型铁质文物概念性保护方案。

 （本文内容摘选自：中国工程院“我国腐蚀状况及控制战略研究”重大咨询项目 文物腐蚀损失调查报告）