晉祠金人臺(tái)鐵人保護(hù)修復(fù)研究

郝教信　李晉芳

摘 要：晉祠金人臺(tái)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(tái)鐵人共4尊，東北角一尊為民國(guó)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(jià)值極高，也體現(xiàn)了我國(guó)古代不同時(shí)代的冶鑄技術(shù)水平，為研究我國(guó)古代鐵器的科技生產(chǎn)、文化藝術(shù)及社會(huì)生活發(fā)展提供了重要的實(shí)物資料。

在漫長(zhǎng)的歷史過程中，因暴露于大氣環(huán)境中，鐵人本體產(chǎn)生了不同程度的銹蝕、裂隙、殘缺等問題。本文借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的保護(hù)修復(fù)理念，在對(duì)鐵人病害調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，分析了其病害原因，并對(duì)其進(jìn)行了科學(xué)的修復(fù)保護(hù)。

關(guān)鍵詞：病害調(diào)查；金屬文物；基體礦化；磷酸鈉

中圖分類號(hào)：TU986.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.128

1 鐵人病害調(diào)查

晉祠4尊鐵人病害調(diào)查的結(jié)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(tái)鐵人長(zhǎng)期露天展示，受到腐蝕性大氣環(huán)境的影響。同時(shí)，晉祠景區(qū)內(nèi)水系分布密集，也是鐵質(zhì)文物腐蝕的影響因素。此外，過去對(duì)鐵人采取水泥混合物補(bǔ)配的不當(dāng)修復(fù)措施，進(jìn)一步加劇了鐵人的破壞。具體數(shù)據(jù)和圖像如表1和圖1所示。

2 鐵人銹蝕產(chǎn)物分析

2.1 檢測(cè)儀器

采用法國(guó)HoRIBA公司XpLORA顯微拉曼儀，配備了3個(gè)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(cè)結(jié)果

拉曼檢測(cè)結(jié)果如表2所示。金人臺(tái)東北角鐵人裙擺內(nèi)壁的紅色銹蝕產(chǎn)物的拉曼光譜的主要特征峰為212.2/cm、275.4/cm、384.6/cm，與標(biāo)準(zhǔn)樣品Fe2O3的特征峰基本對(duì)應(yīng)。由此可知，該紅色銹蝕產(chǎn)物是Fe2O3；金人臺(tái)東南角鐵人斷臂內(nèi)側(cè)的紅色銹蝕產(chǎn)物，其主要特征峰為206.7/cm、273.1/cm、385.7/cm，與標(biāo)準(zhǔn)樣品Fe2O3的特征峰基本對(duì)應(yīng)，可知該紅色銹蝕產(chǎn)物為三氧化二鐵Fe2O3.

2.3 結(jié)果討論

鐵的銹蝕產(chǎn)物有多種，且都易產(chǎn)生變形。Fe2O3是一種常見的鐵質(zhì)文物銹蝕產(chǎn)物，本身性質(zhì)穩(wěn)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(huì)對(duì)文物本體產(chǎn)生物理作用，造成一定的破壞。

3 保護(hù)修復(fù)的材料及方法

文物的保護(hù)修復(fù)操作要確保本體安全和操作科學(xué)，因此，在實(shí)施修復(fù)操作前，需要對(duì)關(guān)鍵材料和工藝進(jìn)行前期試驗(yàn)。

3.1 去銹材料的篩選

3.1.1 化學(xué)法去銹試驗(yàn)

選擇化學(xué)性質(zhì)較溫和、易于把握去銹程度及時(shí)間、不對(duì)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(yàn)方法與步驟

試驗(yàn)步驟分為以下4步：①選擇待試驗(yàn)的器物（非文物），在其銹蝕嚴(yán)重的區(qū)域劃分出4個(gè)大小一致的試驗(yàn)塊；②在試驗(yàn)塊上分別貼敷脫脂棉后，每個(gè)試驗(yàn)塊上分別滴注質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的六偏磷酸鈉水溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的EDTA二鈉水溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的草酸水溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%檸檬酸水溶液，如圖2所示；③用保鮮膜封護(hù)脫脂棉表面，防止溶液揮發(fā)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(píng)價(jià)

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(dāng)貼敷物去除后，經(jīng)過清洗器表、清除浮銹，可以觀察到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的草酸去銹效果最為明顯，表面的結(jié)垢及層狀堆積銹蝕物已基本清除。

3.2 封護(hù)材料的篩選

3.2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟硅溶液。

3.2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)步驟分為以下5步：①在待試驗(yàn)的樣品表面劃分出5個(gè)7 cm×4 cm的試驗(yàn)塊，如圖4中的a，待不同試劑的試驗(yàn)；②對(duì)每個(gè)試驗(yàn)區(qū)域用毛刷分別刷涂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液，順序?yàn)橄人72，待B72干燥后在B72之上刷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液，前四個(gè)試塊的刷涂次數(shù)均為2次；③在試驗(yàn)塊未干燥之前，觀察各個(gè)試驗(yàn)塊的干燥時(shí)間及外觀變化；④在試驗(yàn)塊完全干燥后，觀察各個(gè)試驗(yàn)塊與封護(hù)前的外觀差異；⑤在封護(hù)完全干燥后的試驗(yàn)塊上分別噴灑自來水，觀察各個(gè)試驗(yàn)塊。

3.2.3 效果評(píng)價(jià)

由圖4可以觀察到，封護(hù)劑干燥速度依次為：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液。

圖5為各個(gè)試驗(yàn)塊徹底干燥后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%氟硅溶液試驗(yàn)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(fā)生，4個(gè)試塊顏色變化大小依次為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：2.5%的氟碳溶液試塊>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液試塊>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液試塊>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液試塊，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液試塊、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液試塊干燥后有眩光產(chǎn)生，質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液試塊、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的B72溶液試塊兩試塊表面水均勻分布，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液試塊水凝結(jié)成片，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液試塊、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液試塊兩試塊表面水凝結(jié)成滴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的水滑落到臺(tái)面上，說明氟硅封護(hù)劑的憎水性能良好。

由圖5中的c可見，1 h候后質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的氟碳溶液試塊、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液試塊表面有新的銹蝕物產(chǎn)生，其余三試塊表面無新的銹蝕產(chǎn)生。

3.2.4 結(jié)果討論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液封護(hù)效果較好。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的B72溶液作為底層封護(hù)劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅溶液可作為表層封護(hù)劑，兩種材料的特性相互結(jié)合，可以很好地隔絕文物與外界的水汽的接觸，達(dá)到封護(hù)的最佳效果。

4 晉祠金人臺(tái)鐵人的保護(hù)修復(fù)

根據(jù)對(duì)鐵人病害調(diào)查和前期材料及修復(fù)步驟的試驗(yàn)，對(duì)鐵人實(shí)施了以下修復(fù)程序：①水泥等原補(bǔ)配物的去除。用金剛砂切片在補(bǔ)配物表面切出邊長(zhǎng)約為1 cm，深度約為1.2 cm的網(wǎng)狀后，用刻刀、刨刃、錘子等敲去切割出的方塊，反復(fù)進(jìn)行，直至清理完成。②土垢清除。用噴壺反復(fù)噴灑去離子水或2A溶液待土垢完全軟化后，用刷子、手術(shù)刀、竹簽等去除，清洗結(jié)束后用熱風(fēng)槍烘干器。③鈣質(zhì)結(jié)垢等表面硬結(jié)物及層狀堆積銹蝕的去除。用牙科鉆、噴砂機(jī)、超聲波潔牙機(jī)、刻刀及各種硬刷對(duì)較為疏松銹蝕進(jìn)行去除。較為致密銹蝕可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的NaOH溶液中，加熱攪拌使其成為均勻細(xì)膩的糊狀紙漿，然后按2∶1∶1的比例將膨脹土、面粉、宣紙調(diào)和，將其均勻涂敷到待處理區(qū)域，用保鮮膜等進(jìn)行密封，直至脫鹽完成。⑤緩蝕。文物表面清潔后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的單寧酸（與80%～85%的磷酸混合）溶液，每隔30 min對(duì)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(fù)涂刷4次。⑥加固。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的B72乙酸乙酯對(duì)文物進(jìn)行常溫常壓噴涂滲透加固。干燥后對(duì)其表面用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的B72B72的乙酸乙酯溶液進(jìn)行噴涂，每次間隔2 h，重復(fù)5次。⑦裂縫黏結(jié)。將各個(gè)斷面銹蝕清理干凈后，用調(diào)配有礦物顏料，顏色與文物色調(diào)一致的CH-31型雙組份膠粘劑對(duì)斷裂塊及裂隙進(jìn)行拼接，做到對(duì)縫嚴(yán)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(duì)黏結(jié)部位進(jìn)行暫時(shí)固定；對(duì)黏結(jié)部位高于器體的多余膠粘劑用手術(shù)刀、牙科磨機(jī)去除，使粘接部位與周圍器體平整。⑧缺失補(bǔ)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(nèi)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?yàn)橹梗粚⑷嗪玫哪z體用力壓實(shí)至修補(bǔ)處，混合后的膠黏劑反應(yīng)較快，到2 min后會(huì)變得非常堅(jiān)硬；對(duì)固化后的補(bǔ)配處進(jìn)行打磨修整，使之與周圍形狀與厚度相銜接。

金人臺(tái)東北角鐵人頭部小面積缺失補(bǔ)配前、中、后照片如圖6所示。

對(duì)于缺失面積較大的修復(fù)而言，根據(jù)缺失處的輪廓形狀及紋飾，采用與器體成分相同的補(bǔ)鑄材料，翻制出了合適的補(bǔ)鑄塊，將補(bǔ)鑄塊用CH-31型雙組份膠粘劑、速成鋼等材料把補(bǔ)配塊與原器物進(jìn)行黏結(jié)。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(duì)斷裂缺失補(bǔ)缺，并進(jìn)行做舊處理。

在封護(hù)方面，用質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氟硅石油醚溶液進(jìn)行刷涂操作，刷涂次數(shù)均為1次。

晉祠金人臺(tái)4個(gè)鐵人的修復(fù)步驟如表3所示。

5 修復(fù)效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過修復(fù)的鐵人去除了病害因素，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基本達(dá)到“修舊如舊”，滿足了文物保存展示的要求。

6 結(jié)束語

鐵質(zhì)文物在自然條件下保存下來的數(shù)量較少，因此，鐵器的保護(hù)修復(fù)就顯得極其重要。在晉祠金人臺(tái)鐵人的保護(hù)修復(fù)中，吸取了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的修復(fù)思路和修復(fù)方法，遵循“最少干預(yù)”的原則，盡可能地保持了文物的歷史、美學(xué)和科學(xué)價(jià)值。

〔編輯：張思楠〕