淺談晉祠博物館鐵鐘的保護和修復(fù)

□李 娜 郭 建

淺談晉祠博物館鐵鐘的保護和修復(fù)

□李 娜 郭 建

晉祠，是集中國古代祠祀建筑、園林、雕塑、壁畫、碑刻藝術(shù)為一體的珍貴的歷史文化遺產(chǎn)，有宋、元、明、清時期的各式建筑100余座，附屬鐵人、鐵鐘、鐵獅及鐵爐等大型鐵器文物是晉祠風(fēng)景名勝區(qū)重要的文物組成。本文通過對晉祠博物館內(nèi)苗裔堂、西湖、鐘樓三座鐵鐘成分及銹蝕檢測分析，進一步了解鐵鐘病害成因，有針對性對鐵鐘進行保護修復(fù)。本文以3座鐵鐘為例，淺談鐵鐘保護修復(fù)時的一些見解。

鐵鐘 檢測 病害成因 保護修復(fù)

晉祠博物館是一處蜚聲中外的風(fēng)景名勝區(qū)。其文化遺產(chǎn)價值獨特，是中國現(xiàn)存最早的皇家園林，晉國的宗祠；是中國古代建筑藝術(shù)的集約載體，附屬彩塑、壁畫、碑碣均為國寶；是三晉歷史文脈的綜合載體，晉文化系統(tǒng)上溯西周封唐建晉至盛唐肇創(chuàng)文脈傳承的實證孤例。鐵人、鐵鐘、鐵獅及鐵爐等大型鐵器文物是晉祠風(fēng)景名勝區(qū)重要的文物組成，對促進山西文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，繁榮地方經(jīng)濟有著不可替代的作用。2015年晉祠博物館委托山西博物院文保中心對這批鐵質(zhì)文物進行保護修復(fù)。本文以3座鐵鐘為例，淺談鐵鐘保護修復(fù)時的一些見解。

一、病害調(diào)查

（一）苗裔堂鐵鐘

鐵鐘展示于苗裔堂屋檐下，從身體范痕可以看出整個鐵鐘由合范一次鑄造成型。

（1）保存現(xiàn)狀及病害：

A.銹蝕病害：通體輕微銹蝕，局部嚴重銹蝕，局部有表面硬結(jié)物。

B.缺損病害：一鐘瓣有裂紋30cm。

（2）檢測分析結(jié)果：

① 經(jīng)便攜式X射線熒光合金分析儀（XRF）于鐘體黑色氧化處檢測，鐵質(zhì)主要成分為：Fe∶96.703，Co∶0.885，Ni∶0.504，Cu∶0.449 左右。

② 拉曼檢測（表1）：

③ 金相分析（表2）：

在鐘體底部邊緣圓圈內(nèi)銹蝕處提取的樣品，經(jīng)硝酸銀滴定法檢測發(fā)現(xiàn)銹蝕處含有氯離子。

以上檢測內(nèi)容為除銹及脫鹽提供了科學(xué)依據(jù)。

表1 苗裔堂鐵鐘拉曼檢測表

表1 苗裔堂鐵鐘拉曼檢測表

表2 苗裔堂鐵鐘金相分析表

（3）分析與討論：

根據(jù)以上分析研究，這座鐵鐘內(nèi)側(cè)銹蝕病害嚴重，鐘體表面土垢，銹蝕覆蓋物較少，裂紋若經(jīng)雨雪之水倒灌冷凍，裂縫就會有蔓延趨勢，需盡快進行保護性修復(fù)（圖一）。除了去銹、裂隙的保護修復(fù)，拉曼檢測、硝酸銀滴定表明器物需要進行脫鹽、除銹處理。

（二）西湖鐵鐘

這座鐘保存在西湖鐘樓內(nèi)，從身體范痕可以看出整個鐵鐘由合范一次鑄造成型。

圖一 苗裔堂鐵鐘銹蝕和裂隙

（1）保存現(xiàn)狀及病害為：

A.缺損病害：鐘花邊狀缺失3處。

B.銹蝕病害：通體嚴重銹蝕，局部有表面硬結(jié)物，尤其鐘內(nèi)側(cè)呈層狀銹蝕脫落。

（2）檢測分析結(jié)果：

① 經(jīng)便攜式X射線熒光合金分析儀（XRF）于鐘下端邊緣處檢測，鐵質(zhì)主要成分為：Fe∶96.971，Ni∶0.514，Cu∶0.371，Cr∶0.110。

② 經(jīng)拉曼檢測（表3）：

表3 西湖鐵鐘拉曼分析表

圖二 土黃色塊狀銹蝕顯微圖及分析圖譜

圖三 淺黃色銹蝕顯微圖及分析圖譜

結(jié)論：所檢測的兩處銹蝕均為無害銹。表面有土垢，銘文及紋飾被銹蝕覆蓋，鐘體部分缺失，影響了藝術(shù)欣賞及掩蓋了一定的歷史信息，器物表面及內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了有害銹，且有蔓延趨勢，需盡快進行保護性修復(fù)。

（4）病害照片如下（圖四）：

圖四 西湖鐵鐘缺失、表面硬結(jié)物和層狀剝落

表4 西湖鐵鐘金相分析表

④在鐘下端邊緣銹蝕處提取的樣品，經(jīng)硝酸銀滴定法檢測發(fā)現(xiàn)銹蝕處氯離子含量較大。見圖二、圖三：

以上檢測內(nèi)容為補配缺塊、除銹及脫鹽提供了科學(xué)依據(jù)。

（3）分析與討論

根據(jù)以上分析研究，這座鐵鐘損壞嚴重，鐘體

（三）鐘樓古鐘

這座鐘保存在金人臺西北角鐘樓內(nèi)，從身體范痕可以看出整個鐵鐘由合范一次鑄造成型。

（1）保存現(xiàn)狀及病害：

銹蝕病害：通體嚴重銹蝕，有層狀堆積，鐘體有多處表面硬結(jié)物，鐘體內(nèi)側(cè)嚴重銹蝕。

（2）檢測分析結(jié)果：

① 經(jīng)便攜式X射線熒光合金分析儀（XRF）于鐘底沿平滑處檢測，鐵質(zhì)主要成分為Fe∶96.061，Cu∶0.448，Co∶0.885，Pb∶0.019，Ni∶0.504。

② 拉曼檢測：（表5）

③在鐘內(nèi)側(cè)邊緣銹蝕處提取的樣品，經(jīng)硝酸銀滴定法檢測發(fā)現(xiàn)銹蝕處氯離子含量較大。

以上檢測內(nèi)容為補配缺塊、除銹及脫鹽提供了科學(xué)依據(jù)。

（3）分析與討論

根據(jù)以上分析研究，這座鐵鐘銹蝕嚴重，鐘體表面有土垢，銘文及紋飾被銹蝕覆蓋，影響了藝術(shù)欣賞及掩蓋了一定的歷史信息，器物表面出現(xiàn)了有害銹，且有蔓延趨勢，需盡快進行保護性修復(fù)。從以上檢測內(nèi)容可以看出，拉曼檢測、硝酸銀滴定均證明了有害銹及氯離子的存在，需對這件鐵鐘進行去銹脫鹽處理（圖五、圖六）。

表5 鐘樓古鐘拉曼分析表

圖五 鐘樓古鐘紅褐色銹蝕顯微圖及分析圖譜

圖六 鐘樓古鐘黃色粉狀銹蝕顯微圖及分析圖譜

（4）病害照片如下：（圖七）

圖七 鐘樓古鐘表面硬結(jié)物和孔洞

二、保護修復(fù)技術(shù)路線

（1）對所修復(fù)保護文物進行拍照、基本信息記錄、保存現(xiàn)狀調(diào)查、繪制病害圖。充分利用先進的的科學(xué)檢測儀器，對所保護修復(fù)的器物進行X-無損探傷、X-熒光成分分析等科學(xué)分析后、確定保護修復(fù)方法，制定切實可行的保護修復(fù)方案。

（2）把篩選的保護修復(fù)材料在相同成份鐵塊上進行實驗性使用，將實驗塊在鹽霧試驗箱、人工氣候箱中進行抗老化、抗腐蝕實驗，在去離子水中進行脫氯離子效果實驗，用以確定所使用材料在本鐵器文物上使用的可靠性。

（3）根據(jù)保護修復(fù)方案采用機械法清理器物表面銹蝕；根據(jù)分析檢測結(jié)果采用相應(yīng)的機械法和溶劑法去除表面污染物、部分銹蝕及歷史保護修復(fù)殘留物；根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，采用物理、化學(xué)法脫鹽；用去離子水進行殘留物清洗；采用紅外燈、熱風(fēng)槍等措施及時保持器物干燥；采用環(huán)保試劑對器物進行緩蝕處理；選擇相同材質(zhì)對器物進行修補及加固；最后進行表面封護及表面做舊，完成修復(fù)保護、編寫保護修復(fù)報告。

三、保護修復(fù)實施

（1）苗裔堂鐵鐘（圖八）

圖八 苗裔堂鐵鐘

通體銹蝕，通體有多處局部嚴重銹蝕，局部有表面硬結(jié)物，一鐘瓣有裂紋30cm。

擬采取的保護修復(fù)方法∶

A、清理

擬用手術(shù)刀、銅絲刷及毛刷清理器體上的浮銹。

B、去銹

擬用的各種機械有牙科鉆機、小型電鉆、手術(shù)刀、各種鋼絲、銅絲及鬃毛刷、各種刻刀及刮刀、各號鋼錘、各號砂紙、酒精燈、紅外燈、熱風(fēng)槍、鋼銼及木銼、超聲波潔牙機、砂輪機及角磨機。用牙科鉆、超聲波潔牙機、刻刀及各種刷對鐵鐘身體內(nèi)外銹蝕進行去除，去除不干凈的銹蝕可用5%草酸水溶液+脫脂棉涂敷去除殘留銹蝕，時間和次數(shù)根據(jù)銹蝕程度而定。需經(jīng)過多次涂敷及清洗，達到去銹效果為止。配制草酸溶液的水應(yīng)為去離子水。

C、脫鹽

經(jīng)科學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)此件鐵鐘銹蝕處存在氯離子，需脫鹽處理，脫鹽采用涂敷脫鹽法，分為以下4個步驟：

a、復(fù)配紙漿：將吸水性較好的生宣紙、濾紙或吸墨紙撕成碎塊，浸入一定體積去離子水中，水量的多少以浸沒紙張為宜。將去離子水用0.2%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH至9左右，加熱攪拌使其成為均勻細膩的糊狀紙漿，然后按照比例將膨脹土：面粉：宣紙=2∶1∶1進行調(diào)和，調(diào)和結(jié)束后即可進行涂敷。

b、涂敷：將復(fù)配紙漿用刷子等均勻地涂敷到需要處理的器物表面，然后用保鮮膜等進行密封，防止其揮發(fā)太快。

c、檢測：每次更換涂敷物時可以用硝酸銀滴定法檢測舊的涂敷物中氯離子的含量，以確定脫鹽效果，直至達到脫鹽要求為止。

d、用去離子水對整個器物進行清洗，保證器物表面干凈。

D、在整個保護過程中，用紅外燈、熱風(fēng)槍等措施隨時保證處理后的器物干燥。

E、緩蝕

器物表面清潔后，趁濕用3%單寧酸（與80%-85%的磷酸混合）溶液連續(xù)刷涂四次，充分干燥后，用鋼絲刷除去疏松鐵銹，重復(fù)涂刷操作，之后用硬毛刷蘸取未加磷酸的單寧酸溶液再重復(fù)涂刷四次。延長緩蝕劑作用時間可以大大提升緩蝕效果，為此可以增多緩蝕的次數(shù)。

F、加固及修補

用液體環(huán)氧樹脂膠進行灌封粘接；粘接凝固后對表面進行修整，已達到整體協(xié)調(diào)。

G、封護

鐵鐘長期展示在室外，我們選擇水基防銹涂料VpC1383作為底漆，以氟碳涂料作為面漆的復(fù)合涂層進行鐵鐘表面封護。

首先對鐵鐘表面進行清潔，然后制作涂覆溶液，在不顯眼位置進行封護試驗，達到滿意效果后，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)用毛刷進行整體涂覆封護。

H、表面做舊

用礦石色顏料進行接縫處理，達到與周圍鐵質(zhì)美學(xué)觀感一致。

（2）西湖鐵鐘（圖九）

鐘瓣缺失3瓣，大面積嚴重銹蝕，局部有表面硬結(jié)物尤其鐘內(nèi)側(cè)銹蝕呈層狀脫落。

采取的保護修復(fù)方法∶

A、清理

擬用手術(shù)刀、銅絲刷及毛刷清理器物身體上的浮銹。

圖九 西湖鐵鐘

B、去銹

擬用的各種機械有牙科鉆機、小型電鉆等（同前）。首先用牙科鉆、噴砂機、超聲波潔牙機、刻刀及各種刷身體內(nèi)外銹蝕進行去除，去除不干凈的銹蝕可用5%草酸水溶液+脫脂棉涂敷去除殘留銹蝕，時間和次數(shù)根據(jù)銹蝕程度而定。需經(jīng)過多次涂敷及清洗，達到去銹效果為止。配制草酸溶液的水應(yīng)為去離子水。

C、脫鹽

經(jīng)科學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)此件鐵鐘銹蝕處存在氯離子，需脫鹽處理，脫鹽采用涂敷脫鹽法，分為以下4個步驟：

a、復(fù)配紙漿：將吸水性較好的生宣紙、濾紙或吸墨紙撕成碎塊，浸入一定體積去離子水中，水量的多少以浸沒紙張為宜。將去離子水用0.2%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH至9左右，加熱攪拌使其成為均勻細膩的糊狀紙漿，然后按照比例將膨脹土：面粉：宣紙=2∶1∶1進行調(diào)和，調(diào)和結(jié)束后即可進行涂敷。

b、涂敷：將復(fù)配紙漿用刷子等均勻的涂敷到需要處理的器物表面，然后用保鮮膜等進行密封，防止其揮發(fā)太快。

c、檢測：每次更換涂敷物時可以用硝酸銀滴定法檢測舊的涂敷物中氯離子的含量，以確定脫鹽效果，直至達到脫鹽要求為止。

d、用去離子水對整個器物進行清洗，保證器物表面干凈。

D、在整個保護過程中，用紅外燈、熱風(fēng)槍等措施隨時保證處理后的器物干燥。

E、緩蝕

緩蝕過程同上。

F、加固及修補

第一，對缺失的鐘瓣，采取翻制模具，制作蠟型，熔煉相同材質(zhì)鑄鐵鑄造缺失部件。

第二，拼對；鑄造出的缺失部件經(jīng)打磨拼對，保證與原缺失處拼接協(xié)調(diào)一致，

第三，用環(huán)氧樹脂膠進行粘接；脫落的鐘瓣因體積大，且厚重，粘接時需加鉚釘固定補配的缺塊。

第四，粘接凝固后對表面進行修整，已達到整體協(xié)調(diào)。

G、封護

封護過程同上。

H、表面做舊

對配補的部位用化學(xué)及人工氧化法進行鐵質(zhì)黑褐色處理，用礦石色顏料進行接縫處理，達到與周圍鐵質(zhì)美學(xué)觀感一致。

（3）鐘樓鐵鐘（圖一〇）

通體大面積嚴重銹蝕，有層狀堆積，鐘體有多處表面硬結(jié)物，鐘體內(nèi)側(cè)大面積嚴重銹蝕。

采取的保護修復(fù)方法∶

A、清理

擬用手術(shù)刀、銅絲刷及毛刷清理器物身體上的浮銹。

B、去銹

擬用的各種機械有牙科鉆機、噴砂機等（同前）。用牙科鉆、噴砂機、超聲波潔牙機、刻刀及各種刷對鐵鐘身體內(nèi)外銹蝕、硬結(jié)物進行去除，去除不干凈的銹蝕可用5%草酸水溶液+脫脂棉涂敷去除殘留銹蝕，時間和次數(shù)根據(jù)銹蝕程度而定。需經(jīng)過多次涂敷及清洗，達到去銹效果為止。配制草酸溶液的水應(yīng)為去離子水。

C、脫鹽

經(jīng)科學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)此件鐵鐘銹蝕處存在氯離子，需脫鹽處理，脫鹽采用涂敷脫鹽法，分為以下4個步驟：

圖一〇 鐘樓鐵鐘

a、復(fù)配紙漿：將吸水性較好的生宣紙、濾紙或吸墨紙撕成碎塊，浸入一定體積去離子水中，水量的多少以浸沒紙張為宜。將去離子水用0.2%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH至9左右，加熱攪拌使其成為均勻細膩的糊狀紙漿，然后按照比例將膨脹土：面粉：宣紙=2∶1∶1進行調(diào)和，調(diào)和結(jié)束后即可進行涂敷。

b、涂敷：將復(fù)配紙漿用刷子等均勻的涂敷到需要處理的器物表面，然后用保鮮膜等進行密封，防止其揮發(fā)太快。

c、檢測：每次更換涂敷物時可以用硝酸銀滴定法檢測舊的涂敷物中氯離子的含量，以確定脫鹽效果，直至達到脫鹽要求為止。

d、用去離子水對整個器物進行清洗，保證器物表面干凈。

D、在整個保護過程中，用紅外燈、熱風(fēng)槍等措施隨時保證處理后的器物干燥。

E、緩蝕

緩蝕過程同上。

F、加固及修補

此件鐵鐘比較完整，除銹蝕嚴重需去銹脫鹽外，不需要加固配補。

G、封護

封護過程同上。

四、小 結(jié)

晉祠地處太原西南角，位于東經(jīng)111°30′至113°09′和北緯 37°27′至 38°25′之間。坐落于海拔800米的汾河河谷平原上。

太原屬北溫帶大陸性氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑。年平均降雨量456毫米，年平均氣溫9.5℃，夏季最高氣溫39℃，冬季最低氣溫-29℃，全年日照時數(shù)平均2808小時，無霜期年均202天。據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測資料表明，太原范圍內(nèi)大部分地區(qū)發(fā)生過不同程度的酸雨，PH值最低為3.9，鐵鐘處于這樣的環(huán)境中亟待保護修復(fù)。

晉祠博物館的這3座鐵鐘，大鐘高達2.2米，小鐘也高達1米。西湖鐵鐘鑄造于金天德五年，苗裔堂鐵鐘鑄造于明代永樂年，鐘體均鑄有紀(jì)年銘文，對研究當(dāng)時的社會生活、文化藝術(shù)有特別重要的意義。鑄造采用泥范分塊組合外范法，這樣大型的鑄件，接縫均相當(dāng)平整，沒有發(fā)現(xiàn)鑄造夾層，可見屬于一次鑄成，足以說明當(dāng)時的熔煉冶鐵技術(shù)相當(dāng)先進，鐵鐘成分Fe、Co為主，估計明代工匠認為鐵鐘是懸掛于鐘樓之內(nèi)，防腐蝕考慮較少，造成現(xiàn)在鐵鐘腐蝕都較為嚴重。鐵質(zhì)文物特別是放置于室外的鐵質(zhì)文物由于自身的材質(zhì)特殊性，極易遭到腐蝕破壞，所以保護修復(fù)的完成并不意味著可以一勞永逸，需要定期進行保養(yǎng)維護。

（作者工作單位：李娜，太原市晉祠博物館；郭建，山西博物院）