清代木座鐵炮的保護(hù)修復(fù)研究

牛 飛

一、鐵炮的簡(jiǎn)介

鐵炮又稱(chēng)火炮，是中國(guó)古代一種重量和口徑都比較大的金屬管形射擊火器，可發(fā)射石彈、鐵彈以及爆炸彈等，大多配有專(zhuān)用的炮架或炮車(chē)1。自元朝以后,鐵炮開(kāi)始成為軍隊(duì)的重要裝備,主要用于攻城守塞。十六世紀(jì)初，歐洲火炮開(kāi)始傳入中國(guó)，明朝的鐵炮鑄造師對(duì)鐵炮進(jìn)行了精心的改良，其中影響較大的有佛朗機(jī)銃和紅夷炮。清朝前期，清政府為滿足統(tǒng)一全國(guó)及平定三藩叛亂等戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，又對(duì)火炮進(jìn)行改良，主要有三種類(lèi)型，即紅夷炮型、類(lèi)似佛朗機(jī)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(shù)主要有模具鑄造法與熟鐵鑄造法兩種。鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)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(cè)炮耳已殘，炮身其他的銘文已銹蝕不清。鐵炮是清代鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)等中外交鋒的重要火器之一，從某種意義來(lái)說(shuō)，鐵炮的制作技術(shù)的優(yōu)劣直接影響了戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)。

本次保護(hù)修復(fù)的深圳博物館藏清代鐵炮征集自三水市，炮身由5節(jié)合鑄而成，前弇后豐，底如覆笠，中部有一對(duì)耳軸。由于常年存放環(huán)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(qū)出土鐵炮的銹蝕特征3。鐵炮炮膛殘留透明薄膜狀物體，應(yīng)為前人修復(fù)封護(hù)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(zhàn)將士的名字，有待進(jìn)一步的研究。

二、鐵炮的科學(xué)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(jié)構(gòu)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(cè)由若干層依次排布，分層明顯，緊挨著的另一層未見(jiàn)分層，而是夾雜大量透明云母狀固體，可能是海鹽等結(jié)晶物質(zhì)。

（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(hào)攜式X-射線熒光能譜分析儀，對(duì)木座鐵炮炮膛和耳軸位置進(jìn)行成分分析，位置示意圖如下。

測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表。由分析結(jié)果可知，該鐵炮銹蝕物中含有Cl，這就涉及到脫鹽的問(wèn)題。除含有不穩(wěn)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(jìn)行表面清理時(shí)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(huì)大大加速鐵器的腐蝕過(guò)程4。通過(guò)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(jìn)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(guò)濾，對(duì)澄清的溶液先滴加硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，觀察有無(wú)沉淀生成。

表1 木座鐵炮元素分析結(jié)果

圖5 硝酸銀滴定實(shí)驗(yàn)

圖5中左一為硝酸-硝酸銀對(duì)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(chǎn)生一定量的白色沉淀，說(shuō)明樣品中含氯離子，結(jié)合X射線熒光能譜分析也檢測(cè)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(hào)射線機(jī)對(duì)相關(guān)部位拍攝X光片。

根據(jù)X射線光片顯示結(jié)果，鐵炮的完整程度良好，結(jié)構(gòu)完整，未見(jiàn)裂縫及殘缺。木座內(nèi)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(jiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)完整。木座表面有大量鐵銹粘結(jié)，結(jié)合 X光片，可以看出榫卯結(jié)構(gòu) 堅(jiān)固。鐵炮木座上金屬部件周?chē)蔫F銹不影響金屬部位與木座的連接強(qiáng)度，另基于需要對(duì)木座上字跡保護(hù)的原則，無(wú)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(fù)

（一）科學(xué)修復(fù)方案的制定

在保護(hù)修復(fù)工作進(jìn)行之前，需先搜集與器物相關(guān)的歷史資料，從各個(gè)角度拍攝器物照片，并繪制病害圖，結(jié)合檢測(cè)分析結(jié)果，制定科學(xué)的文物修復(fù)方案5。

（二）修復(fù)工具及化學(xué)藥品

木座鐵炮保護(hù)修復(fù)所需的設(shè)備、工具和保護(hù)修復(fù)材料詳見(jiàn)表2 。

表2 鐵炮保護(hù)修復(fù)所用設(shè)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(hù)劑的使用效率，應(yīng)盡量去除鐵器的疏松銹層，包括土垢、有機(jī)污染物及前期保護(hù)與修復(fù)殘留的附著物。

操作應(yīng)以機(jī)械方法為主，用竹刀、手術(shù)刀等工具，用百潔布等材料清除表面附著的土垢、浮銹等，對(duì)基體脆弱處，應(yīng)在放大鏡或顯微鏡下操作。對(duì)基體較堅(jiān)固的部位用噴砂機(jī)除銹，但是需要先在隱蔽處進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證，噴砂機(jī)氣壓調(diào)至合適的數(shù)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(hù)材料的痕跡，使用對(duì)文物基體無(wú)影響的有機(jī)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(lèi)繼續(xù)腐蝕殘留的鐵器，并伴隨著開(kāi)裂和分層剝落產(chǎn)生新的腐蝕，在短時(shí)間內(nèi)造成永久的破壞6。因此，需要先對(duì)含氯化物的鐵器要進(jìn)行脫鹽處理。

本尊鐵炮銹蝕物中含氯，必須經(jīng)脫鹽除氯。根據(jù)現(xiàn)有的場(chǎng)地、器物大小等因素，也基于對(duì)文物安全性的考慮，本次修復(fù)選擇傳統(tǒng)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(guò)鹽析作用使器物上的氯轉(zhuǎn)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(huán)操作數(shù)次。每次操作完成后，將干透的宣紙浸泡在純凈水中一天，過(guò)濾，再用硝酸銀滴定法檢測(cè)是否仍存在氯離子，直至溶液沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生。經(jīng)驗(yàn)證，浸泡宣紙后的溶液在初期可以檢測(cè)到氯離子的存在。經(jīng)多次操作，白色沉淀越來(lái)越淡，最后溶液趨于澄清。此次修復(fù)的鐵炮先后進(jìn)行了二十八次操作。出于環(huán)境保護(hù)的考慮，脫鹽用宣紙浸泡后的廢水經(jīng)清水稀釋后再排放，確保達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)7。

（五）緩蝕與封護(hù)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)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(shí)。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(yīng)先去除脫落的刷毛，然后用溶解緩蝕劑所用的溶劑潤(rùn)濕，刷涂時(shí)應(yīng)避免回流現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)緩蝕處理的鐵器文物，在保存條件不佳的情況下，還會(huì)有被腐蝕的可能，因此還需進(jìn)行封護(hù)處理8。經(jīng)過(guò)篩選，選用2%Paraloid B72乙酸丁酯溶液對(duì)緩蝕處理后的鐵炮進(jìn)行封護(hù)處理。操作應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，用軟毛刷涂于器物表面一遍，自然干燥后取出。

另外，對(duì)于鐵炮木座開(kāi)裂的現(xiàn)狀，考慮到環(huán)境對(duì)木質(zhì)的影響，對(duì)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?dú)v史字跡需要保護(hù)，對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行了真空充氮消殺處理。修復(fù)前后對(duì)比如下圖所示。

圖9 修復(fù)前照片（整體）

圖10 修復(fù)前照片（局部）

四、結(jié)果與討論

保護(hù)修復(fù)過(guò)程必須遵循不改變文物原狀、真實(shí)性、最小干預(yù)以及可識(shí)別與整體協(xié)調(diào)相結(jié)合等文物保護(hù)的基本原則9。此次修復(fù)的木座鐵炮由鐵質(zhì)部分和木質(zhì)部分構(gòu)成，在保護(hù)修復(fù)前進(jìn)行了保存狀況和病害調(diào)查、給予實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、拍照和文字記錄工作，并進(jìn)行了顯微觀察、X射線探傷等無(wú)損分析，同時(shí)提取了銹蝕物樣品進(jìn)行了硝酸銀定性檢測(cè)和X射線熒光能譜分析。根據(jù)不同質(zhì)地部位的病害，對(duì)鐵質(zhì)部位實(shí)施了表面清理、除銹、脫鹽、緩蝕、封護(hù)等保護(hù)修復(fù)技術(shù)處理；對(duì)木質(zhì)部位實(shí)施了物理加固、消殺等保護(hù)修復(fù)技術(shù)處理，做到對(duì)癥下藥，兩種質(zhì)地部位的保護(hù)修復(fù)處理互不干擾。修復(fù)后的鐵炮形態(tài)穩(wěn)定、色澤協(xié)調(diào)，取得了較為理想的效果。修復(fù)過(guò)程遵循科學(xué)檢測(cè)分析、X光片技術(shù)的應(yīng)用以及多質(zhì)地文物的保護(hù)修復(fù)思路，也為其它鐵質(zhì)文物的修復(fù)提供了借鑒。

圖11 修復(fù)后照片（整體）

圖12 修復(fù)后照片（局部）

注釋?zhuān)?/p>

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

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

3 毛維佳 吳海濤 劉成. 沿海地區(qū)出土鐵炮銹蝕與現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)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(jī)理探討及保護(hù)方法研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué),2003（1）:7-11.

5 凌雪.一件西周青銅壺的科學(xué)分析與保護(hù)修復(fù)[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007（4）:303-307.

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

7 王建平 韓英 張?jiān)铝岬?鐵質(zhì)文物脫鹽處理廢水中的污染物檢測(cè)[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2011（2）:49-53.

8 潘路.博物館青銅文物保護(hù)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：文物出版社，2014.

9 侯衛(wèi)東.文物保護(hù)原則與方法論淺議[J].中國(guó)文物報(bào)，1995（6）:71-76.