古代铁器的检测与保存科学(1)

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1、博物馆研究2010年第3期（总第111期）•文物保护•古代铁器的检测与保存科学[日]松井敏也著柏艺萌赵代盈译万欣校摘要:从考古发掘现场出土的铁器如1.简介果没有得到适当的保护是很易锈解的。我铁器的锈蚀状态尚难检测，因锈蚀而们研究了铁器锈蚀情况的检测方法以及锈引发的锈解也难以预测。金属锈蚀的因素蚀条件与铁器冶铸工艺之间的关系。根据大体上可分为内在因素和外在因素两种。锈蚀的形态特征，可利用肉眼、光学显微内在因素包括制造工艺的痕迹，出于保护镜和扫描电镜对其进行分类。这一点与X的目的，这些痕迹是不能被改变、改良或光微量分析技术和离子层析法（ionchromatography)有着明显的不同。可

2、以阐消除的。外在因素包括埋葬和收藏环境以明的一点是，阴离子能够影响锈蚀物质的及可进一步加重锈蚀的阴离子等。形态特征，含氯离子的锈蚀物质呈圆柱形锈蚀是由外部因素引发的，随后的锈和半球形，含硫离子的锈蚀物质呈六边形。蚀过程则受内部因素的附加影响。然而,如果是铸铁器物，则根据铸造冶金学和金无论是埋葬环境还是内部因素，二者都是相学原理，就可以检测出由锈蚀引发的锈不可人为改变的。一般来说,出土的铁器解。铸造工艺影响着铸铁文物最初的晶体带有大量的加重锈蚀的有害成分，象氯离结构，而这种晶体结构又影响着锈蚀状况。子和硫酸根离子等都是在其埋葬期间被吸灰口铁中的片状石墨(theflkygraphite)收

3、进去的。因此，在进行保护处理时，重能引发表层锈片的脱落，白口铁中的莱氏体（theledeburitestructure）结构可要的是要消除这些阴离子并改善铁器的保使铁器锈解成碎块。通过对锈蚀物质的观存环境。其中最重要的是检测铁器的锈蚀测可以了解铁器的锈蚀状况，这对田野考状态。通常需对微量锈蚀样品中所包含的古学家来说是很有帮助的。化合物和阴离子进行识别，从而对铁器的锈蚀程度做出估计。这种检测通常需要特殊的设备。因此，田野考古学家还不能轻易地对那些面临锈解危险的出土铁器的锈蚀状态进行判断。再者,由于检测样品只是其中有限的一小部分，分析结果也不会必然地说明整个铁器的锈蚀状态。许多保存中的铁器

4、并没能经过任何适当的保护处理。此外，由于尚无法预测因锈蚀所导致的锈解形态，在保护处理过程中也会偶尔引发锈解。锈解形态在很大程度上取决于-80--FeOOH，亦即一种从色彩层析光谱上分辨出来的氯化物离子。β-FeOOH是氯化物离子存在环境下的产物。在锈蚀反应中，氯化物离子导致制造工艺——锻铁器物的表层会沿着锻造“蚀坑”的产生并凝层面逐步剥落，而铸铁器物的锈解则有两聚在那里，因而会有氯化物离子聚集在观种形态：一种是呈通体鳞片状，一种是破察部位上的可能。锈蚀部分必须清除,铁裂成碎片。为了妥善保存铁器，有必要创器也需进行局部的保存处理。由于这种锈设出一种简便易行的检测方法，并对铁器蚀物质具有同

5、样大小的纺锤状晶体,故在的锈解形态做出预测。这种方法一旦出现，锈片脱落之后更易增多(图一)。则一定会探索出一个铁器保护的最佳方半球形红色锈蚀物质这种锈蚀物质案。很微小，用肉眼很难看到,但用放大镜则本文旨在利用肉眼和放大镜等简单工可以观察到。它散布在一个黑色锈蚀层上。具，来研究铸铁器物的不同锈蚀形态之间与铁和氧不同，氯可以用EDX法检测出的差异以及与锻造工艺之间的关系。来。呈现这种状态的锈蚀物质表明有氯离子的存在。这种锈蚀物质是以微小晶体形2．锈蚀物质形态的观察成的聚集形态,两种晶体形态都可以通过扫描电镜来确认（图二）。其一所示的是由锈蚀反应生成的锈蚀物质以各种颜一种长5—10、宽0.5

6、μm的针状晶体，另色和形状存在于铁器的表面上。除了一个一种则为长5—10、宽5μm的板状晶体。黑色的锈蚀层之外，尚不可能会出现仅由在碟状晶体中，γ-FeOOH可从电子衍射一种单一类型的锈蚀物质均匀地覆盖整个图中分辨出来。在碱性环境下,γ-FeOOH器表的现象。这意味着锈蚀只出现在局部，呈现为一种轴向比率（theaxialratio）很小在锈蚀产生的地方可看到锈蚀的形成痕迹。观察到的锈蚀部位可以揭示出该部位铁基体上的锈蚀原因。柱状黄色锈蚀物质这种锈蚀形态的典型是在1枚公元6世纪的铁钉的剥落面上观察到的。这种黄色锈蚀物质以直立于脱落面上的形态成群地散布在器表上。以XRD法分析显示，其化学成

7、分是β-81-的板状形态。至于锈蚀物质形态各异的原中发现了很多硫酸根离子，所以可以判断因，则被认为是由于γ-FeOOH生成时其六边形板状物质属于新锈Ⅱ。通常认为，溶液的pH值的不同造成的。埋葬期间，在硫酸根离子存在的环境中会六角形茶褐色锈蚀物质图三所示的形成新锈Ⅱ，此后，α-型和γ-型的是古坟时代后期(公元5—6世纪)的一把FeOOH晶体就会在新锈表面生成，并且在铁剑上的一个瘤状锈体（arusttubercle）的发掘时还伴随有迅速的氧化作用。