古代铁器的检测与保存科学(1)VIP免费

-80-摘要:从考古发掘现场出土的铁器如果没有得到适当的保护是很易锈解的。我们研究了铁器锈蚀情况的检测方法以及锈蚀条件与铁器冶铸工艺之间的关系。根据锈蚀的形态特征，可利用肉眼、光学显微镜和扫描电镜对其进行分类。这一点与X光微量分析技术和离子层析法（ionchromatography)有着明显的不同。可以阐明的一点是，阴离子能够影响锈蚀物质的形态特征，含氯离子的锈蚀物质呈圆柱形和半球形，含硫离子的锈蚀物质呈六边形。如果是铸铁器物，则根据铸造冶金学和金相学原理，就可以检测出由锈蚀引发的锈解。铸造工艺影响着铸铁文物最初的晶体结构，而这种晶体结构又影响着锈蚀状况。灰口铁中的片状石墨(theflkygraphite)能引发表层锈片的脱落，白口铁中的莱氏体（theledeburitestructure）结构可使铁器锈解成碎块。通过对锈蚀物质的观测可以了解铁器的锈蚀状况，这对田野考古学家来说是很有帮助的。1.简介铁器的锈蚀状态尚难检测，因锈蚀而引发的锈解也难以预测。金属锈蚀的因素大体上可分为内在因素和外在因素两种。内在因素包括制造工艺的痕迹，出于保护的目的，这些痕迹是不能被改变、改良或消除的。外在因素包括埋葬和收藏环境以及可进一步加重锈蚀的阴离子等。锈蚀是由外部因素引发的，随后的锈蚀过程则受内部因素的附加影响。然而,无论是埋葬环境还是内部因素，二者都是不可人为改变的。一般来说,出土的铁器带有大量的加重锈蚀的有害成分，象氯离子和硫酸根离子等都是在其埋葬期间被吸收进去的。因此，在进行保护处理时，重要的是要消除这些阴离子并改善铁器的保存环境。其中最重要的是检测铁器的锈蚀状态。通常需对微量锈蚀样品中所包含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-81-制造工艺——锻铁器物的表层会沿着锻造层面逐步剥落，而铸铁器物的锈解则有两种形态：一种是呈通体鳞片状，一种是破裂成碎片。为了妥善保存铁器，有必要创设出一种简便易行的检测方法，并对铁器的锈解形态做出预测。这种方法一旦出现，则一定会探索出一个铁器保护的最佳方案。本文旨在利用肉眼和放大镜等简单工具，来研究铸铁器物的不同锈蚀形态之间的差异以及与锻造工艺之间的关系。2．锈蚀物质形态的观察由锈蚀反应生成的锈蚀物质以各种颜色和形状存在于铁器的表面上。除了一个黑色的锈蚀层之外，尚不可能会出现仅由一种单一类型的锈蚀物质均匀地覆盖整个器表的现象。这意味着锈蚀只出现在局部，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，其化学成分是β-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“蚀坑”的产生并凝聚在那里，因而会有氯化物离子聚集在观察部位上的可能。锈蚀部分必须清除,铁器也需进行局部的保存处理。由于这种锈蚀物质具有同样大小的纺锤状晶体,故在锈片脱落之后更易增多(图一)。半球形红色锈蚀物质这种锈蚀物质很微小，用肉眼很难看到,但用放大镜则可以观察到。它散布在一个黑色锈蚀层上。与铁和氧不同，氯可以用EDX法检测出来。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）。其一所示的是一种长5—10、宽0.5μm的针状晶体，另一种则为长5—10、宽5μm的板状晶体。在碟状晶体中，γ-Fe...