（鴉片戰(zhàn)爭博物館，廣東 東莞 523900）

鐵元素原子序數(shù)為26，原子軌道的外層電子排布為3d64s2，容易失去外層電子，具有很強的活潑型。古代鐵制品為鐵元素和碳元素形成的化合物或混合物，非常容易受環(huán)境影響而發(fā)生電化學和化學腐蝕[1]。鴉片戰(zhàn)爭博物館地處廣東虎門，氣候環(huán)境高溫、高濕、多雨。其收藏的鐵炮大多來自當?shù)爻鐾粱騼群咏４驌疲鼈冊诔鐾粱虺鏊蟓h(huán)境發(fā)生變化，各種腐蝕因素在濕度變化和充分氧氣存在的環(huán)境中會激活，導致進一步的腐蝕。根據(jù)保存環(huán)境的不同，將鴉片戰(zhàn)爭博物館鐵炮保存環(huán)境分為室內展廳（庫房）保存與露天保存，本文主要針對露天保存鐵炮保護與修復進行簡要探討。

1 保存環(huán)境

虎門地處南亞熱帶，位于北回歸線之南，屬海洋性氣候，屬夏長無冬地區(qū)。每年七八兩個月最熱，多年平均氣溫超過28℃；1月最冷，多年平均氣溫為14.2℃。每年從4月開始，月平均氣溫在年平均線以上，9月開始下降，至11月逐月低至年平均線。全年相對濕度80%。虎門屬低緯度地區(qū)，“夏至”當日晝長約13 h，“冬至”當日晝長約10 h，白晝長短兩季差異不大。多年平均日照時數(shù)為1 959.4 h，一年當中日照最短時期是2—4月，為94.1～102.8 h；7月日照時間最長，多年平均值是226.6 h。虎門地區(qū)的日照和太陽輻射充足，但季節(jié)分布不均，大約與溫度的變化規(guī)律相似。虎門地區(qū)降水量豐富，多年平均降水量1 446.9 mm。一年當中降雨量多集中在4—9月，占全年總雨量的 82%。其中又以6月降水量最大，多年平均值達299.6 mm。

鴉片戰(zhàn)爭博物館保存環(huán)境數(shù)據(jù)的設備和監(jiān)測軟件采用陜西西安元智公司的MW320EA-PE型氣象站。氣象站可進行實時監(jiān)測，每3 min自動獲取一次環(huán)境數(shù)據(jù)，可在電腦上實時查詢。本文選擇2016年6月和8月間鴉片戰(zhàn)爭博物館戶外環(huán)境數(shù)據(jù)，每月選擇8 d時間為監(jiān)測區(qū)間，每日選擇近14點與24點提取監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比。監(jiān)測內容包括環(huán)境中的相對濕度、溫度、照度、紫外線強度、露點溫度、風向以及風速等項目，具體監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 鴉片戰(zhàn)爭博物館2016年6月戶外（露天）環(huán)境數(shù)據(jù)表

表2 鴉片戰(zhàn)爭博物館2016年8月戶外（露天）環(huán)境數(shù)據(jù)表

從統(tǒng)計的16 d時間數(shù)據(jù)中可知：①鴉片戰(zhàn)爭博物館戶外環(huán)境中相對濕度平均值為69.9%，最低值為45.47%，最高值為90.75%。每日的相對濕度相差最大值達到30.66%之多。由此可知，鐵炮保存環(huán)境的相對濕度變化顯著，不利于露天鐵炮的保存。②鴉片戰(zhàn)爭博物館戶外環(huán)境溫度最低值為25.9℃，最高值為37.5℃。館區(qū)戶外環(huán)境中的實際溫度均高于當時的露點溫度，而對于鐵器文物而言，其表面與空氣相接觸處溫度低于空氣溫度，因此這些區(qū)域更容易發(fā)生結露現(xiàn)象，這點從現(xiàn)場調查的實際情況得到證實[2]。夜晚相對于白天，鐵器文物的結露現(xiàn)象更加嚴重，結露極大危害了鐵炮的保存狀況。③鴉片戰(zhàn)爭博物館戶外環(huán)境的瞬時照度與紫外線強度較高，最大照度達到106 900 lx，遠高于有利于文物保存照度上限；紫外線強度最高達848.94 uw/cm2。較高的照度和紫外線強度，加之溫濕度的劇烈變化，直接加劇了鐵炮表面腐蝕的速度和程度。

此外，鴉片戰(zhàn)爭博物館所處的虎門地區(qū)經常遭受臺風侵襲。每年7—9月為臺風活動頻繁期，高溫暴曬后的強風和強降雨，大大增加了露天鐵炮的保存的難度。

2 病害情況

在對鐵炮保存現(xiàn)狀調研的基礎之上，參照《中華人民共和國文物保護行業(yè)標準（WW/T 0005—2007）——館藏鐵質文物病害與圖示》，對鐵炮病害進行整體評估。通過連續(xù)多年的保護工作來看，鴉片戰(zhàn)爭博物館鐵炮整體保存狀況不佳，銹蝕、殘損嚴重，表面硬質沉積物、瘤狀物等病害發(fā)育較嚴重。對于露天保存的鐵炮，高溫高濕的保存環(huán)境，加劇了文物本體的不穩(wěn)定性。

按照鐵質文物病害機理分類，鴉片戰(zhàn)爭博物館露天保存鐵炮的主要病害類型包括：點腐蝕、表面硬結物、層狀剝離以及孔洞。其中，點腐蝕和表面硬結物主要集中在鐵炮的底部、層狀剝離和孔洞則集中出現(xiàn)在鐵炮的炮尾處。

3 保護與修復

3.1 除銹

鐵炮的表面除銹、清理主要采取機械除銹和噴砂除銹相結合的方法。

(1)機械除銹法是指利用物理摩擦接觸的原理，采用手工或電動工具，清除鐵質文物表面的附著物及疏松銹蝕物。手工除銹比較方便、靈活，需要設備少，特別適用于露天保存鐵炮的除銹。常用工具有榔頭、小錘、鑿子、鏟刀、鋼絲刷等。電動工具包括小型手磨機、小型電鉆等?？梢杂嗅槍π缘厝コ笮吐短毂４骅F炮的附著物和銹蝕物，大大提高工作效率。實際操作中，手工與電動經常配合使用，能較為徹底地去除鐵炮表面的浮銹。

(2)噴砂法是通過噴砂機將一定尺寸的砂粒噴射到生銹的鐵質文物表面，通過砂粒與銹蝕層的物理碰撞摩擦，來將銹層剝離。噴砂除銹針對難以機械去除的銹蝕，根據(jù)對噴砂磨料適用性的研究，鴉片戰(zhàn)爭博物館露天保存鐵炮保護中選擇小型循環(huán)回收噴砂機，以及出口壓力（4 kg/cm2）、噴嘴口徑（4 mm）的噴砂環(huán)境，噴砂磨料選擇塑料砂（30～60目）[3]。噴砂除銹法只能對鐵器表面整體進行均勻除銹，不能保證所有區(qū)域的除銹都十分徹底。部分區(qū)域需要配合化學試劑除銹，以達到最好的表面除銹效果。在保護過程中，使用濃度為5%的檸檬酸中加入氨水，調節(jié)pH至3.5～4.5，生成檸檬酸單銨，對鐵的氧化物具有很高的溶解度。需要注意的是，采用化學試劑除銹后需要用蒸餾水反復沖洗，防止藥物殘留在器物上，然后配合使用小型機械或電動工具，除去鐵炮上的銹蝕[4]。

3.2 脫鹽

鐵質文物中氯的存在是其不穩(wěn)定的重要原因之一，鐵器脫鹽實質上主要是脫除氯化物。在鐵質文物脫鹽前，需要充分了解器物礦化程度及有害鹽含量。因保存環(huán)境的特殊性，鴉片戰(zhàn)爭博物館露天保存鐵炮脫鹽主要采用紙漿涂敷法。紙漿涂敷法的原理是潮濕紙漿中水分滲入器物銹層孔洞中，溶解可溶性鹽分，利用器物與紙漿鹽濃度差，使銹層內離子遷移至紙漿中，紙漿表面水分蒸發(fā)，鹽分在紙漿表面結晶。影響涂敷脫鹽效率的主要因素有器物潤濕時間、涂敷材料組成、環(huán)境溫濕度以及紙漿中水分蒸發(fā)速度等。

依據(jù)前期實驗和保護實踐，脫鹽使用的紙漿為膨潤土、宣紙和面粉的復配材料，具體組分比例為（V膨潤土：V面粉：V宣紙=2∶1∶1）[5]。這種復配材料可塑性強，具有一定的黏性，且脫鹽效果明顯優(yōu)于單一材料的紙漿涂敷。具體操作上，先將復配紙漿完全浸入去離子水中，待完全浸濕后涂敷在鐵炮表面進行脫鹽。為了延長鐵炮潤濕時間，采取多次紙漿換敷法，即待涂敷好的紙漿自然干燥后，除去并且更換新的紙漿。在此過程中需要注意，因鐵炮管壁較為粗厚，需要進行多次涂敷。將涂敷脫鹽后的紙漿用去離子水浸泡，后用NaOH溶液調節(jié)pH值至9.0，用氯離子選擇電極測定浸泡液中的氯離子濃度。當檢測結果降低且趨于穩(wěn)定時表明紙漿涂敷脫鹽結束。

3.3 緩蝕

緩蝕劑是一種少量添加即能阻止金屬腐蝕或減緩金屬腐蝕速度的物質，是鐵炮保護技術的重要環(huán)節(jié)。復配型緩蝕劑是目前國內外的研究趨勢，多種復配型緩蝕劑也是“十一五”國家科技支撐計劃課題取得的研究成果[6]。

根據(jù)前期對現(xiàn)場鐵炮的局部實驗，綜合緩蝕效果和改變鐵炮表面顏色的程度，露天保存鐵炮緩蝕處理的材料選擇復配單寧酸材料，即單寧酸（5 mmol/L）+硅酸鈉（10 mmol/L）+磷酸二氫鋅（0.05 mmol/L）+乙醇胺（3 mol/L）。緩蝕處理工藝采用刷涂，由于鐵炮部分區(qū)域的本體較厚，因此對這些區(qū)域進行2～3次涂刷復配單寧酸溶液，以確保該溶液對鐵炮表面起到緩蝕作用。在緩蝕工藝實施過程中，需要避免大風、雨、塵的影響，保證操作場地通風良好，借助設備使緩蝕部位在常溫下徹底干燥。

3.4 封護

大多數(shù)鐵質文物在保護過程中表面需要增加涂層，以阻隔水分和空氣污染，降低水分和氧到達陽極區(qū)的速率，提高耐腐蝕性。因此，對露天保存鐵炮的保護在表面除銹、脫鹽、緩蝕后，必須進行表面的封護處理。

露天保存的鐵炮表面封護處理選擇使用了3種不同材料：第一種是9%的有機硅樹脂“XD-F-10”的乙醇溶液；第二種是3%的B72乙酸乙酯溶液；第三種是微晶石蠟。前兩種封護處理方法均采用表面涂刷，使封護材料在鐵炮表面成膜，完成對鐵炮表面的封護。其中“XD-F-10”乙醇溶液需要在配比后靜置一周使其達到最佳醇化效果后進行封護；而使用3%的B72乙酸乙酯溶液進行封護時，需要對封護區(qū)域進行加熱，使被涂刷在鐵炮表面的B72材料盡量干燥，從而達到最佳封護效果；使用微晶石蠟對鐵炮進行表面封護時，需要先利用加熱設備加熱鐵炮表面，去除鐵炮表面的水分，再將石蠟均勻涂抹在鐵炮表面，利用加熱設備融化鐵炮表面石蠟，使其均勻流淌，待其逐漸冷卻時，利用干凈抹布均勻擦拭鐵炮表面，使微晶石蠟在完全凝固后均勻附著在鐵炮表面，達到表面封護效果。

針對鴉片戰(zhàn)爭博物館露天保存鐵炮的封護研究成果表明，使用B72與微晶石蠟雙組份材料也可以達到良好的封護效果。

4 結束語

自2010年以來，鴉片戰(zhàn)爭博物館與西北大學已合作完成133門鐵炮的保護與修復。保護工程項目經過多年探索實踐，保護效果良好，達到了預期目標。保護工程注重科學研究、強調研究性修復、整合館校資源、突出人才培養(yǎng)，合作雙方共同創(chuàng)建了保護研究基地、教學實踐基地，所形成的這一模式，對同類項目具有重要的示范意義和借鑒作用。