铁器是继青铜器之后出现的.doc

铁器是继青铜器之后出现的，又一类极具历史标志性的器物。在我国，铁器最早出现于商代。但那时的铁质器物均是利用陨铁为原料制得的。真正出现人工炼铁的还是在西周时期(虢国墓“玉柄铁剑”)。春秋时期冶炼技术飞速进步。至迟在春秋晚期，工匠们已开始在较低温度下(约8001000)用木炭还原铁矿石以得到单质铁，这就是最早的块炼铁。这之后岩铁技术又经历了战国初期的白口铁、可锻铸铁，战国中晚期的麻口铁、块炼钢，西汉中期的灰口铁、百炼钢，东汉的炒钢、铸铁脱碳钢，最后到南北朝的灌钢等一系列变革。但无论冶炼技术如何改变，它们的本质都是用碳还原铁矿石以得到单质铁。不同时代引入碳量的不同，决定了我国古代铁器结构的不同。纵观我国古代的各类铁器，其结构大致可分为三种：其一，只含铁素体，即含碳量很低的铁碳固溶体，如最早的块炼铁；其二，由铁素体和渗碳体(FeC3)组成。这种铁器的耐蚀能力较好，因为渗碳体多分布于器表而渗碳体的耐蚀力又比较强。如战国初期的白口铁；其三，由铁素体和游离的碳组成(有时也含有少量的渗碳体)。如战国早期的可锻铸铁及西汉中期的灰口铁等。但无论是抗蚀力较好的白口铁还是抗蚀力较差的可锻铸铁，在历经了上千年的漫长岁月后，都不可避免地会受到不同程度的腐蚀，有些甚至已经濒临毁灭。阻止这些珍贵历史遗物的进一步毁坏，是我们文物保护工作者一项艰巨的任务。在决定用什么方法去做之前，先让我们来了解一下它的腐蚀机理。铁器的腐蚀按介质不同主要分为三种土壤腐蚀、大气腐蚀及海水腐蚀。其中，土壤腐蚀是铁器出土前的主要腐蚀方式。当铁器埋藏于地下时，铁直接与土壤、水份接触，发生如下电化学反应：阳极：Fe Fe2+ 2e阴极： O2 + H2O + 2e 2OH- 或 2H + 2e H2(PH4的土壤)铁器被逐渐腐蚀掉。但铁在土中的腐蚀决不是仅此一种形式，还有一种很重要的形式就是细菌的作用。其中在含氧环境下，铁器上会出现一种好氧菌铁细菌，这种细菌会氧化水中溶解的和金属微电池腐蚀出来的亚铁为高铁化合物。高铁化合物覆盖了部分金属表面造成氧浓度的梯度，形成氧差电池。高铁化合物沉积覆盖下的缺氧区为腐蚀电池的阳极区(金属溶解区)，其表面周围氧浓度高的部分为阴极区(电子传递处)。如此腐蚀，最终形成一个个大的锈瘤。这就是我们所常说的铁器的发泡锈。发泡锈是铁器锈蚀中最具破坏性的一种，它会导致铁器严重酥粉、变形，完全失去原本的形态，特别是对有花纹或铭文的铁器，发泡会导致花纹或铭文完全消失，器物失去其原有的艺术价值。除此之外，还有一类厌氧菌硫酸盐还原菌。它广泛存在于PH值在6-9之间的土壤、淡水、淤泥中。当铁器埋藏于地下，它在无氧的环境下会分解含硫的有机物生成H2S，它还可以把自然界中的硫酸盐还原成硫化物，这种硫化物会与铁器反应，最终生成黑色的FeS，逐渐把铁器残蚀掉。但若在硫酸盐还原菌作用前，铁器表面非常光滑，则硫酸盐还原菌将在铁器表面形成一个FeS的黑色锈蚀层。这种锈层在无氧或缺氧的长期地下作用后，晶格会重新排列，形成一层致密的、稳定的黑色保护膜，反而保护了铁器，阻止了其进一步的锈蚀。大气腐蚀主要是对出土后陈列或者库藏的铁器发生的。当相对湿度60%时，以化学反应为主，电化学反应几乎不发生，大气腐蚀速度最慢，当相对湿度在65%以上时，电化学反应与化学反应共同作用，大气腐蚀速度将产生一个高峰，而当相对湿度接近100%时，空气中的水气将在铁器表面形成一层厚度1的水膜，该水膜的形成有效地阻止了氧气的扩散，使腐蚀以纯电化学腐蚀的方式进行，而使大气腐蚀速度将界于前二者之间。由此可见，要控制大气腐蚀只要控制博物馆环境即可。海水腐蚀一般在田野考古及博物馆陈列中很少发生。但却是水下考古中文物出水前的主要腐蚀方式。经过对铁器腐蚀的研究可以看出，铁器是很容易腐蚀的。特别是刚刚出土的铁器，若没有立即得到一定的保护处理，它将会很快的进一步腐蚀生锈。因此，文物的现场保护越来越受到文物保护工作者的重视。下来，就谈一谈铁器的现场保护。对于刚刚出土的铁器，首先应立即对其进行强制性干燥，使铁器本身完全失水。理论上应采取恒温干燥箱在105条件下干燥2小时。或用紫外灯控温在105干燥。(若铁器上有木纤维等附着物时，应将温度适当降低，控制在4060缓缓干燥)。但在实际工作中一般无法如此操作。应根据实际情况选择合适的干燥法。如在天气较好的日子，可将铁器直接置于阳光下曝晒，以达到强制干燥之效果。强制干燥以后，铁器基本处于稳定，然后就可以根据实际情况对器物做进一步处理了。若铁器本体保存较完好，只在表面有部分锈蚀，则可立即采取清洗、去氯、除锈。一般情况下，氯离子用倍半碳酸钠的溶液浸泡，每隔三十天换一次溶液即可。至于除锈，现在应用较为广泛的是磷酸浸泡法。它是现今应用的最方便、快捷、有效、经济的一种去锈方法。磷酸只与铁质文物表面的氢氧化物、疏松的含水氧化铁以及土锈等杂质反应，而对高价铁锈几乎不发生作用。因此，铁的高价氧化物被还原的程度小，文物的古铁锈层不会受到破坏，处理后的铁器外观不失古雅之色。而且磷酸还可直接与铁作用，生成致密的Fe2(PO4)3，对铁器起保护作用。一般使用20%的磷酸溶液进行处理。但应注意的是，磷酸有毒且为酸性，故在处理结束后应将器物浸入Na2CO3或NaHCO3溶液中以中合磷酸。还可以用醋酸溶液浸泡除锈的方法，即用10%浓度的醋酸浸泡器物。但该法的速度较磷酸慢且无法形成Fe2(PO4)3的保护膜。优点是该法对操作人绝对安全，醋酸无毒。处理后浸器于Na2CO3溶液以中和酸性即可。若铁器本体已完全消失或本体已无原本的形状。则应对铁锈进行保留，不可进行去锈处理。应只做一些表面泥污的去除工作即可。经过上述步骤后，无论是保存较好的还是锈蚀严重的铁器，紧接着面临的就是加固、封护。现今实用中，较好的铁器封护材料是有机硅类物质。它可以有效地将铁器与外界隔离开，阻止铁器的进一步锈蚀。特别是对于防止水份的进入有较好的功效。该法的缺点就是有机硅价格十分昂贵，且处理后器物表面颜色略有加深。当然，还有一种方便、经济、实用的方法，即用微晶石蜡对铁器进行涂刷。具体方法是将微晶石蜡加热溶化后，把器物浸入，待不再冒气泡后，取出器物，或用毛笔将融溶的微晶石蜡直接涂刷于适当加热后的铁器表面。最后用带石墨粉的硬毛刷反复刷铁器表面以消炫光。这种方法最大的好处就是其可逆性在现有的所有封护剂中最好，而且石蜡非常便宜。但用它处理过的铁器，表面会出现较为明显的颜色加深。我们就曾用该法做过一批宋代的铁钱。结果，铁钱表面颜色明显加深，失去原有光泽，处理后的铁钱略有失真。另一类实践中经常使用的方法是用聚丙烯酸酯乳液对文物进行加固。其具体作法是：先用器表擦上七、八层吸水性很强的滤纸(防炫光)，而后用30%的聚丙烯酸酯乳液或浸渗或喷淋或涂刷。处理完后将铁器于干燥环境中放置23天，待聚丙烯酸酯乳液固化后，用小刀切开并剥去外层裱纸即可。我们前一阵就实际处理了一柄秦代的铁剑。该剑通长104.5厘米。剑头部残损，后人于其上作伪，在断面上粘接了一段长6厘米的伪剑头。剑柄长18.5厘米，剑格为青铜所制，已被铁锈覆盖，宽5.2厘米，有嵌金，剑身宽2.6(最窄处)4厘米(最宽处)。剑厚1.0(最薄处)1.7厘米(最厚处)，剑身包裹了一层已糟朽的木质剑鞘，该剑整体保存较完好，剑形保存较好，但剑身已完全锈蚀，几乎无本体存在。对于该剑就已无法进行除锈处理了。我们采用的方法是在用电热吹风强制干燥后，在显微镜下，以乙醇为松土剂，用钢针清除剑身上的泥污及青铜剑格上的铁锈。在清除的过程中，我们发现剑身上有一块特别细致的布纹痕迹，于是，立即用502快干胶进行了布纹的局部加固。当铁剑清理干净后，就应立即进行加固封护。在进行加固封护前应再对铁剑进行一次强制干燥，由于我们无法找到一长104.5厘米的恒温干燥箱，故我们用电热吹风代替，对铁器实行热微风干燥。处理完毕后，我们采用2.5%的有机硅丙酮溶液涂刷处理。在铁器上，我们先后将其涂刷了四次(有机硅的累积浓度达10%时，它的聚合效果最好)。后一次涂刷在前一次的溶液将干而未干时进行。最后，将其放置24小时，以水珠浸渗检测其聚合情况。若水珠无下渗，则证明聚合情况较好。另外，若铁器有所破裂或残缺则在入库或陈列前，还应进行一些粘接、补配工作。铁器的粘接一般用一些502胶、环氧树脂等即可。值得一提的是，有一些技艺较好的修复专家把焊接引入了铁器粘接中，效果不错。至于对残缺部分的修复，笔者们一向并不赞成。对一件已缺损的文物，无论进行何种修复，无论再好的修复技术，也会给文物本身引入一种个人的信息。这种信息的引入会直接影响文物原有的历史信息，抑制后来人想象力的发挥，这种作法不是保护而是破坏文物。试想给西方的维娜斯加上双臂，还会有现有之价值吗?经历了以上种种环节之后，一件铁器的保护看似已经结束。实则不然，文物保护是一项长期、持久的工作。若对文物只进行以上一些工作而不顾其保存环境。文物必将再次走向腐蚀。故而，文物库房及博物馆环境的控制在文物保护过程中起着相当重要的作用。而在实际工作中，我们所真正做到的也恰恰是控制环境。铁器的保存环境应在温度：1420，相对湿度50%，最好在20%30%之间。若条件允许，最好在铁器陈列时采取密封充N2等技术。我国有着五千年的文明史，无数的文化瑰宝现今都面临或即将面临毁灭。所以，文物保护任重而道远。 先说说刀剑的大敌：“锈蚀”金属在各种条件下的腐蚀 1、大气腐蚀2、海水腐蚀3、土壤腐蚀4、高温腐蚀我们手上的刀剑大部分锈蚀是属于上面的大气腐蚀。大气腐蚀是一种电化学腐蚀。暴露在大气中的金属表面，由于环境水分的蒸发，常有一层冷凝水，在这薄薄一层冷凝水形成的同时，就有一些气体（如大气中的N2、O2、H2S、HCL、SO2、CO2等）溶进去，形成可导电的溶液（电解质溶液），金属和介质之间发生氧化还原反应，使金属遭到破坏，所以大气腐蚀的程度又因地域而异。不同的城市有不同的空气污染如：工业造成大气污染、空气中悬游的颗粒和燃油所形成的气体（硫和氮的氧化物）还有沿海地区的海洋雾气都会造成金属表面不同程度的锈蚀。所有金属都会和大气中的氧气进行反应，在表面形成一层氧化膜。但不幸的是，在普通碳钢上形成的疏松的铁锈不能阻止金属与水溶液接触，所以金属表面还会继续进行氧化使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。当金属铁Fe周围的介质是酸性电解质，即pH7时，发生的氧化还原反是析氢腐蚀，氧化成红色的Fe2O3（红锈的主要成分）；当金属铁Fe周围的介质是碱性电解质,即pH7时,发生的氧化还原反为吸氧腐蚀，生成Fe3O4（黑锈的主要成分）。产生的红锈体积可大到原来钢铁体积的4倍，黑锈体积可大到原来的2倍。我们一般只看到大面积的红色锈班和红色锈皮但黑锈往往会给忽视，刀剑的深坑就是由黑锈腐蚀造成的，严重的就像腐烂的苹果，表面看是平坦的但是里面已经烂透了。 一、铁器腐蚀机理 铁质文物自然是以铁为材料制成的，但这里的铁并非指单纯的铁金属，而是指铁金属与碳的合金。这是由铁的冶炼，过程决定的。铁的金属性活泼，易于腐蚀。铁的组成为铁与碳不同比例组成的铁碳合金。从文物保护的角度看，铁的结构可用统计观点按抗腐蚀能力分成三大类：铁素体、铁素体+渗碳体、铁素体+石墨体+少许渗碳体。 古代的熟铁（块炼铁）是由铁素体组成，铁素体是含碳很低的固溶体，呈海绵状带气孔的疏松结构，空气水分各种污染容易渗透，故而耐腐蚀能力很差。 古代的白口生铁是由铁素体和渗碳体所组成。渗碳体一般分布不均匀，合金表面的含量大于合金内部。它虽能在合金表面形成一层保护膜，但渗碳体于铁素体之间有严重的歪扭现象，两者之间有微裂间隙，仍可使其受腐蚀。 渗碳体是一种不十分稳定的化合物，在特定条件下会分解为铁和石墨。我国古代的灰口铁和展性铸铁中存在大量石墨，石墨层与层之间存在裂缝和许多孔洞，是有害分子进入铁器内部深处的通道，抗腐蚀能力也较差。只有古代的钢，经反复锻打，微孔较少，并有渗碳体保护，故有较强的抗腐蚀能力。但是由于铁体本身有较活泼的化学性质，以及铁的各种组织电极电位不同，会引起电化学腐蚀 铁器在潮湿的环境中，极容易氧化升成棕色铁锈。加之古代冶炼，铸造技术水平的限制许多铁器金属组织疏松，孔隙率高。这些空隙可储大量水分，是铁的锈蚀过程加剧、加速。生锈的铁器与自然界的氯化物接触后，可在铁器的局部分形成微电池，发生化学腐蚀，在腐蚀过程中，氯化物起着电解质的作用。铁锈与金属铁之间存在一定电位，通过电解质进行电化反应，反应中金属铁反应生成离子，使器物基体受到严重侵蚀。 此外，铁器还易于受细菌腐蚀。土壤中的硫酸盐还原菌可将电化学腐蚀中产生的氢气用来还原土壤中硫酸盐，使其成为能侵蚀金属铁的硫化物。受硫化物腐蚀的铁器，表面生成多孔的黑色硫化亚铁。同时，由于细菌腐蚀过程中氧原子被氧化成氢氧离子，从而清除了能够减缓电化学腐蚀的阴极氢极化学作用使电化学腐蚀也愈演愈裂。 对不同类型铁器之腐蚀层的检测结果表明：铁器腐蚀产物有各种形式的铁氧化物，靠铁心的内层锈以Fe2O3.H2O为主，外层多力Fe2O3.Nh2O是水合式氧化铁，其质地疏松，形成充满毛细管的多孔性表面层，能吸附大量水分，无机盐和污物，故使腐蚀加剧。 当铁器埋藏在地下时，埋藏的铁器无论成份、结构如何不同，都受到了不同程度的侵蚀。因此，铁器出土时，腐蚀都很严重，有的面目全非，甚至到了毁灭地步，所以，早日发掘铁器是挽救铁器的根本。 铁器一旦发掘出土，就应立即采取保护措施，因为它们在空气中仍会受到来大其中的湿气，灰尘既有害气体的侵蚀，这种侵蚀对于已经带有锈蚀的出土铁器尤为严重。铁器出土后，仍然面临腐蚀的可能，一是来自空气中的湿气，有害气体及灰尘的威胁。另一方面是由于其自身的因素，如：出土铁器的锈蚀层具有毛细管作用、易吸水。不带锈（或除去锈）铁碳合金也容易揭露。它们都会导致来自大气的腐蚀。以上腐蚀机理是我们保护铁器文物的理论根据。 入馆收藏的铁器，其腐蚀主要来自环境作用，如氧、臭氧、二氧化硫、硫化氢以及沿海地区的盐雾污染。在干燥环境中铁的腐蚀是缓慢的，当环境相对湿度低于35%时，铁器则呈稳定状态，若收藏环境的相对湿度超过55%，则馆藏铁器就不可避免地发生腐蚀。 根据铁器的腐蚀机理及锈蚀构造，铁器文物的保护程序应该为：强制性干燥，检测锈蚀情况；去锈去氯，加固粘接；进行封护，采用气体缓蚀剂，并做环境控制。 二、铁器锈蚀处理前的检测 铁器锈蚀程度的检测：对于已锈蚀的铁器，在做防腐蚀处理之前，必须进行检测，以便断定有关问题的准确性质并制定出正确的处理办法。铁器锈蚀一般较厚，疏松且无规律，最好采用X-射线照相，X-射线穿透能力强和密度有关放射后，在底片上可以清楚地显示出器物锈蚀得分布及范围，并能看出锈蚀孔洞得深度。另外还可以探明锈层下面器物文饰和文字。这是保护铁器的最佳依据。如发现有镶嵌或铭文，存在，铁器结构将决定用机械方法清除可以进行的程度。射线照相术在以后去除腐蚀覆盖层的任何机械清理中可以作向导。如果自己单位没有X光透射设备，只好选择几件贵重且锈蚀严重又没把握估计的文物送到医院作检测，限于条件，我们也只能这样处理。而绝大部分文物均用比较简单的磁铁吸引法、钢针、金属探针或放大镜来检测。 1、锈蚀程度的检测：在做防腐蚀处理之前，必须进行检测它的腐蚀程度，以便断定有关问题的准确性质并制定出正确的 处理方法。铁器锈蚀一般较厚，疏松且无规则最好采用X射线照相，它可以清楚地显示铁器的内部结构，器物被氧化腐蚀的分布和范围，还可以估计锈蚀孔洞的深度，探测可能隐藏腐蚀物下面文饰和文字，所得资料对以后的处理方法提供最佳依据。如发现有镶嵌物存在，铁器结构将决定用机械方法清除可以进行的程度。射线照相在以后去除腐蚀覆盖层的任何机械清理中也可以作向导。如果自己单位没有X光透设备，只好选择几件贵重且锈蚀严重又没把握估计的的文物送到医院作检测，限于条件我们也只能这样处理。而绝大部分文物均用比较简单的磁铁吸引法、钢针、金属探针或放大镜来检测。 磁性测量：观察金属铁器腐蚀程度好坏，磁性测量试，是一个好办法，金属铁器的最大特点是具有磁性，而铁的腐蚀物失去了磁性。这样要检查铁器的腐蚀深度及内部铁芯的完整程度，可以借用磁铁来进行；探针法：铁器在墓内露出土面，锈层严重，但不明内部铁心的情况起取慎重。可用一根细针，逐段，逐片向下刺探，一要探明锈层的后薄，二要了解铁芯的坚固程度。如铁芯程度极差，采取匣去或从底部压力切入托起的方法，取回室内处。室内清理时采用探针做细部探查，判断厚锈下是否存在有文饰或镶嵌物；密度测定法：我们知道金属铁在标准状况下的密度为7.86克.立方厘米，而铁的氧化物的密度在5.24-4.90克.立方厘米，铁的氯化物密度则更小。如果铁质文物密度在6.5克.立方厘米以上，可以判定锈层比较薄。铁锈蚀产物最小，密度为2.5克.立方厘米以下，可以肯定这件器物的内部以全部腐蚀。如果造型特异的器物无法测量体积，可以在容器内，通过测量物体浸水中的排水量来计算。要知道铁器的密度，用此法先算出它得体积和重量然后得出：密度=体积重量 2、氯化物的检测：氯化物是铁器锈蚀的主要因素之一，它会大大加速铁器的腐蚀过程。氯化物是铁器锈蚀的主要因素之一，它会大大加速铁器的腐蚀过程。因此我们通过放大镜观察铁器表面，如果初步怀疑可能有附着氯化物的铁器，则要统统作检测，看其锈层中是否真正有氯化物。若有，必须在下一步进行稳定性处理。氯化物的检测原理是根据氯离子和银离子可生成白色絮状沉积。检测氯化物的方法：分析铁器文物锈蚀还应检测锈蚀中是否含有氯化物，若有，就必须在下一步工作中进行稳定性处理。检测氯化物的方法较为简便，即将器物在蒸馏水中热浸泡，然后，取10毫升浸液放入试管中，加几滴ZN硝酸溶液，摇匀，使之酸化，在滴入0.1ZN硝酸溶液，利用黑色衬板看是否有色絮状沉淀出现，若有，则含有氯化物。 三、铁器腐蚀机理 铁质文物自然是以铁为材料制成的，但这里的铁并非指单纯的铁金属，而是指铁金属与碳的合金。这是由铁的冶炼，过程决定的。铁的金属性活泼，易于腐蚀。铁的组成为铁与碳不同比例组成的铁碳合金。从文物保护的角度看，铁的结构可用统计观点按抗腐蚀能力分成三大类：铁素体、铁素体+渗碳体、铁素体+石墨体+少许渗碳体。 古代的熟铁（块炼铁）是由铁素体组成，铁素体是含碳很低的固溶体，呈海绵状带气孔的疏松结构，空气水分各种污染容易渗透，故而耐腐蚀能力很差。 古代的白口生铁是由铁素体和渗碳体所组成。渗碳体一般分布不均匀，合金表面的含量大于合金内部。它虽能在合金表面形成一层保护膜，但渗碳体于铁素体之间有严重的歪扭现象，两者之间有微裂间隙，仍可使其受腐蚀。 渗碳体是一种不十分稳定的化合物，在特定条件下会分解为铁和石墨。我国古代的灰口铁和展性铸铁中存在大量石墨，石墨层与层之间存在裂缝和许多孔洞，是有害分子进入铁器内部深处的通道，抗腐蚀能力也较差。只有古代的钢，经反复锻打，微孔较少，并有渗碳体保护，故有较强的抗腐蚀能力。但是由于铁体本身有较活泼的化学性质，以及铁的各种组织电极电位不同，会引起电化学腐蚀 铁器在潮湿的环境中，极容易氧化升成棕色铁锈。加之古代冶炼，铸造技术水平的限制许多铁器金属组织疏松，孔隙率高。这些空隙可储大量水分，是铁的锈蚀过程加剧、加速。生锈的铁器与自然界的氯化物接触后，可在铁器的局部分形成微电池，发生化学腐蚀，在腐蚀过程中，氯化物起着电解质的作用。铁锈与金属铁之间存在一定电位，通过电解质进行电化反应，反应中金属铁反应生成离子，使器物基体受到严重侵蚀。 此外，铁器还易于受细菌腐蚀。土壤中的硫酸盐还原菌可将电化学腐蚀中产生的氢气用来还原土壤中硫酸盐，使其成为能侵蚀金属铁的硫化物。受硫化物腐蚀的铁器，表面生成多孔的黑色硫化亚铁。同时，由于细菌腐蚀过程中氧原子被氧化成氢氧离子，从而清除了能够减缓电化学腐蚀的阴极氢极化学作用使电化学腐蚀也愈演愈裂。 对不同类型铁器之腐蚀层的检测结果表明：铁器腐蚀产物有各种形式的铁氧化物，靠铁心的内层锈以Fe2O3.H2O为主，外层多力Fe2O3.Nh2O是水合式氧化铁，其质地疏松，形成充满毛细管的多孔性表面层，能吸附大量水分，无机盐和污物，故使腐蚀加剧。 当铁器埋藏在地下时，埋藏的铁器无论成份、结构如何不同，都受到了不同程度的侵蚀。因此，铁器出土时，腐蚀都很严重，有的面目全非，甚至到了毁灭地步，所以，早日发掘铁器是挽救铁器的根本。 铁器一旦发掘出土，就应立即采取保护措施，因为它们在空气中仍会受到来大其中的湿气，灰尘既有害气体的侵蚀，这种侵蚀对于已经带有锈蚀的出土铁器尤为严重。铁器出土后，仍然面临腐蚀的可能，一是来自空气中的湿气，有害气体及灰尘的威胁。另一方面是由于其自身的因素，如：出土铁器的锈蚀层具有毛细管作用、易吸水。不带锈（或除去锈）铁碳合金也容易揭露。它们都会导致来自大气的腐蚀。以上腐蚀机理是我们保护铁器文物的理论根据。 入馆收藏的铁器，其腐蚀主要来自环境作用，如氧、臭氧、二氧化硫、硫化氢以及沿海地区的盐雾污染。在干燥环境中铁的腐蚀是缓慢的，当环境相对湿度低于35%时，铁器则呈稳定状态，若收藏环境的相对湿度超过55%，则馆藏铁器就不可避免地发生腐蚀。 根据铁器的腐蚀机理及锈蚀构造，铁器文物的保护程序应该为：强制性干燥，检测锈蚀情况；去锈去氯，加固粘接；进行封护，采用气体缓蚀剂，并做环境控制。 四、修复操作过程 1.建立修复档案 详细记录器物的编号、名称、质地、时代、来源、尺寸、以及器物现状、绘制器物病变图。对修复过程中各个阶段拍照图片资料，包括录象资料和照片资料，也可使用数字式照相机，将图片直接存入机算机进行处理。填写修复卡片，将修复所采用的方法，使用的化学试剂、药品等做详细的文字记录。 2.清洗 铁器的清洗通常分为机械清洗和化学清洗。机械清洗主要包括直接剔除和机械振动去除。直接剔除可采用手术刀、牙钻等工具，机械振动可采用仪器或手工直振动接振动，但机械振动对器物的要求较高，锈蚀矿化严重、器物有裂隙一般不能采用该方法，否则会对器物造成新的损害。化学清洗包括化学试剂清洗和电化学清洗。使用溶液清洗铁器表面的锈蚀常用的方法有：有机溶剂清洗，如：乙醇、丙酮等；在受腐蚀较轻的物体表面用1%的EDTA四钠盐或三钠盐溶液敷在腐蚀部位去除钙化层；用5%-10%的柠檬酸溶液，5%-10%的磷酸或20%亚磷酸，在加上一定防腐剂如1%的亚硝酸钠和亚硫酸钠可使其氧化层软化进而清除，同时磷酸可在器物表面形成一层磷酸盐保护层；对于铁器中含有的有害氯化物的去除一般采用5%倍半碳酸钠浸泡，且每周更换溶液，直到溶液中氯离子的浓度在4ppm以下。电化学清洗主要是利用电解还原法，把要清洗的器物与低电压的负极相连，同时用一种惰性物（如不锈钢）与正极相连。放入电解液（苛性碱或烧碱溶液）中，通入电流，阳极发生还原反应生成氢气，并在腐蚀层下面的金属面生成气泡，产生机械挤压作用去除结垢层。使用电解清洗方法时一定要严格监控，操作不当会造成文物损伤，同时这种方法不能用于生铁制成的文物。 这件铁釜表面泥土较硬，锈蚀严重，器物通体矿化，内部有裂缝。只能采用有机溶剂软化泥土，再用机械法剔除，达到即清洗又不损坏文物的目的。 清洗实验块的选取： 针对器物的现状，选用适当的清洗方法后，应在器物病变严重或非重要部位（无文饰、铭文等处），选取面积为12区域若干块作清洗实验，将确定的清洗方法逐一实验，选定性质最温和、效果最明显的清洗方法。 表层泥土的清洗： 该铁器表层泥土多为较坚硬的黄土，清洗首先用乙醇溶液进行软化，再用手术刀或竹刀剔除。由于器物内表面泥土中含有动植物遗存，清洗会丧失历史信息，并且器物矿化十分严重，内表面的泥土同时也起到了支撑作用，因此将内表面的泥土保留而未作清理。 不稳定锈蚀层的去除： 锈蚀层表面的黑色粉末可用乙醇棉签直接清洗。黑色粉末较蔬松的锈蚀，用牙钻清理。牙钻转速控制在5000-10000转/分，钻头选用钢钻头、石英钻头、钢刷或尼龙刷，清洗至黑褐色坚硬的表面（该锈蚀为稳定锈对器物表面起保护作用），最后用橡胶钻头进行抛光。使用牙钻清理时要注意戴护目镜、口罩，同时要注意环境的防尘。器物局部的泡状锈蚀，表面是一层较坚硬的黑褐色硬壳，硬壳下为红褐色粉末，有些已穿透器物。对于这种情况，清洗会破坏器物的形状，黑褐色硬壳已形成保护层，也不作进一步的清理。 白色钙质的清洗： 钙质层较薄且十分坚硬，选用钢钻头或钢刷清洗。 在清洗中发现，器物垫片周围锈蚀严重且多呈黑色粉末状。造成这一特殊腐蚀的现象是因为垫片的成份与铁釜的成份不同，铁釜为生铁铸造且含碳量较高，加之周围的潮湿环境，发生了电化学腐蚀，垫片作为阳极，腐蚀严重。清洗时要十分注意，否则会出现孔洞。 3.稳定处理： 铁器使用的转化剂都是以碳酸为基础，它可以将氧化铁和次氯酸亚铁转化成稳定的碳酸亚铁，形成保护层。该保护层多数情况下可以防潮、防盐、防尘。这对文物的艺