浅谈铁质文物保护及表面封护

　　[摘要]由于铁质文物的化学性质相对活泼，加之经历了漫长的岁月侵蚀和复杂的环境变化，遗留下来的历代铁质文物都面临着严重的腐蚀危险。为了使这些珍贵的铁质文物更好地保存下去，文物工作者有必要根据铁质文物自身的性质、腐蚀现状和保存环境要求，采取除锈、脱盐、磷化、钝化、表面封护等科学有效的保护措施。

　　[关键词]文物保护；铁质文物；表面封护

　　[中图分类号]G264.3 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115（2013）24-0056-02

　　一、 铁质文物的腐蚀因素

　　（一）内部因素

　　铁质文物容易受到腐蚀与它的内部结构紧密相关，我国古代制造铁器通常使用铁碳合金，分为三种：其一铁素体。它的内部结构成海绵状气孔，许多有害离子很容易进入铁器内部，所以抗腐蚀能力较差。其二，铁素体+渗碳体。由于渗碳体在铁素体中分布不均匀，形成微裂间隙，故它的抗腐蚀能力差。其三，铁素体+石墨体+渗碳体。由于石墨结构为层状，层与层之间存在间隙，因此它的抗腐蚀能力差。

　　可见铁器内部结构存在间隙，再加上铁器表面不同的金属组织，在地下埋藏或馆藏过程中很容易引起化学和电化学反应，这些都是造成铁器腐蚀的内部因素。

　　（二）外部因素

　　铁质文物无论在埋藏过程还是在馆藏过程中，影响它腐蚀的外部因素比较复杂，它们的腐蚀现象常常是诸多因素相互作用的结果。影响其腐蚀的因素主要有湿度、大气污染物、尘埃颗粒物等。

　　铁器在保存过程中很容易在表面形成水膜，由于铁本身的物理不均匀性和电化学不均匀性，其表面上必然存在着大量的活性阳极，同时大气中的氧极易溶解到铁表面的液膜中，因此在铁表面很容易发生电化学腐蚀，其反应如下：

　　4Fe+2H2O+3O2→4FeOOH

　　Fe（OH）2+O2→2FeOOH

　　铁在中性或者碱性水溶液中发生化学反应时，其阳极主要是溶解还原反应，其反应如下：

　　Fe2+ +1/2O2 +3H2O→2（r-FeOOH）+4H+

　　化学活泼性相对减弱的羟基氧化铁（FeOOH）存在多种晶体形态如a-FeOOH 、 b-FeOOH、r-FeOOH等。根据学者研究，这种在潮湿环境中的腐蚀首先形成r-FeOOH，以后再部分的或全面的变成a-FeOOH。①铁器腐蚀生成的都是疏松多孔的结构与铁基体，附着性差，而事实上腐蚀产物起到了一个储备水和氧气的作用，不具备阻止腐蚀的能力，此时主要发生吸氧腐蚀，腐蚀速度主要由氧气扩散至铁器基体的扩散速度控制。在潮湿的环境中，一旦腐蚀开始就很难停止下来。

　　随着工业化进程的不断加快，大气污染越来越严重，这对铁质文物的危害日趋严重，大气污染物主要有硫化物、氮化物、氯气、氯化氢等气体。它们都给铁器文物的保护带来了严重的困境。

　　大气中含硫化合物主要有SO2、SO3、H2S、硫酸盐等，这些含硫化合物在潮湿的环境下与铁质文物发生较强的化学腐蚀和电化学腐蚀，反应如下：

　　SO2+H2O→H2SO4 H2SO4 +O2→H2SO4

　　H2SO4 +Fe→FeSO4+H2 FeSO4+H2O→Fe（OH）2

　　FeSO4+H2S→FeS+H2SO4 Fe（OH）2+O2→FeOOH

　　在潮湿环境下，硫化合物与铁器表面发生上述化学反应，且不断循环反应直至铁器被完全腐蚀。

　　大气中的氮化物与硫化物一样属酸性气体，是一种强腐蚀性气体，在大气中与水和氧结合不断与铁器发生化学腐蚀和电化学腐蚀，反应如下：

　　NO2+H2O→HNO3+HNO2

　　Fe+HNO3→Fe（NO3）3+NO+H2O

　　生成的NO又与大气中的氧反应生成NO2，生成的NO2与铁器不断循环着上述化学反应。

　　在潮湿环境下，氯气和氯化氢气体首先与大气中的氧气在铁器表面发生化学反应生成稀盐酸，稀盐酸进一步与铁器发生复杂的循环化学反应，反应如下：

　　CL2+H2O→HCL+HOCL Fe+HCL→FeCL2+H2

　　Fe+H2O→Fe（OH）2+HCL Fe（OH）2+O2→FeOOH