中国生铁冶炼技术起源于春秋早期，在世界冶金史上处于领先地位。随着冶铁技术的掌握与发展，铁器在农业、手工业等领域获得广泛应用，人们的生产方式和生活方式也不断发生着改变。秦汉时期冶铁技术进一步提高，铁制农具的种类更加丰富，唐宋时期冶铁业规模更大，铁制品不仅用于农业、军事和手工业，还大量用于生活用具和工艺品制造。金元时期，铁器作为手工工具类型很多，包括铁刀、铁斧、铁凿、铁锥、铁钉等，多样化的铁器类型反映了当时分工日趋细化。

这件铁锥是2016年大同市博物馆征集的文物，据专家鉴定年代为金元时期。铁锥长134.95毫米，口径29.47毫米，下锥14.54毫米，厚度3.87毫米，重量88.91克，器型小巧精致，比例匀称，是研究当时社会文化及发展的重要实物资料。铁锥整体较为完整，但表面锈蚀严重，锥口处有轻微缺损，缺失面积0.5平方厘米，另一侧有约1厘米开裂变形。器物表面不平整，有一明显断层，推测为制作痕迹。锥体有点腐蚀、瘤状物、层状剥离等结构性病害，急需对其进行科学保护修复，为之后的研究和保存提供更好的帮助。

分析方法及测试条件

超景深显微分析，采用日本基恩士VHX-5000超景深视频显微系统观察表面病害及锈蚀物分布情况，更全面地了解器物的锈蚀层、锈蚀程度、铸造工艺等。

扫描电子显微镜—能谱分析仪，采用Tescan vega3扫描电子显微镜和Oxford X-act能谱分析仪，对样品进行显微组织形貌观察及微区成分分析，未对样品进行喷金或喷碳处理，测试条件为：高压15Kv、背散射（BSE）探头、工作距离15毫米、低真空环境、束流强度为10。

分析检测讨论

超景深显微系统分析。铁锥表面锈蚀物的颜色有红褐色、橙黄色和黑褐色夹杂分布，存在点腐蚀、层状剥离、表面硬结物等典型病害。锥口处锈蚀物剖面，图中可见明显的分层，黄褐色锈蚀层—黑褐色锈蚀层—本体层，白色颗粒可能为结晶盐或石英颗粒。黑褐色锈蚀物图片中可以看出结构比较致密，在保护处理过程中可根据情况给予保留。从黄褐色锈蚀物150x图片中可知黄褐色的锈蚀物结构比较疏松，在保护处理的过程中应该除去。

SEM-EDS分析。一般铁质文物锈蚀成分包括不同物相的FeOOH和Fe3O4，还有Fe2O3和铁的硫化物、氯化物和硫酸盐、磷酸盐等，由于铁质文物的制造工艺和埋藏环境不同，所产生的锈蚀成分也有很大的差异。要对铁质文物进行科学保护，首先要准确确定其锈蚀产物。收集修复过程中去除的锈蚀物残渣，用导电胶带直接粘于样品台上，为保证测量结果的准确性，须多次测量取其平均值。能谱分析结果显示，锈蚀物的主要成分是Fe的氧化物，黄褐色锈蚀物中存在S，说明锈蚀物中存在铁的硫化物；其他元素Si、Al、Ca、K等可能源于铁矿石中的伴生元素和埋藏环境中的黏土成分。白色物质中Ca含量为22.1，推测其来源于墓葬埋藏环境中的石灰，白色物质中检测出氯元素；在黄褐色锈蚀物中检测到氯元素，含量为0.5，氯离子的存在是使铁质文物循环腐蚀的重要原因，所以需要对文物进行脱氯处理。微观形貌分析图所示，黑褐色锈蚀物表面较为平整且致密，而黄褐色锈蚀物表面凹凸不平且疏松多孔，疏松的锈蚀物会吸收空气中的水分和有害介质，造成结构变化或进一步腐蚀，修复过程中应祛除。

铁锥的保护修复

在分析检测及病害调查基础上，根据文物保护修复的不改变文物原状、最小干预和可再处理原则，对铁锥采取系统保护修复。

清洗：借助放大镜或体视显微镜观察，用手术刀、钢针等配合无水乙醇清除表面较松散泥垢，用微型牙科打磨机祛除较硬的钙质垢，依据不同部位选择不同的钻头。

除锈：对器物表面影响其外观的锈蚀物和较坚硬的钙化物进行清理。采用物理方法，使用机械工具，通过打磨、敲打等手工手段将锈蚀物震落下来，用打磨机选择锥型钻头轻轻打磨锈蚀物表面。最后用喷砂机对其表面作薄层喷落，从而达到除锈的目的。除锈过程中打磨过度可能会导致铁质本体（银白色）暴露。因此，在实际操作中，要控制好打磨力度，避免除锈过度。经除锈后发现銎孔，锥尖处呈四棱形锥状。

脱盐：铁器埋藏环境中来自土壤的可溶盐如Cl-、SO42-会结合在表面的锈层中，环境湿度过高，可与环境中的水形成电解质溶液，促进铁器发生电化学腐蚀，氯离子被认为是铁器发生腐蚀的重要原因之一。EDS结果显示锈蚀物中含氯元素，采用浸泡法脱盐并用电导率仪监测脱盐溶液。脱盐在铁器的保护修复中至关重要，若不脱盐或脱盐不彻底，可溶盐在锈层中会随着环境温湿度不断发生溶解—结晶—溶解，导致锈层膨胀和收缩，这样循环下去最终使铁基体锈蚀殆尽。将铁锥浸泡在去离子水中脱盐，待数值趋于稳定后拿出，晾干后喷砂。喷砂时要注意喷砂压力大小，以免除锈过度。

整形：用丁烷气瓶加热，用整形器固定好形状，静置半天，待铁锥定型。

补配：铁锥口部残缺一块，用速成材料对残缺部位进行补配，用改装电热刮刀将补配部位与其原始形状相符。

全色：用褐赭、黑色、黄色调配颜色，对补配部分进行全色调配，尽量与原色保持一致，达到整体协调的效果。

缓蚀：为了增强本体除锈脱盐后的防锈和抗腐蚀能力，使用含有磷酸、鞣酸等多种成分的复配化学材料对其表面进行化学处理，使表面形成致密的钝化保护膜成为耐腐蚀和耐水的良好基底。选择合适的缓蚀材料配比和浓度，采用刷涂法使缓蚀膜层厚度均匀。

封护：封护是通过物理作用阻止外界环境中水汽、有害气体、微生物等接触铁器，提高铁器的耐腐蚀能力。缓蚀处理后的器物表面有一层可以隔绝金属与腐蚀介质的保护膜，为了防止这层保护膜因磨损或破裂而被环境中的腐蚀因素继续腐蚀，需要进行封护处理。根据实际情况，选用1%Paraloid B-72溶液进行封护，在浸涂封护剂时，一定要待器物上的缓蚀剂完全干燥凝固后再浸涂封护剂，以增强器物对空气污染的抵抗能力。

本文通过超景深视频显微系统、SEM-EDS对铁锥的锈蚀物微观形貌及成分进行分析检测后，对病害情况进行了全面评估，在此基础上设计保护修复技术路线，并且有针对性地实施了修复，达到预期的修复效果。在对铁锥的保护修复过程中，应针对文物存在病害的不同状况而选择最佳的方法和材料，如除锈过程中要控制好打磨力度，脱盐过程中要脱盐彻底，缓蚀、封护材料的选用要注意合适的配比及浓度，修复工作完成后应将其存放在稳定的环境中，有利于铁器文物的长期保存。

（作者单位：大同市博物馆）