清代木座铁炮的保护修复研究

牛 飞

一、铁炮的简介

铁炮又称火炮，是中国古代一种重量和口径都比较大的金属管形射击火器，可发射石弹、铁弹以及爆炸弹等，大多配有专用的炮架或炮车1。自元朝以后,铁炮开始成为军队的重要装备,主要用于攻城守塞。十六世纪初，欧洲火炮开始传入中国，明朝的铁炮铸造师对铁炮进行了精心的改良，其中影响较大的有佛朗机铳和红夷炮。清朝前期，清政府为满足统一全国及平定三藩叛乱等战争的需要，又对火炮进行改良，主要有三种类型，即红夷炮型、类似佛朗机铳的子母炮型，以及威力更为巨大的大口径短管炮型2。

广东作为清朝重要的军事要塞，多地都有工艺精良的铁炮铸造厂。清代的铸炮技术主要有模具铸造法与熟铁铸造法两种。鸦片战争博物馆收藏有一件清代铁炮，炮身铸有铭文“清道光二十三年广东佛山铸造”，前装滑膛铁炮，前弇后丰，铸造工艺较粗糙，一侧炮耳已残，炮身其他的铭文已锈蚀不清。铁炮是清代鸦片战争等中外交锋的重要火器之一，从某种意义来说，铁炮的制作技术的优劣直接影响了战争的胜负。

本次保护修复的深圳博物馆藏清代铁炮征集自三水市，炮身由5节合铸而成，前弇后丰，底如覆笠，中部有一对耳轴。由于常年存放环境等原因，该铁炮通体锈蚀，且锈蚀物疏松，符合广东沿海地区出土铁炮的锈蚀特征3。铁炮炮膛残留透明薄膜状物体，应为前人修复封护痕迹，但所用材料已老化。木座上刻有大量人姓的印记，如“汤”，疑为作战将士的名字，有待进一步的研究。

二、铁炮的科学分析

（一）铁炮本体及锈蚀物的显微观察

首先，选取铁炮炮膛和炮尾部位锈蚀物，制备样品，观察锈蚀物截面显微结构如下。

图1 炮膛锈蚀物截面显微照片

图2 炮膛锈蚀物截面显微照片

由显微照片可知，木座铁炮表面布满大量红色颗粒状锈蚀物，排列紧密，观察锈蚀物样品断面可以看到，一侧由若干层依次排布，分层明显，紧挨着的另一层未见分层，而是夹杂大量透明云母状固体，可能是海盐等结晶物质。

（二）铁炮本体及锈蚀物X射线荧光光谱分析

光谱分析采用Niton xl3t950型号携式X-射线荧光能谱分析仪，对木座铁炮炮膛和耳轴位置进行成分分析，位置示意图如下。

测试结果见下表。由分析结果可知，该铁炮锈蚀物中含有Cl，这就涉及到脱盐的问题。除含有不稳定铁锈之外，还含有一定的矿物成分如硅、钙、镁、钾离子等，在进行表面清理时也需要去除。

（三）铁炮锈蚀物定性分析

图3 炮膛

图4 耳轴

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4。通过硝酸银定性分析，可以判断该铁炮锈蚀物中是否有氯化物存在。若有，则必须进行脱盐处理。将炮膛和炮尾部位铁锈分别置于试管中，滴入硝酸溶解，然后过滤，对澄清的溶液先滴加硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，观察有无沉淀生成。

表1 木座铁炮元素分析结果

图5 硝酸银滴定实验

图5中左一为硝酸-硝酸银对比试样，中间和右一分别为炮膛和炮尾锈蚀物试样。可以看到木座铁炮锈蚀物试样产生一定量的白色沉淀，说明样品中含氯离子，结合X射线荧光能谱分析也检测出一定的氯成分，占有一定比重，不可忽视，因此木座铁炮需要做脱盐处理。

（四）铁炮X射线探伤分析

为了了解铁炮与木座的连接方式，以及铁炮的完残程度和铁锈掩盖下的可能存在的裂纹，利用YXLON MG226/4.5X型号射线机对相关部位拍摄X光片。

根据X射线光片显示结果，铁炮的完整程度良好，结构完整，未见裂缝及残缺。木座内有一根铁杆贯穿其中，将金属部位与木座紧密铆合，该铁杆未见裂缝，结构完整。木座表面有大量铁锈粘结，结合 X光片，可以看出榫卯结构 坚固。铁炮木座上金属部件周围的铁锈不影响金属部位与木座的连接强度，另基于需要对木座上字迹保护的原则，无需完全去除木座上的铁锈。

图6 铁炮X光片1

图7 铁炮X光片2

图8 铁炮木座X光片

三、木座铁炮的修复

（一）科学修复方案的制定

在保护修复工作进行之前，需先搜集与器物相关的历史资料，从各个角度拍摄器物照片，并绘制病害图，结合检测分析结果，制定科学的文物修复方案5。

（二）修复工具及化学药品

木座铁炮保护修复所需的设备、工具和保护修复材料详见表2 。

表2 铁炮保护修复所用设备、工具和材料

（三）表面清理与除锈

为了提升铁炮脱盐效率和封护剂的使用效率，应尽量去除铁器的疏松锈层，包括土垢、有机污染物及前期保护与修复残留的附着物。

操作应以机械方法为主，用竹刀、手术刀等工具，用百洁布等材料清除表面附着的土垢、浮锈等，对基体脆弱处，应在放大镜或显微镜下操作。对基体较坚固的部位用喷砂机除锈，但是需要先在隐蔽处进行试验。经验证，喷砂机气压调至合适的数值，除锈效率非常高，并且除锈效果很好，色泽自然。木座铁炮有前人封护材料的痕迹，使用对文物基体无影响的有机溶剂如酒精、乙酸乙酯等去除。

（四）铁炮的脱盐

铁器出土或出水后，主要是以氯化物为主的盐类继续腐蚀残留的铁器，并伴随着开裂和分层剥落产生新的腐蚀，在短时间内造成永久的破坏6。因此，需要先对含氯化物的铁器要进行脱盐处理。

本尊铁炮锈蚀物中含氯，必须经脱盐除氯。根据现有的场地、器物大小等因素，也基于对文物安全性的考虑，本次修复选择传统的纸敷脱盐法。将铁炮清洗干净后，用宣纸浸透蒸馏水包裹在铁炮全身，通过盐析作用使器物上的氯转移、吸附到宣纸上。待宣纸干透后，再用新的宣纸浸透蒸馏水包裹在器物全身，循环操作数次。每次操作完成后，将干透的宣纸浸泡在纯净水中一天，过滤，再用硝酸银滴定法检测是否仍存在氯离子，直至溶液没有白色沉淀产生。经验证，浸泡宣纸后的溶液在初期可以检测到氯离子的存在。经多次操作，白色沉淀越来越淡，最后溶液趋于澄清。此次修复的铁炮先后进行了二十八次操作。出于环境保护的考虑，脱盐用宣纸浸泡后的废水经清水稀释后再排放，确保达到国家污水排放标准7。

（五）缓蚀与封护

经过试验对比，采用3%苯并三氮唑-乙醇溶液作为缓蚀剂，分两次涂刷于器物表面，每遍间隔24小时。第二遍与第一遍刷涂方向垂直，力求缓蚀形成的膜层厚度均匀一致。刷子在使用前应先去除脱落的刷毛，然后用溶解缓蚀剂所用的溶剂润湿，刷涂时应避免回流现象。

经过缓蚀处理的铁器文物，在保存条件不佳的情况下，还会有被腐蚀的可能，因此还需进行封护处理8。经过筛选，选用2%Paraloid B72乙酸丁酯溶液对缓蚀处理后的铁炮进行封护处理。操作应在通风橱中进行，用软毛刷涂于器物表面一遍，自然干燥后取出。

另外，对于铁炮木座开裂的现状，考虑到环境对木质的影响，对木座采用物理加固的方法，即用宽铁皮箍紧木座，防止更大的变形。因木座上有重要历史字迹需要保护，对相关部位进行了真空充氮消杀处理。修复前后对比如下图所示。

图9 修复前照片（整体）

图10 修复前照片（局部）

四、结果与讨论

保护修复过程必须遵循不改变文物原状、真实性、最小干预以及可识别与整体协调相结合等文物保护的基本原则9。此次修复的木座铁炮由铁质部分和木质部分构成，在保护修复前进行了保存状况和病害调查、给予实验室编号、拍照和文字记录工作，并进行了显微观察、X射线探伤等无损分析，同时提取了锈蚀物样品进行了硝酸银定性检测和X射线荧光能谱分析。根据不同质地部位的病害，对铁质部位实施了表面清理、除锈、脱盐、缓蚀、封护等保护修复技术处理；对木质部位实施了物理加固、消杀等保护修复技术处理，做到对症下药，两种质地部位的保护修复处理互不干扰。修复后的铁炮形态稳定、色泽协调，取得了较为理想的效果。修复过程遵循科学检测分析、X光片技术的应用以及多质地文物的保护修复思路，也为其它铁质文物的修复提供了借鉴。

图11 修复后照片（整体）

图12 修复后照片（局部）

注释：

1 任宁云.曲靖新发现古代铁炮[J].四川文物，1993（4）:73-72.

2 王福谆.“我国古代大型铁铸文物”系列文章之十一古代大铁炮[J].铸造设备研究，2008（3）:46-49.

3 毛维佳 吴海涛 刘成. 沿海地区出土铁炮锈蚀与现场保护初探[J].神州旬刊, 2013（30）:47-48.

4 王蕙贞 朱虹 宋迪生等. 秦汉铁器锈蚀机理探讨及保护方法研究[J].文物保护与考古科学,2003（1）:7-11.

5 凌雪.一件西周青铜壶的科学分析与保护修复[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版)，2007（4）:303-307.

6 齐迎萍.铁器文物腐蚀与保护的研究现状[J].中原文物，2008（5）：94-96.

7 王建平 韩英 张月玲等.铁质文物脱盐处理废水中的污染物检测[J].文物保护与考古科学，2011（2）:49-53.

8 潘路.博物馆青铜文物保护技术手册[M].北京：文物出版社，2014.

9 侯卫东.文物保护原则与方法论浅议[J].中国文物报，1995（6）:71-76.