山西蒲津渡铁质锚柱文物腐蚀产物及机制研究

摘要

山西蒲津渡铁质锚柱文物腐蚀严重，为了给铁质文物的保护修复提供科学依据，开展了铁质锚柱腐蚀产物及腐蚀机理研究。采用体式显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线荧光分析仪（XRF）、激光显微共聚焦拉曼光谱仪、X射线衍射仪（XRD）和离子色谱仪研究了铁质锚柱文物的埋藏环境、表面形貌、锈蚀产物、锈层结构，分析了其腐蚀机理。结果表明：锚柱材质为灰口铸铁，铸铁组织包括铁素体、渗碳体及石墨，石墨呈不规则片状均匀分布在渗碳体与铁素体之中；锚柱周围土壤的含水率较高（7.21%）,pH接近中性（7.156），腐蚀性Cl^-的浓度达到中等危害程度；锚柱表面的泥锈层和锈层有明显的分层现象，泥锈层的外层和中层主要由α-FeOOH等稳定性锈蚀成分组成；泥锈层的内层以及锈层的外层和中层主要由α-FeOOH、Fe₃O₄、Fe₂O₃、γ-FeOOH等成分组成，表明锈蚀反应仍在进行，不稳定的γ-FeOOH继续被氧化成稳定的α-FeOOH和Fe₃O₄，形成不含氯的铁器腐蚀机制；锈层的内层疏松，主要由α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄、FeOCl等组成，裂隙中检测出有害锈蚀物β-FeOOH，表明Cl^-可通过β-FeOOH的空穴以及锈层中的裂缝渗入内部参与腐蚀，生成FeOCl，其进一步转化为有害锈β-FeOOH，形成含氯的铁器腐蚀循环机制。

关键词

蒲津渡 / 铁质文物 / 腐蚀产物 / 腐蚀机制