金屬文物是歷史文明、經濟發展的產物，可以弘揚民族精神、傳承歷史人文，也見證了社會與科技的發展。常見的金屬文物主要有青銅器、鐵器及金銀器等。金屬文物是人類歷史文化的重要載體，具有極高的藝術價值、歷史價值和科學價值。金屬文物的保存與病害防治是文物保護領域的一項重要任務。隨著時間的推移，金屬文物不可避免地會受到各種環境因素的影響，導致其發生腐蝕、銹蝕、裂紋等病害，嚴重威脅著文物的安全和完整性。

       長期受到環境因素的影響，金屬文物的結構性能會逐漸減弱，表現為硬度下降、韌性降低等。結構弱化會使得文物更容易受到外力的破壞，從而加速其損壞過程。

       腐蝕是金屬文物最常見的病害之一，主要表現為金屬表面的銹蝕和變色。腐蝕的原因多種多樣，其中氧氣和濕度是兩個主要的因素。

       1.氧氣

       可以促進金屬的氧化反應，加速腐蝕；而濕度的高低直接影響金屬離子的遷移速率和腐蝕產物的形成。長期處于潮濕環境中，金屬文物表面容易產生水膜，為腐蝕反應提供了有利條件。

       氧氣在鐵質文物銹蝕過程中扮演著關鍵角色。鐵與氧氣反應生成鐵的氧化物，即銹，這是一種典型的電化學反應。在濕潤環境中，水分子參與反應，加速了鐵的腐蝕過程，形成氫氧化鐵和氫氧化亞鐵。  這個過程可以簡化為以下幾個步驟：

       Fe2? + 2OH? → Fe(OH)₂    

       Fe(OH)?進一步氧化形成Fe(OH)?或其脫水形式Fe₂O₃·nH₂O

       2.溫度

       溫度對金屬文物的保護至關重要，因為它直接影響金屬的物理和化學性質。溫度的波動可能導致金屬膨脹或收縮，從而引起文物的變形或裂紋。此外，溫度的升高通常會加速化學反應的速率，包括金屬的氧化和腐蝕過程，這可能導致金屬文物表面的退化。

       3.濕度

       濕度對生銹鐵質文物的影響至關重要，它直接影響金屬與氧氣發生氧化反應的速率。在較高濕度的環境中，水蒸氣的存在為鐵的氧化提供了必要的媒介，加速了鐵離子的生成和鐵銹（主要是氫氧化鐵）的形成。具體而言，水分子參與鐵的氧化還原反應，使得鐵離子更容易從金屬鐵表面脫離，進而與氧反應生成不溶的氫氧化鐵沉淀。濕度對青銅文物同樣具有重要影響。青銅是銅和錫（有時還含有其他元素）的合金，它在不同濕度的環境中表現出不同的物理和化學性質，從而影響文物的保存狀態。

       此外，濕度的波動也會對金屬文物造成損害。在干燥環境中，銹層可能因失水而收縮，導致裂紋的產生，從而使文物的保護層變得更加脆弱。當環境再次變濕時，水分會滲入這些裂紋中，加劇金屬文物的腐蝕。

       4.酸性氣體

       當二氧化硫與空氣中的水汽結合，形成硫酸，它會與銅質文物表面反應，形成銅綠（堿式碳酸銅），即銅的腐蝕產物。鐵質文物在酸性環境中則會形成鐵銹（主要成分是水合氧化鐵），這不僅改變了文物的外觀，還會導致材料結構的破壞，最終可能導致文物的破碎和損壞。

       1.高氣密空間

       在外界環境頻繁波動的情況下，金屬可能會失去光澤、發生斷裂，甚至出現結構上的改變。因此，為了有效保護金屬文物，需要將其置于非常密封的環境中，不僅有效隔離外界環境溫濕度和空氣對空間內濕度及氧含量的擾動，也能有效隔離外界污染性氣體的侵入，輔助環境濕度、氧含量調控等措施，為金屬文物創建“恒定低濕、低氧、潔凈”的保存環境。

       理想的環境溫度通常設定在18℃到22℃之間。在這個范圍內，金屬文物的物理和化學性質相對穩定，腐蝕速率較慢，有助于減緩文物的退化過程。相對濕度收到溫度的直接影響，高氣密的獨立環境有利于文物保存環境的濕度控制，減少濕度對文物的影響。

       濕度是影響金屬文物保存的關鍵因素，因為它直接影響金屬的腐蝕速率和程度。金屬文物在高濕度環境中更易發生化學反應，過高的濕度容易導致金屬表面產生水膜，加速腐蝕反應，如鐵質文物容易生銹，銅質文物表面可能形成銅綠。而過低的濕度則可能使文物干燥開裂。因此，保持適當的濕度水平對于金屬文物的保存至關重要。

       經過科研實驗發現，金屬在常氧環境中，相對濕度≤10%基本無腐蝕；隨著相對濕度增加，腐蝕逐漸加重；在20%~50%RH，氧濃度越大，反應速率越快。為了有效保護金屬文物，將金屬文物置于高氣密展柜、儲藏柜或者庫房內，并將相對濕度維持在20%RH以內；也可以輔助低氧環境調控，以更好地減緩金屬的腐蝕，減少物理損害，并保持文物的完整性。同時，還需定期監測和調控文物存放環境的溫濕度，以應對外部氣候條件的變化，確保文物得到最佳保護。

       2.潔凈的保存氛圍

       空氣是導致金屬文物腐蝕的主要因素之一，在金屬保護實例中常使用防腐涂層隔絕氧氣；或者應用陰極保護法等保護技術。此外，對已經形成的銹層進行適當的清理和穩定處理，也是文物保護中常見的做法。除氧氣外，酸性氣體對金屬文物的損害同樣十分嚴重。潔凈的空氣環境可以減緩鐵器腐蝕的速率，降低電化學腐蝕發生的可能。

       通過上述分析可以看出，金屬文物的保存與病害防治工作具有重要意義。為了有效地保護金屬文物免遭病害的侵襲，我們必須為其創造一個恒溫恒濕且潔凈的保存環境。這包括控制溫度、濕度和酸性氣體等關鍵因素，以減緩金屬文物的病害發展速度，延長其保存壽命。同時，我們還需要加強對金屬文物保存環境的監測和管理，及時發現并處理潛在的風險因素，確保文物的安全和完整性。

       在《國家文物事業發展“十三五”規劃》中明確提出文物保護要實現“兩個轉變”，向“搶救性與預防性保護并重轉變，向文物本體與周邊環境、文化生態的整體保護轉變，確保文物安全”。因此，做好文物小微環境控制，使文物處于安全友好的環境中,是做好文物預防性保護重要的一環。

       "CATHSE"技術（高密閉環境下智能氣體調控技術）通過將文物與外部環境隔離形成文物儲藏小微環境，用以阻隔大氣中灰塵、溫度、濕度、有害生物、污染氣體和光照對文物的影響，將環境對文物損害降到最低；再通過對環境內氣體調控，創造出恒濕、潔凈、穩定、低氧的儲存環境，實現文物預防性保護。