一種斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于考古領(lǐng)域，尤其是涉及一種斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)歷史悠久的文明古國，隨著中國考古事業(yè)的發(fā)展，發(fā)掘出土了大量青銅器文物。青銅器文物是研究我國歷史、文化藝術(shù)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展史的極其重要的珍貴史料，它直接告訴考古工作者和文史者真實(shí)的歷史，同時(shí)也給科研工作者真實(shí)材料分析先人們當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)工藝。許多青銅器文物是稀世珍寶，甚至價(jià)值連城。保護(hù)好青銅器文物是我們義不容辭的責(zé)任。
[0003]青銅器文物主要是指古代傳統(tǒng)工藝制作的，以錫、鉛、銅為基本元素的青銅器物。由于年代久遠(yuǎn)，特別是那些埋藏地下后被發(fā)掘出去的青銅器物，在斷裂部位出現(xiàn)缺損斷裂，或在任何部位出現(xiàn)缺損空洞是常有的情況。而對(duì)于青銅器文物缺損部位的修復(fù)，傳統(tǒng)修復(fù)方法常采用焊接和粘接方式。焊接主要是采用銅焊、烙鐵錫焊；粘接主要是采用膠粘接。灌縫、填縫和補(bǔ)塊均需要粘接劑，粘接劑本身的老化與時(shí)間是呈正比的，而且無法避免。所以修復(fù)后的青銅器文物在缺損部位產(chǎn)生老化、開裂，缺損部位的重現(xiàn)是必然發(fā)生的。在上述情況下，必造成青銅器文物的反復(fù)修復(fù)，而每次修復(fù)又會(huì)造成新的損傷，最終有可能導(dǎo)致青銅器文物失去原始的文化信息。由于被修復(fù)的青銅器都屬于不可再生的文化寶藏，一旦修復(fù)出現(xiàn)失誤，將造成無可挽回的損失，所以要求修復(fù)工作萬無一失。目前修復(fù)斷裂缺損青銅器文物的方法主要有錫焊、激光焊、激光熔覆等手段。如發(fā)明名稱為《一種古青銅編鐘修復(fù)的專用合金粉末》(公開號(hào):CN 101260522A)的專利通過合金粉末成分的合理化設(shè)計(jì)，可以使得在激光焊接過程中，通過控制鉛、錫元素的燒損含量，使得焊縫金屬成分與古編鐘的基材的成分基本相近，從而使得焊縫與基材之間的物理性能差異盡量減少，最終實(shí)現(xiàn)激光焊接修復(fù)古青銅編鐘的音形同時(shí)恢復(fù)。發(fā)明名稱為《一種斷裂青銅器文物的修復(fù)方法》，(公開號(hào):CN1431078A)的專利提出的用激光焊接方法和深熔焊接方法，通過將激光束直接輻射至青銅器斷裂處，與青銅材料相互作用，使斷裂處實(shí)現(xiàn)兩端焊結(jié)。然后，根據(jù)修復(fù)的要求對(duì)激光焊接后的青銅器進(jìn)行打磨、拋光、做舊、上色等處理，達(dá)到修復(fù)目的。發(fā)明名稱為《一種缺損青銅器文物的修復(fù)方法》，(公開號(hào):CN1451510A)的專利主要用于出現(xiàn)缺損的青銅器文物的修復(fù)，該發(fā)明方法將大功率激光束照射到待修復(fù)青銅器文物缺損處，同時(shí)向激光熔池送入金屬粉末，在激光能量作用下，青銅器文物金屬基底表面微熔，激光熔池中的青銅粉末也被熔化，填充青銅器文物缺損，冷卻后形成一層涂覆修復(fù)層。目前，在文物修復(fù)中激光焊所修復(fù)文物為薄壁件且焊縫間隙較窄。而由于長(zhǎng)時(shí)間的自然腐蝕和出土過程中操作不慎，待修復(fù)部位大多存在較大的焊接間隙，局部甚至有明顯的缺塊現(xiàn)象。顯然，依靠激光焊接/激光熔覆實(shí)現(xiàn)完整修復(fù)較為困難，并且該技術(shù)修復(fù)需要把青銅器運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，采用昂貴的激光設(shè)備，修復(fù)效率極低，適應(yīng)性差、操作繁瑣。
[0004]放熱焊接技術(shù)無需外部電源或熱源，是利用熱熔焊接的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高溫熔液，并釋放出高熱量完成焊接修復(fù)操作的一種方法。放熱化學(xué)反應(yīng)速度非?？欤瑑H幾秒就可以完成修復(fù)。其產(chǎn)生的熱量極高，可以有效地傳導(dǎo)至熔接部位，使其熔為一體，使金屬液與基體之間形成牢固的分子結(jié)合。放熱焊接實(shí)質(zhì)上是自蔓延技術(shù)與焊接技術(shù)相結(jié)合的一種新型技術(shù)，屬于自蔓延焊接技術(shù)的范疇，具有簡(jiǎn)單方便，工作效率高；修復(fù)效果好，性能優(yōu)良；適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。目前，放熱焊接技術(shù)主要用于工業(yè)部件，比如接地銅棒、鋼軌的焊接，針對(duì)焊接對(duì)象的不同采用不同的焊接材料配方和焊接模具。但為見到采用這種技術(shù)焊接斷裂缺損青銅器。
[0005]基于此，發(fā)明人欲提供一種修復(fù)成本低、適應(yīng)性好、工藝簡(jiǎn)單、能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的基于放熱反應(yīng)的斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于放熱反應(yīng)的斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)方法。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)方法，具體包括以下步驟:
(1)修復(fù)前處理:對(duì)青銅器待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行修復(fù)前處理，包括去掉表面油污、銹跡，開焊接坡口 ；
(2)建立修復(fù)模型:測(cè)量青銅器文物待修復(fù)區(qū)域相關(guān)尺寸，使用三維建模軟件建立該區(qū)域虛擬修復(fù)后的3D模型，或使用三維掃描儀直接獲取待修復(fù)區(qū)的3D模型，并利用3D打印機(jī)獲得實(shí)體模型；
(3)制作封裝模具:根據(jù)實(shí)體模型制作與之匹配的封裝模具，并將封裝模具烘干，備用；
(4)配制焊粉:對(duì)待修復(fù)青銅器文物取樣進(jìn)行EDS能譜分析得到其成分，根據(jù)所測(cè)成分確定發(fā)生放熱反應(yīng)的焊粉配方，根據(jù)待修復(fù)區(qū)域大小確定焊粉需求量，稱取原料，攪拌均勻；
(5)模具裝配:將底部有導(dǎo)流槽的裝料模具、青銅器待修復(fù)區(qū)及封裝模具進(jìn)行組裝，要求裝料模具底部導(dǎo)流槽出口位于待修復(fù)區(qū)正上方；
(6)裝粉:在裝料模具底部放上擋片，蓋住導(dǎo)流槽，將焊粉裝入模具，略壓平壓實(shí)；
(7)修復(fù):在焊粉上撒上引火劑，點(diǎn)火；待裝料模具中的擋片熔化后，高溫液態(tài)金屬由裝料模具底部導(dǎo)流槽流入到待修復(fù)區(qū)域，冷卻之后即可與基體形成良好的冶金結(jié)合；
(8)后處理:拆除模具，對(duì)修復(fù)區(qū)進(jìn)行打磨、上色、作舊處理。
[0008]步驟(I)中所述的三維建模軟件可以是S0LIDW0RKS、Pro/E、UG等。
[0009]步驟(2)中所述封裝模具材質(zhì)選用防火泥。防火泥為塑性固體材料，具有一定柔軟性，因此可根據(jù)需要靈活成型。
[0010]步驟(3)中所述焊粉的成分，按照質(zhì)量百分比可以是，Na2SO4D- 10~14wt.%，Cu2O粉 31~40wt.%，PbO 粉 l~18wt.%，Al 粉 9?I Iwt.%，CaF2^jv l~3wt.%，硼砂 l~2wt.%，Cu 粉15~30wt.%，Sn 粉 5~15wt.%，Zn 粉 0-0.05wt.%，Ag 粉 0.1-0.3wt.%，Sb 粉 0-0.06wt.%，As粉 0.1-0.25wt.%。
[0011]步驟(5)中所述的裝料模具材質(zhì)為石墨。
[0012]步驟(6)中所述的擋片材質(zhì)為錫箔。
[0013]本發(fā)明通過自蔓延焊粉的放熱反應(yīng)，獲得與青銅器文物基體相近的高溫金屬液，金屬液在封裝模具中凝固成特定形狀，并與基體之間形成牢固的分子結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)。本發(fā)明具有如下突出的有益效果:
1、依靠焊粉自身反應(yīng)產(chǎn)生極高熱量，有效傳導(dǎo)至熔接部位，使金屬液與青銅器基體熔為一體，形成分子結(jié)合。并且填充金屬成分可根據(jù)青銅器基體成分或特殊要求靈活調(diào)
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[0014]2、修復(fù)方法設(shè)備簡(jiǎn)單、修復(fù)成本低。
[0015]3、適合各種形態(tài)斷裂缺損青銅器文物的修復(fù)，通用性好，且修復(fù)速度快、效率高，可以方便進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。
【附圖說明】
[0016]圖1為修復(fù)裝置示意圖。
[0017]其中，I一裝料模具；2—焊粉；3—擋片；4一青銅器；5—封裝模具；6—缺損處；
7—導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0018]通過以下實(shí)施例的說明有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0019]實(shí)施例一:
待修復(fù)青銅器文物材質(zhì)為錫青銅，圓柱形支撐件發(fā)生斷裂。
[0020]( I)修復(fù)前處理:對(duì)青銅器待修復(fù)區(qū)域進(jìn)行修復(fù)前處理，去掉表面油污、銹跡，并開焊接坡口。
[0021](2)建立修復(fù)模型:測(cè)量青銅器文物待修復(fù)區(qū)域相關(guān)尺寸(Y型坡口，間隙5mm，鈍邊4mm)，使用三維建模軟件S0LIDW0RKS建立該區(qū)域虛擬修復(fù)后的3D模型，并利用3D打印機(jī)獲得實(shí)體模型；
(3)制作封裝模具:根據(jù)實(shí)體模型，使用防火泥制作與之匹配的封裝模具，并將封裝模具烘干備用；
(4)配制焊粉:根據(jù)待修復(fù)青銅器文物的成分確定發(fā)生放熱反應(yīng)的焊粉配方，各物料按照質(zhì)量百分比為，10%的Na2S04?，40%的Cu 20粉，9%的Al粉，2%CaF2粉，2%硼砂，30%的Cu粉，5.6%的Sn粉，1.95%的PbO粉，0.15%的Ag粉，0.10%的As粉。攪拌均勻；
(5)模具裝配:將底部有導(dǎo)流槽的裝料模具、青銅器待修復(fù)區(qū)及封裝模具進(jìn)行組裝，要求裝料模具底部導(dǎo)流槽與待修復(fù)區(qū)對(duì)齊；
(6)裝粉:在裝料模具底部放上錫箔擋片，蓋住導(dǎo)流槽，將焊粉裝入模具，略壓平壓實(shí)；