一種斷裂缺損青銅器文物修復(fù)用焊粉的制作方法
【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修復(fù)用焊粉。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)歷史悠久的文明古國(guó)，隨著中國(guó)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(guó)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(wú)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(kāi)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(wú)可挽回的損失，所以要求修復(fù)工作萬(wàn)無(wú)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(kāi)號(hào):CN 101260522A)的專利通過(guò)合金粉末成分的合理化設(shè)計(jì)，可以使得在激光焊接過(guò)程中，通過(guò)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)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)效率極低，適應(yīng)性差、操作繁瑣。
[0004]近年來(lái)，放熱焊接修復(fù)成為了研究熱點(diǎn)。它無(wú)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?？?，僅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。放熱焊接修復(fù)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)。放熱焊接的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)即在于所用的焊粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種修復(fù)成本低、適應(yīng)性好、反應(yīng)平穩(wěn)、接頭熔合效果好的適用于斷裂缺損青銅器文物修復(fù)用焊粉。
[0006]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修復(fù)用焊粉，按照質(zhì)量百分比計(jì)4和304粉10~14%，&!20粉31-40%, PbO 粉 1-18%, Al 粉 9-11%, CaF2^jv 1-3%,硼砂 1-2%, Cu 粉 15-30%, Sn 粉 5-15%, Zn粉 0-0.05%，Ag 粉 0.1-0.3%，Sb 粉 0-0.06%，As 粉 0.1-0.25%。
所述焊粉中各種原料的顆粒度均為100?300目。
[0007]所述焊粉根據(jù)不同元素的物化性質(zhì)，充分考慮了微量元素的燒損流失，確保了修復(fù)部位與基體相同或相近的成分。
[0008]所述焊粉使用Na2S04+Al系，Cu20+A1系，PbO+Al系的多重放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱量充足，可確保焊縫與基體充分熔合；同時(shí)反應(yīng)速度平穩(wěn)，避免了如CuO+Al系瞬間反應(yīng)的高熱量引起的噴濺。
[0009]所述焊粉中硼砂一方面有利于金屬液的流動(dòng)，同時(shí)可以保護(hù)焊接表面不易被氧化，另一面硼砂高溫分解得到的B2O3可以與CaF2聯(lián)合作為稀釋劑和造渣劑。
[0010]本發(fā)明提供的斷裂缺損青銅器文物修復(fù)用焊粉，可基于自蔓延放熱反應(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)。該焊粉反應(yīng)平穩(wěn)，安全性高，且修復(fù)速度快，效率高。
【具體實(shí)施方式】
[0011]通過(guò)以下實(shí)施例的說(shuō)明有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0012]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。經(jīng)測(cè)量斷口處缺損體積約為56cm3。焊粉焊接之后，包括焊肉和焊渣兩部分，焊肉密度為8.5-9.0g/cm3，焊粉按照30%的得液率進(jìn)行計(jì)算，得液率是指反應(yīng)后得到的液態(tài)金屬占原始焊粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。則所需焊粉的質(zhì)量為1587~1680kg之間:
56 cm3X8.5 g/cm3 + 30% =1587 (g)
56 cm3X9.0 g/cm3 + 30% =1680 (g)
取大于平均值1633.5的最小整十?dāng)?shù)1640g焊粉。按照質(zhì)量百分比計(jì)，焊粉由下列原料混合而成:10% 的 Na2SO4^ 164g，40% 的 Cu 20 粉 656g，9% 的 Al 粉 148g，2%CaF2? 32.8g，2%硼砂 32.8g，30% 的 Cu 粉 492g，5.6% 的 Sn 粉 91.84g，1.95% 的 PbO 粉 31.98g，0.15% 的 Ag粉2.46g，0.10%的As粉1.64go使用混粉機(jī)或球磨機(jī)進(jìn)行充分均勻的攪拌混合而成。
[0013]所述焊粉中各種原料的顆粒度均為100?300目。
[0014]所述焊粉根據(jù)不同元素的物化性質(zhì)，充分考慮了微量元素的燒損流失，確保了修復(fù)部位與基體相同或相近的成分。
[0015]所述焊粉使用Na2S04+Al系，Cu20+A1系，PbO+Al系的多重放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱量充足，可確保焊縫與基體充分熔合；同時(shí)反應(yīng)速度平穩(wěn)，避免了如CuO+Al系瞬間反應(yīng)的高熱量引起的噴濺。
[0016]所述焊粉中硼砂一方面有利于金屬液的流動(dòng)，同時(shí)可以保護(hù)焊接表面不易被氧化，另一面硼砂高溫分解得到的B2O3可以與CaF2聯(lián)合作為稀釋劑和造渣劑。
[0017]經(jīng)修復(fù)后的青銅器斷裂處實(shí)現(xiàn)了有效連接，連接處無(wú)氣孔、裂紋、夾渣等缺陷，修復(fù)效果良好。
[0018]實(shí)施例二:
待修復(fù)青銅器文物材質(zhì)為錫青銅，復(fù)雜形狀刀柄局部缺損。經(jīng)測(cè)量缺損體積約為40cm3。焊粉焊接之后，包括焊肉和焊渣兩部分，焊肉密度為8.5-9.0g/cm3，焊粉按照30%的得液率進(jìn)行計(jì)算，得液率是指反應(yīng)后得到的液態(tài)金