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青铜器修复技术之青铜器焊接

 华夏董氏大全 2012-04-22
青铜器修复技术之青铜器焊接
来源: 艺超网 编辑: 贾文忠 日期: 09-05-20


    青铜器焊接是青铜器修复技术中的一个重要环节,是修复破碎青铜器、复原器形的较理想的一种方法。由于青铜器的年代、种类、性质、残破和腐蚀情况不同,焊接的难易也不同,所以在焊接过程中采取的方法、措施也是多种多样的。
    近代工业上焊接方法大约有四十多种。作为文物焊接主要应用的是“锡焊法”,焊接学上叫“ 鼠接”,是比较原始的焊接方法。还有一种“镉锌钎焊法”,此方法焊接强度比锡焊高。
   (1)锡焊法
    锡焊法的优点是设备简单,操作方便,容易掌握;焊接所需的温度低(约在250℃~450℃),所需温度对焊件的影响小,对铜器保养来说,这无疑是它的最大优点。缺点是焊接强度小,不能承担过重的物质或物体,不耐压力和冲击力,在较大外力作用下容易脱焊,同时由于焊锡熔点低(183℃)而不耐高温。但是,一般来说这个缺点对于文物是不存在的,因为铜器在博物馆受到高度重视和细心保护,受外界影响小,所以用锡焊法来焊接破残的青铜器,仍是修复青铜器的好方法。 焊接所用材料和工具: 焊接“焊锡”是锡和铅的合金。锡占62%和铅占38%的焊锡,称作“点锡”。这种“点锡”对于铜器焊接有两个方便条件:①熔点低,易熔解,焊接温度无需太高;②焊锡在常温下凝固快,可以及时固定焊接,所有铜器焊接最好使用这种“点锡”作为焊料。 焊剂:松香、镪水。松香:是使用最早的焊剂,因为松香液体能够洁焊件和焊锡,增强焊锡的流动性,在使用盐酸之前,松香一直是锡焊的焊剂。镪水:就是氯化锌溶液,在盐酸内加锌,即可获得。氯化锌的作用是清洗干净被焊接部位,可以保持焊接强度耐久。所以氯化锌溶液是铜器焊接的良好焊剂。 焊接的主要工具──烙铁:分电烙铁、火烙铁。火烙铁用厚约1厘米的红铜板裁成,长短、宽窄可根据需要决定,一般用的烙铁长约15厘米,宽约4厘米左右,一端锉成斧刀形状,刃部角度为50~55°。做法:用台钳倾斜地夹住裁好的红铜,4用板锉锉成烙刃即可,然后在烙刃部分渡上焊锡。其他工具有:长柄火钳。扁嘴小钳、尖嘴钳、台钳、各种规格的钢锉和两头忙锉、细木锉等。焊接前对铜器的整理:由于铜器大小、形状、薄厚和破残情况不同,对所修的铜器应首先查找它的块数,是多少块,是否短缺,破碎程度和腐蚀情况,然后再根据每一碎块的位置按对接顺序编号,缺少部分,将考虑补配复原。锉焊口:将查对好的铜器碎块进行锉口,就是在对接的两块铜器断口上锉出新铜质即所谓“新碴”,才可以焊接。
    焊口和焊接方向(位)的关系:为了在焊接过程中尽可能使两块铜器对接起来恢复原状,因此要求铜器断口既要锉掉腐蚀层,露出新铜质,又要尽可能保留铜器断品的原来曲线,作为焊接时掌握铜器器形的依据。因此在铜器断口上就不能同样深度地锉掉一层,而是在铜器断口内外方向上偏重一方锉成一定的坡度,使断口剖面形成一定的角度,两块铜器断口对称地锉成这种坡度和角度,对接起来即可形成焊口,锉焊口时偏重哪一方向来锉,这要决定于焊接时在哪个方向上焊接。根本原则是锉焊口要以铭文、花纹或其他遗迹不受破坏为依据,因而不可在有铭文、花纹或其他遗迹的方向焊接,也即不可在这部分断口上锉成焊口。而要改变这部分焊接方向,或者不实行焊接,等全部焊接完成后,在最后一道工序中,将该部分断口填注粘接剂。
    锉焊口:首先了解铜器破残的全部情况,考虑焊接先从哪一部分开始,比如从铜器的足部、底部开始顺序焊接,或者相反。根据了解的情况再考虑锉焊口,是一次全部锉好还是边锉边边焊都可以。锉焊口坡度的大小可依据铜器的薄厚、腐蚀程度而定,锉坡度小、角度也小,对接后焊口就宽大;坡度大、角度也大,对接后焊口就狭小。厚、重的铜器,要求焊接角度要大,焊口宽度也应大些,因此焊口坡度要小一些;薄的、小件铜器,焊口要宽些,坡度要小;腐蚀轻的铜器,焊口要窄,坡度要大,甚至腐蚀轻微、薄而且轻的铜器,不需要坡度,在断口上平行地锉出新铜质即可。焊口的大小、宽窄、坡度、角度是以焊接强度来考虑决定的。而焊接强度除了上述关系外,更重要的还决定于铜器的腐蚀程度和重量对焊接的影响。腐蚀严重、金属性弱的铜器,焊口坡试要小,焊口要宽,应在许可的条件下扩大铜器的焊接面,以增强焊接强度。而大件、厚重的铜器,则需要内外两面焊接,因而在铜器断口的内外方向上,分别锉成宽窄不同的主要和次要焊口,进行两面焊接,以增强焊接强度。 由于铜器晶体组织交错,腐蚀程度和强度在各部位的差别,铜器断口常常高低、凸凹参差不齐,在这种情况下,应适应断口形状锉出一定距离,露出新铜质,只求可以焊接,不可强求焊口坡度和宽窄一致,否则就可能扩大铜器因锉焊口而形成的破坏面。
    通过锉焊口,还可以对铜器腐蚀程度作出判断。一般有四类情况:
    第一类,铜质保存良好,有金黄色的金属光泽,锉屑纯净,焊接效是好,具有相当强度。
    第二类,金属呈红黄色,锉屑中有少量的赤色矿化物,强度低于第一类。
    第三类,铜质紫红色,锉出的金属屑中有相当数量的紫色矿化物,强度又次于第二类。
    第四类,锉屑呈现赤红色,全无金属光泽,此类铜器已无焊接条件。但应注意,即使在同一件器物上,腐蚀的轻重程度往往也不一致,有时将不得不考虑采用粘接的办法,有条件的部位使用焊接,无条件的部位则用粘接。
    焊接: 焊接的基本方法:将上述有关工作做好后,即可进行铜器焊接。先将准备好的焊件,一件固定在工作台上,焊口临近桌边或略伸出桌外,用重物压在上面以使稳定,使焊接时另一件碎块可以上下左右地自由活动而无阻碍地对接。如果铜器破碎成若干块,其中一块是大件的,焊接时可用该大件作基点,顺序进行焊接,如果大件本身的重量在工作桌上就很稳定,不必用重物压住,圆形器物躺倒放置,在焊接中容易滚动,可用角形木支稳固定,然后进行焊接。
    总之,在焊接过程中,要根据铜器的器形、重量、施工中力的影响和铜质的摩擦力等等不同情况,采取不同措施,将铜器或它的一部分稳定后,再进行焊接。 焊接时先在焊口上涂抹焊剂。将镀好焊锡的烙铁放在火焰中加热,烙铁呈现微红色时长钳夹出,先蘸松香或氯化锌,再蘸焊锡。此时,烙铁刃已沽锡,变为白色,用烙铁刃部前端尖部,放在抹好焊剂的焊口处进行焊接。为了准确地焊接,每块碎片先焊住一两个固定点,然后观察器形是否正确,如不正确,再用烙铁将焊道加热,溶解后纠正器形,至器形正确为止。在点焊的基础上,然后再将未焊接的焊口全部顺序地进行焊接。由于铜器的器形、大小、重量、腐蚀程度、破碎和残缺等等情况的不同,每块碎片在初焊阶段固定几个点以及焊点距离的大小,都是以在焊接过程中不致中途脱焊为原则。同时,必要时可以在初焊阶段采取固定措施,加强初焊固定的焊接强度,保证焊接的顺利进行。待全部焊接完成,应立即将器物放入蒸馏水中洗刷焊口,除去残留的焊剂等物质。
   
    (2)镉锌钎焊法
    上述锡焊方法有一定的局限性,因为锡焊的强度不高,只能用修复外形有尺寸小或者重量较轻的文物。对于大型的较重的文物则要考虑焊缝本身的受力情况,如陕西修复秦始皇铜车马时采用的是钎焊技术进行焊接的。钎焊是利用熔点比青铜器材料低的焊料,和文物一同加热,在文物不熔化的情况下,焊料熔化并润湿及填充焊缝间隙形成钎缝。在钎缝中钎料与文物互相溶解和扩散,从而得到牢固的结合。按焊料熔点高低,可分为硬钎焊、铜钎焊(焊料熔点高于500℃)和软钎焊(焊料熔点低于325℃)。银焊、铜焊属于前者,锡焊、低熔点焊属于后者,钎焊的热源采用500瓦或300瓦电烙铁。
    钎焊工艺:
    ①为了得到良好的焊接效果,在焊接前必须对被焊表面进行清理,方法可采用钢丝刷、砂布和锯片,彻底清除表面的锈污、氧化物等并使表面粗糙,清理后再用无水乙醇清洗,以便于焊接时钎料进行润湿;
    ②涂钎剂:根据焊接部位和选定的钎料在被焊部位涂上一层相应钎剂,如用H1Ag26-16.7-17钎料时用剂102钎剂,用Cd-Zn钎料时用氯化物钎剂,所用钎剂都用水调成糊状,在钎料上也应涂上相应钎剂;
    ③钎焊温度一般控制在比钎料熔点高20℃~40℃的范围内。温度过高引起被焊件的熔蚀,钎缝变宽,温度过低将形成虚焊;
    ④钎焊后的清洗:这是焊后的一项重要工序。因为焊后残留的钎剂不清洗干净,在遇到潮湿时容易造成腐蚀现象。使用102钎剂时焊后先用柠檬酸热水溶液清洗,再用热蒸馏水清洗多次。对使用氯化物钎剂时清理时用热水仔细清洗多次即可。因为氯化物钎剂能很好地溶于热水。清洗后用脱脂棉擦净;
    ⑤钎焊料多为有毒物质,钎焊时应特别注意劳动保护和强力抽风、排风。 另外,激光钎焊用于青铜器修复还待于进一步试验研究。
    焊、粘、机械相结合修复技术 有些特残的器物,单靠焊接无法达到其牢固度,器面有彩绘不允许大面积的焊接,即可采用焊接、粘接与机械加固相结合的方法。如秦陵铜车马多处焊缝采用了此方法,两块残片缝间,加入加强件,有的地方采用套接及扒钉方法。(1)扒钉 是将文物残件张开性裂缝但没断裂开的、焊接较困难,用内加扒钉固定修复的方法。采用此法①先将器物裂口处铜锈清理干净;②在裂口两侧钻若干小孔;③用丙酮清洗碴口;④再灌抹胶粘剂;⑤然后压拢断缝;⑥安装固定扒钉;⑦待胶粘剂固化;⑧拆除加压夹具;⑨内外表面处理作旧。(2)螺钉、铆钉、胶粘混合连接 ①壁薄器物破残,两块之间可在内壁加一薄铜片焊接,或粘接加固;②两残片的碴口处,可相对打小孔,攻丝后一边罗钉拧入,一边用树脂固连。还可用铆钉固定。总之方法很多,要因物而定。

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