一种断裂缺损青铜器文物修复用焊粉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于考古领域，尤其是涉及一种断裂缺损青铜器文物修复用焊粉。
【背景技术】
[0002]我国是一个历史悠久的文明古国，随着中国考古事业的发展，发掘出土了大量青铜器文物。青铜器文物是研究我国历史、文化艺术和科学技术发展史的极其重要的珍贵史料，它直接告诉考古工作者和文史者真实的历史，同时也给科研工作者真实材料分析先人们当时的生产工艺。许多青铜器文物是稀世珍宝，甚至价值连城。保护好青铜器文物是我们义不容辞的责任。
[0003]青铜器文物主要是指古代传统工艺制作的，以锡、铅、铜为基本元素的青铜器物。由于年代久远，特别是那些埋藏地下后被发掘出去的青铜器物，在断裂部位出现缺损断裂，或在任何部位出现缺损空洞是常有的情况。而对于青铜器文物缺损部位的修复，传统修复方法常采用焊接和粘接方式。焊接主要是采用铜焊、烙铁锡焊；粘接主要是采用胶粘接。灌缝、填缝和补块均需要粘接剂，粘接剂本身的老化与时间是呈正比的，而且无法避免。所以修复后的青铜器文物在缺损部位产生老化、开裂，缺损部位的重现是必然发生的。在上述情况下，必造成青铜器文物的反复修复，而每次修复又会造成新的损伤，最终有可能导致青铜器文物失去原始的文化信息。由于被修复的青铜器都属于不可再生的文化宝藏，一旦修复出现失误，将造成无可挽回的损失，所以要求修复工作万无一失。目前修复断裂缺损青铜器文物的方法主要有锡焊、激光焊、激光熔覆等手段。如发明名称为《一种古青铜编钟修复的专用合金粉末》(公开号:CN 101260522A)的专利通过合金粉末成分的合理化设计，可以使得在激光焊接过程中，通过控制铅、锡元素的烧损含量，使得焊缝金属成分与古编钟的基材的成分基本相近，从而使得焊缝与基材之间的物理性能差异尽量减少，最终实现激光焊接修复古青铜编钟的音形同时恢复。发明名称为《一种断裂青铜器文物的修复方法》，(公开号:CN1431078A)的专利提出的用激光焊接方法和深熔焊接方法，通过将激光束直接辐射至青铜器断裂处，与青铜材料相互作用，使断裂处实现两端焊结。然后，根据修复的要求对激光焊接后的青铜器进行打磨、抛光、做旧、上色等处理，达到修复目的。发明名称为《一种缺损青铜器文物的修复方法》，(公开号:CN1451510A)的专利主要用于出现缺损的青铜器文物的修复，该发明方法将大功率激光束照射到待修复青铜器文物缺损处，同时向激光熔池送入金属粉末，在激光能量作用下，青铜器文物金属基底表面微熔，激光熔池中的青铜粉末也被熔化，填充青铜器文物缺损，冷却后形成一层涂覆修复层。目前，在文物修复中激光焊所修复文物为薄壁件且焊缝间隙较窄。而由于长时间的自然腐蚀和出土过程中操作不慎，待修复部位大多存在较大的焊接间隙，局部甚至有明显的缺块现象。显然，依靠激光焊接/激光熔覆实现完整修复较为困难，并且该技术修复效率极低，适应性差、操作繁琐。
[0004]近年来，放热焊接修复成为了研究热点。它无需外部电源或热源，是利用热熔焊接的化学反应产生高温熔液，并释放出高热量完成焊接修复操作的一种方法。放热化学反应速度非常快，仅几秒就可以完成修复。其产生的热量极高，可以有效地传导至熔接部位，使其熔为一体，使金属液与基体之间形成牢固的分子结合。放热焊接修复实质上是自蔓延技术与焊接技术相结合的一种新型技术，属于自蔓延焊接技术的范畴，具有简单方便，工作效率高；修复效果好，性能优良；适用范围广等优点。放热焊接的关键技术难点即在于所用的焊粉。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种修复成本低、适应性好、反应平稳、接头熔合效果好的适用于断裂缺损青铜器文物修复用焊粉。
[0006]为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是:
一种断裂缺损青铜器文物修复用焊粉，按照质量百分比计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%。
所述焊粉中各种原料的颗粒度均为100?300目。
[0007]所述焊粉根据不同元素的物化性质，充分考虑了微量元素的烧损流失，确保了修复部位与基体相同或相近的成分。
[0008]所述焊粉使用Na2S04+Al系，Cu20+A1系，PbO+Al系的多重放热反应，反应热量充足，可确保焊缝与基体充分熔合；同时反应速度平稳，避免了如CuO+Al系瞬间反应的高热量引起的喷溅。
[0009]所述焊粉中硼砂一方面有利于金属液的流动，同时可以保护焊接表面不易被氧化，另一面硼砂高温分解得到的B2O3可以与CaF2联合作为稀释剂和造渣剂。
[0010]本发明提供的断裂缺损青铜器文物修复用焊粉，可基于自蔓延放热反应，获得与青铜器文物基体相近的高温金属液，金属液在封装模具中凝固成特定形状，并与基体之间形成牢固的分子结合，从而实现断裂缺损青铜器文物的修复。该焊粉反应平稳，安全性高，且修复速度快，效率高。
【具体实施方式】
[0011]通过以下实施例的说明有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
[0012]实施例一:
待修复青铜器文物材质为锡青铜，圆柱形支撑件发生断裂。经测量断口处缺损体积约为56cm3。焊粉焊接之后，包括焊肉和焊渣两部分，焊肉密度为8.5-9.0g/cm3，焊粉按照30%的得液率进行计算，得液率是指反应后得到的液态金属占原始焊粉质量的百分数。则所需焊粉的质量为1587~1680kg之间:
56 cm3X8.5 g/cm3 + 30% =1587 (g)
56 cm3X9.0 g/cm3 + 30% =1680 (g)
取大于平均值1633.5的最小整十数1640g焊粉。按照质量百分比计，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使用混粉机或球磨机进行充分均匀的搅拌混合而成。
[0013]所述焊粉中各种原料的颗粒度均为100?300目。
[0014]所述焊粉根据不同元素的物化性质，充分考虑了微量元素的烧损流失，确保了修复部位与基体相同或相近的成分。
[0015]所述焊粉使用Na2S04+Al系，Cu20+A1系，PbO+Al系的多重放热反应，反应热量充足，可确保焊缝与基体充分熔合；同时反应速度平稳，避免了如CuO+Al系瞬间反应的高热量引起的喷溅。
[0016]所述焊粉中硼砂一方面有利于金属液的流动，同时可以保护焊接表面不易被氧化，另一面硼砂高温分解得到的B2O3可以与CaF2联合作为稀释剂和造渣剂。
[0017]经修复后的青铜器断裂处实现了有效连接，连接处无气孔、裂纹、夹渣等缺陷，修复效果良好。
[0018]实施例二:
待修复青铜器文物材质为锡青铜，复杂形状刀柄局部缺损。经测量缺损体积约为40cm3。焊粉焊接之后，包括焊肉和焊渣两部分，焊肉密度为8.5-9.0g/cm3，焊粉按照30%的得液率进行计算，得液率是指反应后得到的液态金