一种无损清洗青铜器的装置及其方法与流程

本发明涉及青铜器清洗，具体涉及一种无损清洗青铜器的装置及其方法。

背景技术：

1、文物是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹，具有重要的考古价值。然而，这些珍贵的文物在历经了千百年的岁月沧桑和自然风化之后，都不可避免地受到了不同程度的破坏，包括自然因素，如雨雪、风沙、灰尘、烟雾、可溶盐、生物和微生物等，也包括人为因素，如涂抹、刻划、煤烟、酸雨、不当修绪和加固等，留下了种类繁杂的污染物和印迹。

2、清洗是文物修复的重要环节，目的在于去除诸多的污染物和印迹，尽可能的还原并保留其历史价值。目前针对文物清洗主要采用物理清洗、化学清洗、超声波清洗和激光清洗、干冰清洗等方法。化学清洗主要用到酸性材料如草酸、柠檬酸、醋酸等，络合材料六偏磷酸钠、edta二钠盐等，碱性材料碳酸钠等，氧化材料84消毒液和过氧化氢等，而这些化学物质在清洗的同时往往对文物表面产生不可逆的腐蚀，从而损伤文物。物理清洗主要是采用机械手段物理擦除，用吸尘器、毛刷、拍打、沾黏、擦拭等将污物直接清除或者采用机械电动工具将硬质污染物除去，缺点是难以将文物表面的污染物彻底清洗干净，电动工具还有可能会给文物带来损伤。激光和干冰等清洗方法也都有各自的缺点，比如激光清洗利用高频高能激光脉冲照射器物表面，瞬间聚焦的激光能量使表面的污染物发生瞬间蒸发或剥离，有可能伤害到文物基底，干冰清洗需要高压清洗机，对设备要求较高，应用范围较小。

3、超声清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。所有的超声清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因。超声清洗属于物理清洗，其本身为绿色清洗，若在清洗液中添加适合的清洗剂则属组合清洗，更具有明显的清洗效果，非常适合用于一些文物表面清洗。

4、青铜类是一种以铜、锡、铅为主要成分的合金,无论是传世还是出土的,都经历了长时间的氧化作用,自然形成各种不同色彩的腐蚀覆盖层,其中的有害锈对青铜类破坏极大,所以对青铜类的除锈修复是非常重要的。对铜质文物进行清洗除锈的目的主要是为了能够更好地去解读铜质文物所遗留下来的纹饰、铭文和各种铸造痕迹等历史信息清除铜质文物表面不稳定的有害锈等腐蚀物质恢复其表面和加工的原始面貌展现其历史原真性，为文博等相关工作人员研究当时的社会政治、经济、文化提供最真实的、最可靠的信息。铜质文物的清洗除锈可分为物理法除锈和化学法除锈两种。物理法除锈法主要采用手术刀、微型牙钻和超声波震动来除去金属文物上的结垢及锈蚀物。化学法除锈则是利用化学药品，如柠檬酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸、亚硝酸钠、乙醇、丙酮、连二硫酸钠溶液、柠檬酸-硫脲复配液、碳酸氢三钠溶液等，温度在35℃左右，ph控制在6～7之间，达到去除铜质文物表面结垢和有害锈蚀的目的。该法的缺点是可能造成清洗过度或残留物影响，使用时药品量的控制是个难点。

5、综上现在针对青铜类文物没有一种方法或/和系统来相对较彻底且友好的对其进行清洗。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种无损清洗青铜器的装置，以解决现有技术中，针对青铜类文物没有一种方法或/和系统来相对较彻底且友好的对其进行清洗的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种无损清洗青铜器的装置，包括储液罐、气体输送管线、微纳米气泡发生系统、气液混合泵、超声清洗水槽以及分流组件；

3、其中，所述储液罐的出液口与气液混合泵的进料口连通；

4、所述气体输送管线的出气口与气液混合泵的进料口连通；

5、所述气液混合泵的出料口与微纳米气泡发生系统的进料口连通，微纳米气泡发生系统的出料口与分流组件连通；

6、所述分流组件设置在超声清洗水槽内。

7、工作原理：

8、在储液罐内存储有由水和清洗剂配制而成的混合清洗溶液，气体输送管线将气体导入，混合清洗溶液和气体在气液混合泵内混合后泵入微纳米气泡发生系统内，微纳米气泡发生系统产生微纳米气泡来通过分流组件来均匀分布到超声清洗水槽内，超声清洗水槽内在清洗剂、微纳米气泡以及超声波共同作用下来对青铜器进行清洗。

9、进一步，所述分流组件包括：

10、布气管架，所述布气管架在超声清洗水槽内底部水平布置且其进料口与微纳米气泡发生系统的出料口连通；

11、布料喷嘴，所述布料喷嘴有若干且均与布气管架连通，若干布料喷嘴均匀分布在布气管架顶部。

12、进一步，所述布气管架包括：

13、第一导管，所述第一导管有两个且间隔布置，其中任一第一导管上连接有用于与微纳米气泡发生系统的出料口相连的进水管；

14、第二导管，所述第二导管有多个且间隔分布，多个第二导管连通在两第一导管之间，若干布料喷嘴分布在多个第二导管上。

15、进一步，所述微纳米气泡发生系统内可以是溶气罐形式、螺旋状形式或蜂窝状形式。

16、为实现上述目的，本发明还采用了如下的技术方案：一种无损清洗青铜器的方法，包括：

17、混合清洗溶液和气体后泵入微纳米气泡发生系统中，微纳米气泡发生系统产生的微纳米气泡均匀分布在超声清洗水槽内对青铜器进行清洗。

18、进一步，所述清洗溶液中的清洗剂包括柠檬酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸、亚硝酸钠、乙醇、丙酮、连二硫酸钠、柠檬酸-硫脲复配液、碳酸氢三钠、碳酸钠、过氧化氢、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、氢氧化钠-连二亚硫酸钠、乙腈、酒石酸钠、二甲亚砜或半胱氨酸。

19、进一步，所述清洗溶液和气体的气液比为1:3-1:50，气液比优选为1:10-1:20，气液比更优选为1:10-1:15。

20、进一步，所述微纳米气泡发生系统的出水压力为0.1-1.0mpa，出水压力优选为0.3-0.8mpa，出水压力更优选为0.4-0.6mpa。

21、进一步，所述超声清洗水槽内对青铜器进行清洗的时间为0.1-10小时，时间优选为1-2小时。

22、进一步，所述超声清洗水槽的使用频率为20-200khz。

23、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

24、1、本无损清洗青铜器的装置主要由储液罐、气体输送管线、微纳米气泡发生系统、气液混合泵、超声清洗水槽以及分流组件，来将气体与由水和清洗剂配制而成的混合清洗溶液混合后来形成微纳米气泡，后在超声清洗水槽中通过超声清洗、微纳米气泡清洗以及化学清洗相配合方式来高效且无损的对青铜器进行清洗。

25、2、本无损清洗青铜器的方法是将超声清洗、微纳米气泡清洗以及化学清洗相配合方式来高效且无损的对青铜器进行清洗，且能够降低清洗能耗以及化学药剂消耗。

技术特征：

1.一种无损清洗青铜器的装置，其特征在于，包括储液罐、气体输送管线、微纳米气泡发生系统、气液混合泵、超声清洗水槽以及分流组件；

2.根据权利要求1所述的一种无损清洗青铜器的装置，其特征在于：所述分流组件包括：

3.根据权利要求2所述的一种无损清洗青铜器的装置，其特征在于：所述布气管架包括：

4.根据权利要求1所述的一种无损清洗青铜器的装置，其特征在于：所述微纳米气泡发生系统内可以是溶气罐形式、螺旋状形式或蜂窝状形式。

5.一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于：所述清洗溶液中的清洗剂包括柠檬酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸、亚硝酸钠、乙醇、丙酮、连二硫酸钠、柠檬酸-硫脲复配液、碳酸氢三钠、碳酸钠、过氧化氢、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、氢氧化钠-连二亚硫酸钠、乙腈、酒石酸钠、二甲亚砜或半胱氨酸。

7.根据权利要求5所述的一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于：所述清洗溶液和气体的气液比为1:3-1:50，气液比优选为1:10-1:20，气液比更优选为1:10-1:15。

8.根据权利要求5所述的一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于：所述微纳米气泡发生系统的出水压力为0.1-1.0mpa，出水压力优选为0.3-0.8mpa，出水压力更优选为0.4-0.6mpa。

9.根据权利要求5所述的一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于：所述超声清洗水槽内对青铜器进行清洗的时间为0.1-10小时，时间优选为1-2小时。

10.根据权利要求5所述的一种无损清洗青铜器的方法，其特征在于：所述超声清洗水槽的使用频率为20-200khz。

技术总结
本发明公开了一种无损清洗青铜器的装置，包括储液罐、气体输送管线、微纳米气泡发生系统、气液混合泵、超声清洗水槽以及分流组件；其中，所述储液罐的出液口与气液混合泵的进料口连通；所述气体输送管线的出气口与气液混合泵的进料口连通；所述气液混合泵的出料口与微纳米气泡发生系统的进料口连通，微纳米气泡发生系统的出料口与分流组件连通；所述分流组件设置在超声清洗水槽内；本发明与现有技术相比，将气体与由水和清洗剂配制而成的混合清洗溶液混合后来形成微纳米气泡，后在超声清洗水槽中通过超声清洗、微纳米气泡清洗以及化学清洗相配合方式来高效且无损的对青铜器进行清洗。

技术研发人员：谢振斌,宋艳,李继香,刘建成,王冲,王雯娟,赵延琴,蒋如潇,李婷竹,姜标
受保护的技术使用者：四川省文物考古研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15