CN108754217A

CN108754217A - 一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺

Info

Publication number: CN108754217A
Application number: CN201810971202.9A
Authority: CN
Inventors: 杨长江
Original assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xianzhi Technology Co Ltd; Guangzhou Yuzhi Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2018-11-06

Abstract

本发明公开了一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Mg:1.0‑1.8wt.%,Y:0.4‑0.6wt.%,Sb:2.0‑3.0wt.%,Bi:1.5‑2.8wt.%,Co:8.0‑12.0wt.%,In:1.0‑1.5wt.%,Sn:12.0‑16.0wt.%,Ag:18.0‑24.0wt.%，余量为铜。该材料为我国藏区大型佛像生产过程中各个组件需要的变形利玛合金提供了一种新颖的材料学解决方案，且该合金不含铅和汞并能表现出稳定的青色外观。该材料的实施和产业化可以有效的推动我国宗教饰品行业新材料的更新和行业升级需求。

Description

一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铜合金。

背景技术

公元7世纪佛教由印度、汉地传入西藏，1300多年来藏族人民凭着他们的勤劳智慧与卓越的艺术天分，在世界屋脊上创造了辉煌的西藏佛教艺术。藏传金铜佛像作为雕塑艺术的一个主要门类，成就骄人，在我国古代雕塑艺术之林中绽放着奇异光彩。在这样的历史时期，藏传佛教的金银铜铁法器在技术上，工艺水平上，兼收并蓄，且逐渐发展出自身的多样风格。无论在数量，品质等方面，都逐渐进步到了前所未有的繁荣程度。其后，汉藏的冶炼，铸造，金属雕刻等工艺，也始终相互交融，日趋精细，不断发展进步。藏传铜佛像雕塑工艺有两种：铸造与打制。对于铸造砂范法而言，就是通过制备砂范，然后将合金熔化后浇铸进入砂范中进行凝固成型。显然，大型的佛像并不适合采用砂范法进行制备。当佛像的尺寸过大的时候，要采用锻打工艺进行成型，它也称为锤打工艺。主要是通过合金板进行锻制而成，再进行有效的拼接。在生产佛像时，必须要先设计好图纸，并且把部件绘制到铜板上，制作佛像的顺序必须是由上至下，通常在金属板上而标明尺寸的大小以及要制作的形状特征，如果佛像的体积较大时，则应当先在图纸上画好，再按照尺寸粘在相应的模板上而，以确保佛像大小的准确度。通过不同的强烈打击而使得铜板具有所需要的形状，然后再通过拼接的方法就得到了所需的大型铜佛像。

在藏区，制备佛像用的铜合金称为利玛。《藏汉大词典》解释其意指各类响铜制品。不同利玛是合金成分和比例不同，最后泛出的颜色也不同。在材质上，不仅限于铜和铁，还加入别的贵金属以达到光泽的多样性以及加强材质的可塑性和密度及耐氧化性，使之造出来的合金铜法物极其精美而具有艺术感染力。

当按照颜色对利玛合金进行分类的时候，利玛可以分为花利玛、白利玛、黄利玛、红利玛、紫利玛、青铜利玛等。然而，在清代就有对利玛合金更为详细的分类和记载为：1）梵铜利玛，及印度利玛，包括13世纪前斯瓦特、克什米尔、东北印度各地造像及器物使用。2）梵铜旧利玛，所指范围与梵铜利玛相同，标旧字表示其年代更为久远。3）番铜利玛，即西藏利玛，是西藏本地所造各时期造像及器物均有使用。4）巴勒布利玛，即尼泊尔利玛，约为16世纪后的造像与器物使用。5）桑塘利玛，多为东北印度造像即器物使用。6）红利玛，尼泊尔早期使用。7）扎什利玛，为日喀则扎什伦布寺使用品种。8）紫金利玛，是宫廷记载的最珍贵品种。9）嘎克达穆利玛及流崇干利玛。

近代对利玛佛像合金的研究表明,利玛合金中通常加入一定量的铅和汞。由于铅和汞不与铜形成合金,在利玛合金的凝固中, 随着富铜合金的不断凝固,富铅和汞的液相也不断的从最初的合金溶体中分离出来。这些富铅和汞熔体由于不和富铜熔体相溶,因而在凝固过程中伴随着枝晶的生成而逐渐被排挤到枝晶的间隙中,并在这些狭小的缝隙中最终凝固,起到了补充凝固空洞的作用。因而添加了适量铅和汞的铜合金极其适合用来铸造佛像等大型塑像,因为这种材料产生的凝固空洞等缺陷极少。用专业术语来说，传统的利玛合金的液态合金在凝固的过程中能够产生Spinodal分解效应，生成两种互不溶解的液相，因而低熔点的液相在凝固过程中可以补偿高熔点液相凝固时产生的枝晶空洞，因而具有极其有益的作用。

尽管我国宗教装饰材料行业发展迅速，但由于起步晚，起点低，在一些技术环节上与国际水平相比还有很大差距。开发并产业化具有先进性能的利玛合金是西藏宗教领域不可避免的问题，长久以来国内的很多研究机构和企业进行了多方位的尝试，但是令人遗憾的是，目前为止尚未取得任何实质性的进展。通过先进的材料设计技术可以通过底层性的热力学和动力学手段对利玛合金材料进行创新,并且对研制和开发新材料的难题解决和产业化会有很大的市场价值。面对日趋激烈的国际国内市场竞争，必须加快结构调整步伐，这是当今世界相关领域的发展趋势。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。按重量百分比计,合金的组成为Mg:1.0-1.8wt.%,Y:0.4-0.6wt.%,Sb:2.0-3.0wt.%,Bi:1.5-2.8wt.%,Co:8.0-12.0wt.%,In:1.0-1.5wt.%,Sn:12.0-16.0wt.%,Ag:18.0-24.0wt.%，余量为铜。

上述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇入模具中进行成型，并采用水冷的方式降温。在室温下对铸造件的表面进行锻打成型，每道次的变形量不超过4%，多个连续道次的变形量少于30%；如果连续锻打超过30%的变形量，必须进行中间退火；中间退火温度为400度,时间为0.5小时;最后在佛像着色过程中需要进行微氧化操作,其中温度为250度,时间为0.8小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）在一般的多元合金凝固过程中, 随着枝晶的生成,枝晶间的空隙由于来不及由液相填充而生成了铸造空洞和疏松。这个合金凝固特性对于佛像级别的大型塑像来说是很致命的缺陷,不仅导致了局部大量的空洞生成,也使得局部材料力学性能不足和修补变成极其困难的一件事情。藏区的利玛合金之所以适合铸造大型的佛像是因为该材料的液相具有极其优异的凝固性能。用专业术语来说，传统的利玛合金的液态合金在凝固的过程中能够产生Spinodal分解效应，生成两种互不溶解的液相，因而低熔点的液相在凝固过程中可以补偿高熔点液相凝固时产生的枝晶空洞，因而具有极其有益的致密作用。但是，必须看到，传统的利玛合金大多是铸造合金类型，适合大型佛像变形锻打用的变形利玛合金还非常少，而且种类也不多。因而，在人民生活大大丰富的今天，开发一种变形用利玛合金对于开发新产品并解决行业难题起到了积极的作用。此外，由于本专利申请保护的利玛合金不含铅和汞，因而在对环保意识极其重要的今天具有现实意义。

（2）该合金冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。可以解决铸造时热裂倾向大，铸造空洞和疏松明显制品成品率低等技术难题。它可以制造出高尺寸精度和低表面粗糙度的薄壁铸件，压铸件壁厚可达到最小壁厚为1mm的铸件，可铸出直径为0.3mm左右的小孔。该合金在降温过程中初始合金熔体会由于Spinodal效应分解为富铜熔体和富铋熔体。因而，该合金具有宽广的凝固温度范围（340-850度）。其中主要的富铜熔体的凝固温度范围为650-850度，富铋的凝固温度范围为340-420度。两种液相的凝固温度范围覆盖了从850度到340度的温度范围，因而在用该合金进行佛像用铜件铸造的时候，所得铸件具有极高的致密度，可以达到98%以上。此外，金属液与铸型发生反应的机会和程度更小。

（3）该材料在铸造后就有极其优异的力学性能。抗拉强度达到480-520MPa，延伸率为25-30%。因而该材料在铸造后的锻打成型过程中可以经受很大的变形（10-30%）而不用中间退火来消除加工硬化。此外，目前现有的利玛合金铸态硬度都较低，往往不到100-110HB。本专利申请保护的利玛铜合金，由于进行了材料学上的结构和成分优化，因而具有极高的硬度，可以达到150-180HB。因而采用该材料制备的佛像构件，在使用过程中不会因为外力的作用在表面产生划痕。这一特性对于保护佛像的表面观感具有极其重要的现实意义。

（4）该合金具有青色的外表色泽，且该色泽是由于表面微氧化物层而产生的。该利玛合金具有极其优异的耐腐蚀性能，且经历锻打操作和去应力退火后腐蚀性能并没有产生下降的现象。该利玛合金在藏区的腐蚀速度为1.810^-4mm/年，因而采用该利玛合金制备的佛像在使用20年后并没有明显的腐蚀现象发生。而且表面也没有明显的退色或者变色的现象出现。相比较而言，传统的利玛合金铸造的佛像在西藏的环境下保持4年之后就会有明显的锈蚀现象发生，严重的影响到了佛像表面的观感和清洁的工作量。

具体实施方式

实施例1

一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为Mg:1.0wt.%,Y:0.4wt.%,Sb:2.0wt.%,Bi:1.5wt.%,Co:8.0wt.%,In:1.0wt.%,Sn:12.0wt.%,Ag:18.0wt.%，余量为铜。上述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇入模具中进行成型，并采用水冷的方式降温。在室温下对铸造件的表面进行锻打成型，每道次的变形量不超过4%，多个连续道次的变形量少于30%；如果连续锻打超过30%的变形量，必须进行中间退火；中间退火温度为450度,时间为0.2小时;最后在佛像着色过程中需要进行微氧化操作,其中温度为230度,时间为0.5小时。

该合金具有宽广的凝固温度范围（340-850度）。其中主要的富铜熔体的凝固温度范围为650-850度，富铋的凝固温度范围为340-420度。两种液相的凝固温度范围覆盖了从850度到340度的温度范围，因而在用该合金进行佛像用铜件铸造的时候，所得铸件具有极高的致密度，可以达到98%以上。该材料在铸造后的锻打成型过程中可以经受很大的变形（10-30%）而不用中间退火来消除加工硬化。采用该材料制备的佛像构件，在使用过程中不会因为外力的作用在表面产生划痕。该利玛合金制备的佛像在使用20年后并没有明显的腐蚀现象发生。而且表面也没有明显的退色或者变色的现象出现。

实施例2

一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为Mg:1.8wt.%,Y:0.6wt.%,Sb:3.0wt.%,Bi:2.8wt.%,Co:12.0wt.%,In:1.5wt.%,Sn:16.0wt.%,Ag:24.0wt.%，余量为铜。上述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇入模具中进行成型，并采用水冷的方式降温。在室温下对铸造件的表面进行锻打成型，每道次的变形量不超过4%，多个连续道次的变形量少于30%；如果连续锻打超过30%的变形量，必须进行中间退火；中间退火温度为450度,时间为0.2小时;最后在佛像着色过程中需要进行微氧化操作,其中温度为230度,时间为0.5小时。

实施例3

一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺。按重量百分比计，合金的组成为Mg:1.5wt.%,Y:0.5wt.%,Sb:2.4wt.%,Bi:1.6wt.%,Co:8.5wt.%,In:1.2wt.%,Sn:14.0wt.%,Ag:18.5wt.%，余量为铜。上述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇入模具中进行成型，并采用水冷的方式降温。在室温下对铸造件的表面进行锻打成型，每道次的变形量不超过4%，多个连续道次的变形量少于30%；如果连续锻打超过30%的变形量，必须进行中间退火；中间退火温度为450度,时间为0.2小时;最后在佛像着色过程中需要进行微氧化操作,其中温度为230度,时间为0.5小时。

Claims

1.一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺；按照重量百分比,该合金的成分为:Mg:1.0-1.8wt.%,Y:0.4-0.6wt.%,Sb:2.0-3.0wt.%,Bi:1.5-2.8wt.%,Co:8.0-12.0wt.%,In:1.0-

1.5wt.%,Sn:12.0-16.0wt.%,Ag:18.0-24.0wt.%，余量为铜。

2.根据权利要求1所述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，其特征在于包括如下冶炼步骤：将如上配比的原料加入到氩气环境下的感应电炉内，并采用石墨坩埚;熔炼时在1200度保温10分钟，靠高频感应炉电磁搅拌均匀;搅拌均匀后在1200度保温1分钟并浇入模具中进行成型，并采用水冷的方式降温。

3.根据权利要求1所述一种藏区佛像锻打成型用耐退色青利玛合金及其工艺，其特征在于包含如下使用步骤：在室温下对铸造件的表面进行锻打成型，每道次的变形量不超过4%，多个连续道次的变形量少于30%；如果连续锻打超过30%的变形量，必须进行中间退火；中间退火温度为450度,时间为0.2小时;最后在佛像着色过程中需要进行微氧化操作,其中温度为230度,时间为0.5小时。