CN108866382A - 一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金 - Google Patents

一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。按照重量百分比,该合金的成分为:Mg:1.5‑2.0wt.%,Sn:10.0‑16.0wt.%,Y:0.4‑0.6wt.%,Bi:12.0‑14.0wt.%,Sb:4.0‑4.5wt.%,Fe:6.0‑8.0wt.%,Au:4.0‑5.0wt.%,Ag:12.0‑15.0wt.%，余量为铜。该材料为我国藏区铜像铸造用利玛合金提供了一种无铅和无汞的新材料方案,且所得产品具有优异的青色观感。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

一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金
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
西藏地处有世界屋脊之称的青藏高原之上，藏族人民在这里世代定居和游牧。佛教与本地固有宗教文化的融合，繁衍出独具特色的藏传佛教。藏传佛教铜佛像艺术，由于在寺庙文化中占有显要的地位，而成为西藏艺术和传统技艺最高成就的代表。藏传佛教铜佛像艺术的成就，与铜佛像制作工匠对铜合金性能和锻铸工艺的熟练掌握，以及对佛教图像和度量比例的严格遵守是分不开的。由于西藏地域辽阔，各地区的固有因素和在形成发展过程中所受影响不尽相同，佛像艺术呈现出文化和艺术面貌的多样性。
西藏地区的大型佛像，一般采用的是砂范法铸造而成。沙范法铸造尺寸大的佛像也会采用分部件铸造，然后拼接组合。工匠在铸造尺寸大的铜佛像时，可以用沙范法分别铸造铜像部件，然后组合而成，这样可以降低铸像的难度，提高铸像的成功率。使用沙范法铸造的铜像有时会在表面留下一些可观察到的特征。由于沙范是由两半沙范合拢，而在两块沙范表面接合处存在空隙，当浇铸完成后，流入接合处空隙的铜液必然在铸件表面形成一圈凸起。这圈凸起在后期铜像修饰的过程中，通常会被完全打磨但是在有些部位还会留下痕迹。
沙范铸造法必然存在单体铸造的高度限制，这是由沙范的形式和工艺流程决定的。首先，制作沙范的材料为沙子混合粘土。制范的时候，沙土在铁环内被夯实，从而模印出泥模的形式。沙范由两块闭合组成，在制范的过程中要多次上下翻转，因此，沙范的尺寸难以做得很大。尺寸大的时候，将沙土夯实的难度增加，容易开裂脱落，而且沙范尺寸大，工匠难于上下翻转，操作上有难度。当铜像太大时，由于铜液未能充满整个型腔，尺寸增加会导致铸件的铸造成功率会下降。
由于历史的原因，制备藏区铜佛像的材料称为利玛。利玛是藏语，在《藏汉大辞典》中是指响铜铸成的器物。不同利玛是金属比例不同，最后显示出的颜色不同。总的说来，利玛合金是各种合金铜的统称，而各种利玛也有其相对应的时间、价值、色彩等。通过近代对利玛合金佛像的研究，发现利玛合金中通常会加入铅。因为铅不与铜、锡、锌形成合金，在利玛合金中以颗粒状存在可以提高铜液的流动性，填充铸造过程中形成的气孔等缺陷，从而提高铸件质量。
利玛可以经常被分为九种类型，包括：（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，是清宫档案记载的最珍贵品种。（9）嘎克达穆利玛及流崇干利玛。
古代利玛合金是非常珍贵的，因为用料极为名贵，不仅有我们今天看起来仍十分名贵的金、银等金属，还有古代从西洋进口的五色玻璃面等。利玛合金制品通常用铜錾打成形，全身并不镀金。新铸时颜色鲜艳，并有奇特的光线从金属内部的反射出来。
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，提供一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。按重量百分比计,合金的组成为Mg:1.5-2.0wt.%,Sn:10.0-16.0wt.%,Y:0.4-0.6wt.%,Bi:12.0-14.0wt.%,Sb:4.0-4.5wt.%,Fe:6.0-8.0wt.%,Au:4.0-5.0wt.%,Ag:12.0-15.0wt.%，余量为铜。
上述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，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分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下加热到850-950度并保温10分钟;然后将该熔体倒入已经做好的模具中进行浇铸成型;冷却脱模后需要进行消除铸造应力真空退火,温度为410度,时间为0.6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0.5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。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。但是必须看到,铅和汞是常见的重金属，在人体内蓄积时间长、排泄慢，对神经、血液、肾脏系统均有毒性。工人或者用户在长期接触含铅和汞的合金后,这些重金属会经过烟尘进入呼吸道和消化道,引起铅中毒和汞中毒。因此在环保意识极其重要的今天,开发一种不含铅和汞的藏区铸造佛像用利玛合金,对于开发新产品并解决行业难题起到了积极的作用。
（2） 本专利申请保护的利玛合金，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（310-840度）。其中主要的富铜熔体的凝固温度范围为720-840度，富铋的凝固温度范围为310-460度。两种液相的凝固温度范围覆盖了从840度到310度的温度范围，因而在用该合金进行佛像铸造的时候，金属液与铸型发生反应的机会和程度更小，且合金的抗吸气氧化能力较强，金属液的纯净度提高，改善了合金的回用性能。该合金经4次回用后铸造件的外形轮廓清晰，表面光洁，无明显变色，说明合金的回用性能良好。因而，该材料的产业化，不仅可以提高成品率，还可以通过多次回用大大降低生产成本。
（3） 目前现有的利玛合金铸态硬度都较低，往往不到100-110 HB。这对于在使用过程中的佛像表面质量是不能达到长期使用要求的。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140-160HB。采用该利玛合金铸造的佛像，即使指甲在表面划过也不会留下任何划痕。在正常使用10年后，佛像表面也没有因接触硬物形成的划痕。此外，该利玛合金可以用来在铸造过程中体现出的佛像上尺寸仅为1mm的细小部分。
（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。该利玛合金在藏区的气候中具有优异的耐腐蚀性能，属于较稳定的材料。在弱酸、弱碱汗水中没有表现出活泼的性能，在强酸、强碱性汗水的环境下抗腐蚀性也较稳定。该利玛合金在藏区的腐蚀速度为1.210-4mm/年，因而采用该利玛合金铸造的佛像在使用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褪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。可以预计，该材料的实施和产业化必将取得优异的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。按重量百分比计，合金的组成为Mg:1.5wt.%,Sn:10.0wt.%,Y:0.4wt.%,Bi:12.0wt.%,Sb:4.0wt.%,Fe:6.0wt.%,Au:4.0wt.%,Ag:12.0wt.%，余量为铜。上述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，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分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下加热到850-950度并保温10分钟;然后将该熔体倒入已经做好的模具中进行浇铸成型;冷却脱模后需要进行消除铸造应力真空退火,温度为410度,时间为0.6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0.5小时。
该合金液与铸型发生反应的机会和程度更小，且合金的抗吸气氧化能力较强，金属液的纯净度提高，改善了合金的回用性能。经4次回用后铸造件的外形轮廓清晰，表面光洁，无明显变色。该合金具有极高的硬度，可以达到140-160HB。采用该利玛合金铸造的佛像，即使指甲在表面划过也不会留下任何划痕。在正常使用10年后，佛像表面也没有因接触硬物形成的划痕。采用该利玛合金铸造的佛像在使用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。
实施例2
一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。按重量百分比计，合金的组成为Mg:2.0wt.%,Sn:16.0wt.%,Y:0.6wt.%,Bi:14.0wt.%,Sb:4.5wt.%,Fe:8.0wt.%,Au:5.0wt.%,Ag:15.0wt.%，余量为铜。上述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，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分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下加热到850-950度并保温10分钟;然后将该熔体倒入已经做好的模具中进行浇铸成型;冷却脱模后需要进行消除铸造应力真空退火,温度为410度,时间为0.6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0.5小时。
该合金液与铸型发生反应的机会和程度更小，且合金的抗吸气氧化能力较强，金属液的纯净度提高，改善了合金的回用性能。经4次回用后铸造件的外形轮廓清晰，表面光洁，无明显变色。该合金具有极高的硬度，可以达到140-160HB。采用该利玛合金铸造的佛像，即使指甲在表面划过也不会留下任何划痕。在正常使用10年后，佛像表面也没有因接触硬物形成的划痕。采用该利玛合金铸造的佛像在使用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。
实施例3
一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金。按重量百分比计，合金的组成为Mg:1.8wt.%,Sn:12.0wt.%,Y:0.5wt.%,Bi:13.0wt.%,Sb:4.2wt.%,Fe:7.0wt.%,Au:4.2wt.%,Ag:14.0wt.%，余量为铜。上述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，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分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模，并采用水冷的方式降温。将所得的铸锭在室温下加热到850-950度并保温10分钟;然后将该熔体倒入已经做好的模具中进行浇铸成型;冷却脱模后需要进行消除铸造应力真空退火,温度为410度,时间为0.6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0.5小时。
该合金液与铸型发生反应的机会和程度更小，且合金的抗吸气氧化能力较强，金属液的纯净度提高，改善了合金的回用性能。经4次回用后铸造件的外形轮廓清晰，表面光洁，无明显变色。该合金具有极高的硬度，可以达到140-160HB。采用该利玛合金铸造的佛像，即使指甲在表面划过也不会留下任何划痕。在正常使用10年后，佛像表面也没有因接触硬物形成的划痕。采用该利玛合金铸造的佛像在使用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。

Claims (3)

1.一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金；按照重量百分比,该合金的成分为:Mg:1.5-2.0wt.%,Sn:10.0-16.0wt.%,Y:0.4-0.6wt.%,Bi:12.0-14.0wt.%,Sb:4.0-4.5wt.%,Fe:6.0-8.0wt.%,Au:4.0-5.0wt.%,Ag:12.0-15.0wt.%，余量为铜。
2.根据权利要求1所述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，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分钟并浇铸出炉;合金浇铸采用直径20-30mm的钢模，并采用水冷的方式降温。
3.根据权利要求1所述一种具备调幅分解特征的无铅无汞西藏佛像用青利玛合金，其特征在于包含如下使用步骤：将所得的铸锭在室温下加热到850-950度并保温10分钟;然后将该熔体倒入已经做好的模具中进行浇铸成型;冷却脱模后需要进行消除铸造应力真空退火,温度为410度,时间为0.6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0.5小时。
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CN109971994A (zh) * 2019-05-16 2019-07-05 杭州辰卓科技有限公司 一种200-300度高压电机散热用铜基自冷材料及其工艺

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