CN115041913B - 一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于银器文物修复技术领域，尤其涉及一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，修复方法包括步骤一、对银器残片进行退火处理、冷却，得第一初始修复件；步骤二、对第一初始修复件的断口部位进行清洗处理，得第二初始修复件；步骤三、对所述第二初始修复件进行焊接处理，并在所述焊接处理过程中对所述第二初始修复件进行整形处理，得第三初始修复件；步骤四、对第三初始修复件进行打磨处理，得最终修复成品。本发明的修复方法能显著提高出土银器的机械强度、韧性和可处理性。
Description
技术领域
本发明属于银器文物修复技术领域，尤其涉及一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法。
背景技术
银作为贵金属在中国古代得到了广泛的应用，银容易加工且色泽光亮，能与金、铜等形成合金，以银为主要材料制作的贵金属容器、装饰物等长期受到人民的喜爱。在考古发掘的墓葬、房址、窖藏中经常出土有银质器物，银器往往严重变形、破碎，发生腐蚀的银器常常表现出整体酥脆，机械强度与韧性大幅降低，一经外力接触很容易发生断裂甚至粉化，严重影响了文物的完整性，文物保护修复和考古学研究难以开展。
国内外传统使用锡焊的方法对出土银器进行保护修复，利用低熔点的锡基合金加热融化后渗入银器残片断口处进行焊接。但是由于锡与银很容易形成低熔点合金，如果在第一次锡焊后再次加热，锡成分在焊缝外快速扩散使银器发生大面积的熔蚀，导致二次破坏的产生。锡焊处理银器的方法不具有可再处理性，会导致严重的次生问题。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能显著提高出土银器文物的机械强度、韧性和可处理性的银器文物修复方法。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，包括：
步骤一、对银器残片进行退火处理、冷却，得第一初始修复件；
步骤二、对第一初始修复件的断口部位进行清洗处理，得第二初始修复件；
步骤三、对所述第二初始修复件进行焊接处理，并在所述焊接处理过程中对所述第二初始修复件进行整形处理，得第三初始修复件；
步骤四、对第三初始修复件进行打磨处理，得最终修复成品。
本发明中，根据氧化银受热200℃以上会发生分解释放氧气形成银单质，氧化银的热分解属于自催化反应，温度越高分解越快，利用氧化银的这一特点，可以还原出土银器氧化层，增加银器的韧性和可处理性，对以氧化银为主要腐蚀产物的出土银器进行保护修复处理。具体为对银器残片进行退火处理，退火处理使原有的晶间腐蚀产物析出，让晶粒重排，从而显著提升晶粒间相互作用力，使文物机械强度与韧性大大提升，使其回软，达到便于文物整形的目的。同时消除文物金相组织中的应变线，释放内应力，使文物表面的细小龟裂纹逐渐弥合，消除文物内部可能发生次生病害的不稳定区域，使文物的机械强度有较大提升，有利于文物的修复保护与保存。
本发明的步骤一中包括依次执行的第一退火处理和第二退火处理，其中，第一退火处理包括：以第一退火温度对银器残片进行加热，以银器残片由灰黑色转变成银白色为加热终点，然后冷却。具体的，第一退火处理为使用加热装置对银器残片进行整体加热退火以分解氧化银，退火温度控制在300℃-400℃之间，退火时间控制在40s-200s之间，以银器残片由灰黑色转变成银白色为加热终点，自然空气冷却或在低温环境下冷却。银器表面的鎏金、墨书或彩绘部分用纯净的黄泥浆保护，鎏金区域加热时间较其他部位时间短。
第二退火处理包括：以第二退火温度对银白色的银器残片进行加热，以银器残片通体发红为加热终点，然后冷却；其中，第一退火温度小于第二退火温度。具体的，第二退火处理为使用加热装置继续加热银器残片以使原有的晶间腐蚀产物析出，让晶粒重排实现再结晶，退火温度控制在650℃-700℃之间，瞬时温度不得超过800℃，退火时间控制在30s-150s之间，待银器残片通体发红为加热终点，自然空气冷却或在低温环境下冷却。银器表面的鎏金、墨书或彩绘部分用纯净的黄泥浆保护，鎏金区域加热时间较其他部位时间短。
经退火处理后得到第一初始修复件，经退火处理后的第一初始修复件的机械强度与韧性较原银器残片大大提升，这是因为原银器残片上腐蚀产生的氧化银受热分解释放氧气形成的银单质使银器残片回软，便于恢复银器的完整外形。
进一步可选地，所述第一退火处理和所述第二退火处理中使用的加热装置包括焊枪、喷灯或喷火枪，根据银器残片的大小、部位、厚度及腐蚀状态调整退火温度和退火时间，使银器残片颜色转变均匀。
进一步可选地，所述步骤三的焊接处理包括：
先对银器残片的断口部位涂抹水分散的硼砂颗粒，所述水分散的硼砂颗粒中固体硼砂颗粒与水的体积比1:0.5～2；然后利用碰焊固定银器残片与银器残片、银器残片与补配银片，再使用银焊药利用钎焊技术进行整体焊接；焊接过程中通过调整焊接的角度，对新旧银片捶打卸力以达到整形效果。补配银片是先根据银器金属基体成色熔铸压制，再根据补配位置纹饰随形进行錾刻，为了更好的展陈效果，可以在银器文物的展示面使用碰焊进行焊接，再在银器文物背面和不露明部位根据腐蚀状态使用钎焊进行整体焊接。
进一步可选地，步骤三中的焊接处理包括多次焊接操作，在多次焊接操作过程中根据焊接先后顺序焊接温度由高至低，银焊药的银成色由高至低。鎏金层、银器上的墨书等部位厚涂纯净黄泥浆进行保护，该区域退火时间较其他部位时间短，退火后取出。所述银焊药包括银-铜焊药和银-铜-锌焊药中的至少一种。银-铜焊药为金属银与金属铜的混合物制成的焊药，银-铜-锌焊药为金属银、金属铜和金属锌的混合物制成的焊药。对于腐蚀严重或连接点较小的残片，先将焊药粉末与水分散的硼砂颗粒混合调为糊状涂抹在断口处，再加热焊接。
由于国内外传统使用锡焊的方法对出土银器进行保护修复，利用低熔点的锡基合金加热融化后渗入银器残片断口处进行焊接。但是由于锡与银很容易形成低熔点合金，如果在第一次锡焊后再次加热，锡成分在焊缝外快速扩散使银器发生大面积的熔蚀，导致二次破坏的产生。锡焊处理银器的方法不具有可再处理性，会导致严重的次生问题。而本申请采用钎焊的焊接方式使用银-铜合金或银-铜-锌焊药进行银器残片和银器残片、银器残片和补配银片的焊接，具有良好的流动性和浸润性，同时避免了传统锡铅焊药在银器中导致的熔蚀病害，具有极佳的可再处理性，保证了出土银器的长期稳定保存。
进一步可选地，所述步骤二的清洗处理包括：先用烯酸溶液进行清洗，再用纯净水清洗，直至洗出液的pH值呈中性。具体的，先使用稀酸清洗第一初始修复件需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得到第二初始修复件。所述烯酸溶液可选的为浓度小于5％的稀硫酸溶液、稀柠檬酸溶液、稀草酸溶液中的至少一种，不得使用稀盐酸、稀硝酸。
进一步可选地，步骤四中的打磨处理为使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光。
用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的银器文物修复方法可以明显改善银器的机械强度与韧性，显著降低文物的硬度，退火处理使原有的晶间腐蚀产物析出，让晶粒重排，从而显著提升晶粒间相互作用力，使文物机械强度与韧性大大提升，使其回软，达到便于文物整形的目的。
本发明的银器文物修复方法可以消除文物金相组织中的应变线，释放内应力，使文物表面的细小龟裂纹逐渐弥合，消除文物内部可能发生次生病害的不稳定区域，使文物的机械强度有较大提升，有利于文物的修复保护与保存。
本发明的银器文物修复方法通过快速分解文物表面的氧化银腐蚀产物，使文物恢复原有金属光泽。同时能够更清楚地看到了文物表面焊口、打制、錾刻、鎏金等工艺信息，便于修复的合理推进与考古学信息的提取。
本发明的银器文物修复方法使用银-铜合金或银-铜-锌焊药进行残片和残片、残片和补配银片的焊接，具有良好的流动性和浸润性，同时避免了传统锡铅焊药在银器中导致的熔蚀病害，具有极佳的可再处理性，保证了出土银器的长期稳定保存。
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
具体实施方式
实施例1
对出土银器残片进行整体加热退火，退火温度控制在300℃-400℃之间，退火时间控制在40s-200s，以银器残片由灰黑色转变成银白色为终点，自然空气冷却。使用焊枪再次加热银器残片，温度控制在650℃-700℃之间，瞬时温度不得超过800℃，加热时间控制在30s-150s，待银器残片通体发红为终点，自然空气冷却，得第一初始修复件。
使用小于5％的稀酸清洗银器需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得第二初始修复件。
在第二初始修复件的断口处涂抹水分散的硼砂颗粒，水分散的硼砂颗粒由固体硼砂颗粒与纯净水按体积比为1:0.5～2混合的，使用时取湿润的硼砂颗粒。先利用碰焊固定残片和残片、残片和补配银片，再使用银-铜焊药利用钎焊技术进行整体焊接，焊接过程中通过调整焊接的角度、新旧银片捶打卸力达到整形效果，得第三初始修复件。
使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光，得最终修成品。
实施例2
对于保存情况较差，面积较小，厚度较薄或处于形变位置的银器残片，使用焊枪对出土银器残片进行整体加热退火，退火温度控制在300℃，退火时间控制在40s，以银器残片由灰黑色转变成银白色为终点，自然空气冷却。使用焊枪再次加热银器残片，温度控制在650℃，瞬时温度不得超过800℃，加热时间控制在30s，待银器残片通体发红为终点，自然空气冷却，得第一初始修复件。
使用5％稀硫酸清洗第一初始修复件需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得第二初始修复件。
在第二初始修复件的断口处涂抹水分散的硼砂颗粒，水分散的硼砂颗粒由固体硼砂颗粒与纯净水按体积比1:0.5混合的，使用时取湿润的硼砂颗粒。先利用碰焊固定残片和残片、残片和补配银片，再使用银-铜焊药利用钎焊技术进行整体焊接，焊接过程中通过调整焊接的角度、新旧银片捶打卸力达到整形效果，得第三初始修复件。
使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光，得最终修成品。
实施例3
对于保存情况较好，面积较大，厚度较厚或处于口沿部位的银器残片，使用喷火枪对出土银器残片进行整体加热退火，退火温度控制在400℃，退火时间控制在200s，以银器残片由灰黑色转变成银白色为终点，自然空气冷却。使用焊枪再次加热银器残片，温度控制在700℃之间，瞬时温度不得超过800℃，加热时间控制在100s，待银器残片通体发红为终点，自然空气冷却，得第一初始修复件。
使用4％稀草酸溶液清洗第一初始修复件需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得第二初始修复件。
在第二初始修复件的断口处涂抹水分散的硼砂颗粒，水分散的硼砂颗粒由固体硼砂颗粒与纯净水按体积比1:2混合的，使用时取湿润的硼砂颗粒。先利用碰焊固定残片和残片、残片和补配银片，再使用银-铜焊药利用钎焊技术进行整体焊接，钎焊中多次焊接时根据焊接先后顺序工作温度从高到低，使用银成色由高到低的银焊药。焊接过程中通过调整焊接的角度、新旧银片捶打卸力达到整形效果，得第三初始修复件。
使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光。
实施例4
对于保存情况较好，面积较大，厚度较厚，表面存在鎏金层、墨书等的银器残片，在银器残片表面鎏金层、银器上的墨书等部位厚涂纯净黄泥浆进行保护，使用喷灯对出土银器残片进行整体加热退火，退火温度控制在350℃，退火时间控制在80s，涂黄泥浆部位退火时间控制在30s内，以银器残片由灰黑色转变成银白色为终点，自然空气冷却。使用焊枪再次加热银器残片，温度控制在 680℃之间，瞬时温度不得超过800℃，加热时间控制在60s，涂黄泥浆部位加热时间控制在30s内，待银器残片通体发红为终点，自然空气冷却，去除表面涂覆的黄泥，得第一初始修复件。
使用3％稀硫酸清洗银器清洗第一初始修复件需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得第二初始修复件。
在第二初始修复件的断口处处涂抹水分散的硼砂颗粒，水分散的硼砂颗粒由固体硼砂颗粒与纯净水按体积比1:1混合的，使用时取湿润的硼砂颗粒。对于腐蚀严重或连接点较小的残片，先将焊药粉末与水分散的硼砂颗粒混合调为糊状涂抹在断口处，再加热焊接。钎焊中多次焊接时根据焊接先后顺序工作温度从高到低，使用银成色由高到低的银-铜-锌焊药。焊接过程中通过调整焊接的角度、新旧银片捶打卸力达到整形效果，得第三初始修复件。
使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光，得最终修成品。
实施例5
对于保存情况较好，面积较大，厚度较厚，器物正面存在较多纹饰的银器，使用焊枪对出土银器残片进行整体加热退火，退火温度控制在400℃之间，退火时间不超过在100s，以银器残片由灰黑色转变成银白色为终点，自然空气冷却。使用焊枪再次加热银器残片，温度控制在700℃之间，瞬时温度不得超过800℃，加热时间不超过60s，待银器残片通体发红为终点，自然空气冷却，得第一初始修复件。
使用5％稀柠檬酸清洗第一初始修复件需要焊接的断口部位至无污染物和氧化物残留，再用纯净水清洗至洗出液为pH中性，得第二初始修复件。
根据银器金属基体成色熔铸压制补配银片，根据补配位置纹饰随形进行錾刻。在第二初始修复件的断口处涂抹水分散的硼砂颗粒，水分散的硼砂颗粒由固体硼砂颗粒与纯净水按体积比1:1.5混合，使用时取湿润的硼砂颗粒部分。在银器残片背面焊接口处涂抹水分散的硼砂颗粒，先利用碰焊技术在器物的展示面进行残片和补配银片的点焊接固定，在器物背面和不露明部位根据腐蚀状态使用银-铜-锌焊药利用钎焊技术进行整体焊接，焊接过程中通过调整焊接的角度、新旧银片捶打卸力达到整形效果，得第三初始修复件。
使用微型打磨机将焊接过程产生的氧化层、焊缝及残留的焊药打磨平整，并进行抛光，得最终修成品。
Claims (7)
1.一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，包括：
步骤一、对银器残片进行退火处理、冷却，得第一初始修复件；
步骤二、对第一初始修复件的断口部位进行清洗处理，得第二初始修复件；
步骤三、对所述第二初始修复件进行焊接处理，并在所述焊接处理过程中对所述第二初始修复件进行整形处理，得第三初始修复件；
步骤四、对第三初始修复件进行打磨处理，得最终修复成品；
所述步骤一中包括依次执行的第一退火处理和第二退火处理；
所述第一退火处理包括：以第一退火温度对银器残片进行加热，以银器残片由灰黑色转变成银白色为加热终点，然后冷却；所述第二退火处理包括：以第二退火温度对银白色的银器残片进行加热，以银器残片通体发红为加热终点，然后冷却；其中，第一退火温度小于第二退火温度；
所述步骤三的焊接处理包括：对银器残片的断口部位涂抹水分散的硼砂颗粒，所述水分散的硼砂颗粒中固体硼砂颗粒与水的体积比1:0.5～2；利用碰焊固定银器残片与银器残片、银器残片与补配银片，再使用银焊药利用钎焊技术进行整体焊接；焊接过程中通过调整焊接的角度，对新旧银片捶打卸力以达到整形效果；
且所述步骤三中的焊接处理包括多次焊接操作，在多次焊接操作过程中根据焊接先后顺序焊接温度由高至低，银焊药的银成色由高至低。
2.根据权利要求1所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，
所述第一退火温度为300℃-400℃，所述第二退火温度为650℃-700℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，所述第一退火处理和所述第二退火处理中根据银器残片的大小、部位、厚度及腐蚀状态调整退火温度和退火时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，在退火处理过程中，银器表面的鎏金、墨书或彩绘部分用纯净的黄泥浆保护，鎏金区域加热时间较其他部位时间短。
5.根据权利要求1所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，所述补配银片为先根据银器金属基体成色熔铸压制，然后根据补配位置纹饰随形进行錾刻；
所述利用碰焊固定银器残片与银器残片、银器残片与补配银片，再使用银焊药利用钎焊技术进行整体焊接，包括：先在银器文物的展示面使用碰焊进行焊接，再在银器文物背面和不露明部位根据腐蚀状态使用钎焊进行整体焊接。
6.根据权利要求1所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，所述银焊药包括银-铜焊药和银-铜-锌焊药中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于热分解还原的出土银器保护修复方法，其特征在于，所述步骤二的清洗处理包括：先用烯酸溶液进行清洗，再用纯净水清洗，直至洗出液的pH值呈中性，所述烯酸溶液包括浓度小于5％的稀硫酸溶液、稀柠檬酸溶液、稀草酸溶液中的至少一种。
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