RU2209138C1 - Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel - Google Patents
Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209138C1 RU2209138C1 RU2002124733/12A RU2002124733A RU2209138C1 RU 2209138 C1 RU2209138 C1 RU 2209138C1 RU 2002124733/12 A RU2002124733/12 A RU 2002124733/12A RU 2002124733 A RU2002124733 A RU 2002124733A RU 2209138 C1 RU2209138 C1 RU 2209138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- elements
- restoration
- coating
- sculptural
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области реставрации художественных объектов и может быть использовано для восстановления первоначального облика монументальных произведений искусства и памятников культуры, в частности скульптур, горельефов, барельефов, выполненных из листовой нержавеющей стали. The invention relates to the field of restoration of art objects and can be used to restore the original appearance of monumental works of art and cultural monuments, in particular sculptures, high reliefs, bas-reliefs made of stainless steel sheet.
Известен способ реставрации объектов, преимущественно художественных, заключающийся в выявлении чужеродных наслоений на авторском слое, определении состава и фактуры чужеродных наслоений и их удалении с авторского слоя, при котором определение состава и фактуры чужеродного слоя производят оптическими методами, после чего выявляют однородные по составу и фактуре участки чужеродных наслоений, а их удаление осуществляют воздействием на чужеродное наслоение лазерным излучением, при этом воздействие лазерным излучением производят в частотно-импульсном режиме с постоянными на однородных участках наслоений длиной волны, частотой следования импульсов, поверхностной плотностью волны, частотой следования импульсов, поверхностной плотностью энергии импульсов и длительностью импульсов при заданных соотношениях указанных параметров излучения с учетом плотности и удельной теплоты сублимации чужеродного материала (RU 96115564/12, B 44 D 5/00, заявл. 25.07.1996). There is a method of restoration of objects, mainly artistic, which consists in identifying foreign layers on the author’s layer, determining the composition and texture of foreign layers and removing them from the author’s layer, in which the composition and texture of the foreign layer is determined by optical methods, and then homogeneous in composition and texture sections of foreign layers, and their removal is carried out by exposure to foreign layers by laser radiation, while the laser radiation is produced per hour total-pulse mode with constant wavelengths, pulse repetition rate, surface wave density, pulse repetition rate, pulse energy surface density and pulse duration at uniform ratios of the specified radiation parameters taking into account the density and specific heat of sublimation of a foreign material (RU 96115564 / 12, B 44 D 5/00, claimed 25.07.1996).
Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает сохранности отреставрированных объектов в условиях воздействия окружающей среды, содержащей агрессивные компоненты промышленной и биологической деятельности человека. The disadvantage of this method is that it does not ensure the safety of restored objects under environmental conditions containing aggressive components of industrial and biological human activity.
Наиболее близким к заявляемому способу по решаемой технической задаче является способ реставрации скульптурных произведений из листовой нержавеющей стали, при котором осуществляют частичное изъятие элементов скульптурного произведения, подлежащих реставрации, ликвидируют выявленные на них раковины, каверны и другие поверхностные локальные дефекты при помощи аргонной сварки, заменяют отдельные утраченные элементы формы новодельными элементами, изготовленными путем выколотки по готовой модели, а соединение всех элементов друг с другом при восстановлении авторской формы произведения ведут при помощи точечной аргонной сварки или электродуговой сварки сплошным швом (SU 590163 В 44 С 3/06, заявл. 05.04.1974). Closest to the claimed method for the technical problem being solved is a method for the restoration of sculptural works from sheet stainless steel, in which partial removal of the sculptural elements to be restored is carried out, the shells, caverns and other surface local defects identified by argon welding are removed, and individual lost elements of the form with new-made elements made by punching according to the finished model, and the connection of all elements with each other gom the reduction product forms authoring lead by spot welding or argon arc welding a continuous weld (SU 590 163 B 44 C 3/06, appl. 05.04.1974).
Однако известный способ, как и вышеназванный, не обеспечивает защиту отреставрированных объектов от агрессивного воздействия окружающей среды, а использование в нем методов сварки, вызывающих локальные металлургические изменения в конструкционных материалах, не защищенных от атмосферного воздействия, способствует зарождению и развитию в этих местах коррозионных процессов, существенно снижающих качество реставрации и сроки "жизни" полноценной авторской формы произведения. However, the known method, like the above, does not protect the restored objects from aggressive environmental influences, and the use of welding methods in it, which cause local metallurgical changes in structural materials that are not protected from atmospheric influences, contributes to the nucleation and development of corrosion processes in these places, significantly reducing the quality of restoration and the duration of the "life" of a full-fledged author's form of the work.
Задачей изобретения является повышение качества реставрации и увеличение долговечности авторского произведения. The objective of the invention is to improve the quality of restoration and increase the durability of the copyrighted work.
Достигаемый технический результат заключается в существенном повышении коррозионной стойкости отреставрированного произведения. The technical result achieved is a significant increase in the corrosion resistance of the restored work.
Поставленная задача решается тем, что в способе реставрации скульптурных монументальных произведений из листовой нержавеющей стали, включающем разбору произведения на отдельные элементы формы, их ремонт и частичную замену новодельными элементами и соединение элементов с обеспечением восстановления авторской формы произведения в целом, на поверхность отремонтированных и новодельных элементов формы методом магнетронного или плазменного напыления наносят покрытие из материала, выбранного из группы, включающей титан, титан-палладий, титан-алюминий, с обеспечением начальной стадии гомогенной растворимости материала покрытия в стали, изготавливают каркас из материала, выбранного из группы, включающей титан, титан-ванадий, с включением в каркас крепежных биметаллических сталь-титановых элементов заданной геометрии, соединение элементов формы друг с другом ведут методом электродуговой или лазерной сварки, после зачистки швов наносят на них покрытие указанного состава методом электродугового или "холодного" сверхзвукового напыления и обеспечивают унификацию цвета поверхности произведения путем химической обработки поверхности покрытия швов, например, химическим травлением. The problem is solved in that in the method of restoration of sculptural monumental works of sheet stainless steel, which includes disassembling the work into individual elements of the form, their repair and partial replacement with modern elements and combining the elements to ensure restoration of the author’s form of the work as a whole, on the surface of repaired and newly made elements forms by the method of magnetron or plasma spraying apply a coating of a material selected from the group including titanium, titanium-palladium, ethanol-aluminum, providing the initial stage of homogeneous solubility of the coating material in steel, a frame is made of a material selected from the group consisting of titanium, titanium-vanadium, with the inclusion of fixing bimetallic steel-titanium elements of a given geometry in the frame, the connection of form elements with each other lead by electric arc or laser welding, after cleaning the seams, they are coated with the specified composition by electric arc or “cold” supersonic spraying and provide color unification by the surface of the work by chemical treatment of the surface of the coating of the seams, for example, by chemical etching.
Использование покрытий из титана или из его сплавов с палладием или с алюминием, наносимых методами магнетронного или плазменного напыления в вакууме, обеспечивает высокую сопротивляемость покрытий коррозии в агрессивных средах с концентрациями продуктов промышленной и биологической деятельности человека, превышающими предельно допустимые значения в сотни раз. Для повышения адгезии покрытия со стальной подложкой она подогревается до 400-500oС, что обеспечивает начальную стадию гомогенной растворимости титана в стали, исключение резкого перехода между покрытием и подложкой, высокую сопротивляемость к термоциклированию.The use of coatings of titanium or its alloys with palladium or with aluminum, applied by magnetron or plasma spraying in vacuum, provides high resistance to corrosion coatings in aggressive environments with concentrations of products of human industrial and biological activity exceeding the maximum allowable values by hundreds of times. To increase the adhesion of the coating to the steel substrate, it is heated to 400-500 o C, which provides the initial stage of the homogeneous solubility of titanium in steel, the exclusion of a sharp transition between the coating and the substrate, high resistance to thermal cycling.
Изготовление внутреннего каркаса из титана или из его сплава с ванадием обеспечивает наибольшее соотношение прочность/вес металлоконструкции. Использование в каркасе биметаллических элементов сталь-титан с заданной геометрией (плоских, цилиндрических, конических), изготавливаемых с помощью металлургической сварки совместной экструзией стали и титана через формообразующую фильеру с последующей обработкой прокаткой, обеспечивает возможность надежного сварного соединения с ними элементов формы. The manufacture of the inner frame from titanium or from its alloy with vanadium provides the highest strength / weight ratio of the metal structure. The use of steel-titanium bimetallic elements in the framework with a given geometry (flat, cylindrical, conical) made by metallurgical welding by the joint extrusion of steel and titanium through a forming die with subsequent processing by rolling, provides the possibility of reliable welding of form elements with them.
Соединение элементов формы друг с другом по непокрытым торцам методами электродуговой или лазерной сварки обеспечивает высокое качество соединений без опасения образования в них хрупких интерметаллидов титана. The connection of the mold elements with each other at the uncovered ends by the methods of electric arc or laser welding provides high quality joints without fear of the formation of brittle titanium intermetallic compounds in them.
Последующее нанесение титанового, или титан-палладиевого, или титан-алюминиевого покрытия на зачищенные швы обеспечивает компонентную однородность покрытия на всей поверхности объекта. Использование при этом методов электродугового или "холодного" сверхзвукового напыления (напыление микронных порошков при скоростях потока до 800 м/с) обеспечивает высококачественную антикоррозионную защиту швов и исключает возникновение цветов побежалости на поверхности швов. Обеспечение унификации цвета поверхности произведения путем химической обработки поверхности покрытых швов, например, химическим травлением не требует нанесения патинирующих препаратов. Subsequent application of a titanium, or titanium-palladium, or titanium-aluminum coating to the cleaned seams provides component uniformity of the coating on the entire surface of the object. The use of methods of electric arc or “cold” supersonic spraying (spraying micron powders at flow velocities up to 800 m / s) provides high-quality anticorrosive protection of the joints and eliminates the appearance of tint colors on the surface of the joints. Ensuring the unification of the color of the surface of the work by chemical treatment of the surface of the coated joints, for example, by chemical etching, does not require application of patinating preparations.
Пример
Рассматривается использование предлагаемого способа применительно к реставрации созданного 50 лет назад скульптурного произведения, выполненного из листов нержавеющей стали, соединенных друг с другом с помощью электродуговой сварки. Анализ фактуры и состава элементов формы и металлического каркаса показал наличие большого количества дефектов механического (эрозионного) и коррозионного характера на поверхности элементов, обусловленных, по-видимому, существенным увеличением с течением времени концентрации дисперсных (пылевидных) и химических компонентов в окружающей среде.Example
The use of the proposed method in relation to the restoration of a sculptural work created 50 years ago made of stainless steel sheets connected to each other using electric arc welding is considered. An analysis of the texture and composition of the mold elements and the metal frame showed the presence of a large number of defects of a mechanical (erosion) and corrosion nature on the surface of the elements, apparently due to a significant increase over time of the concentration of dispersed (dusty) and chemical components in the environment.
Способ осуществляется в следующей последовательности. The method is carried out in the following sequence.
Путем разрезки по сварным соединениям ведут разбору произведения на отдельные элементы формы. Проводят диагностику элементов методами разрушающего (на образцах) и неразрушающего контроля. Оценивают металлургическое качество, определяют химический состав материалов, микроструктуру и микропористость, оценивают шероховатость и твердость поверхности элементов. By cutting along the welded joints, the products are analyzed into separate elements of the form. Diagnose elements using destructive methods (on samples) and non-destructive testing. The metallurgical quality is evaluated, the chemical composition of the materials, the microstructure and microporosity are determined, and the surface roughness and hardness of the elements are evaluated.
Ремонт элементов, не подлежащих замене, осуществляют путем заваривания поверхностных дефектов аргонной сваркой. Отдельные утраченные элементы формы заменяют новодельными элементами, изготовленными из листов нержавеющей стали путем выколотки по готовой модели. Перед нанесением покрытий все элементы предварительно подвергают механической шлифовке и полировке, затем мойке в ультразвуковой ванне в проточной воде, после чего проводят их электрополировку, снова подвергают мойке в проточной воде и отжигают в вакууме при температуре 800oС. Нанесение покрытий осуществляют магнетронным распылением титановой мишени в вакуумной камере с добавлением аргона (рабочий газ) и азота (реакционный газ). Элементы устанавливают на вращающиеся столики (планетарный механизм), перед этим торцы элементов закрывают специальными масками на ширину 5 мм (на краях оставляют непокрытую зоны для последующей сварки элементов между собой). Камеру откачивают до давления остаточных газов 2-3•10-5 мм рт. ст., затем напускают аргон и производят ионную обработку элементов в течение 10 мин, после этого включают нагрев элементов до температуры 400-500oС и в течение 30 мин наносят покрытие из титана. Толщину покрытий определяют с помощью скобы-толщиномера на калиброванных образцах-свидетелях, покрываемых в одном процессе с элементами. Внутренний каркас скульптуры выполняют в виде стержней из титана. Для обеспечения соединения каркаса с пластинчатыми элементами поверхности в него, при изготовлении части стержней, включают биметаллические сталь-титановые элементы плоской, цилиндрической и конусной геометрии, которые изготавливают с помощью металлургической сварки совместной экструзией стали и титана через формообразующую фильеру с последующей обработкой прокаткой. При сборке скульптуры элементы формы сваривают с крепежными биметаллическими элементами каркаса и друг с другом по торцевым непокрытым зонам с помощью электродуговой или лазерной сварки. После механической зачистки швов на них методом электродугового или "холодного" сверхзвукового напыления наносят титановое покрытие, поверхность которого обрабатывают химическим травлением, и обеспечивают одинаковый окрас поверхности скульптуры в целом.Repair of elements that cannot be replaced is carried out by welding surface defects with argon welding. Separate lost shape elements are replaced with new-made elements made of stainless steel sheets by punching according to the finished model. Before coating, all elements are preliminarily subjected to mechanical grinding and polishing, then washed in an ultrasonic bath in running water, after which they are electropolished, washed again in running water and annealed in vacuum at a temperature of 800 o C. Coating is carried out by magnetron sputtering of a titanium target in a vacuum chamber with the addition of argon (working gas) and nitrogen (reaction gas). The elements are mounted on rotating tables (planetary gear), before this the ends of the elements are closed with special masks 5 mm wide (at the edges they leave uncoated zones for subsequent welding of the elements together). The chamber is pumped to a pressure of residual gases of 2-3 • 10 -5 mm RT. century, then argon is introduced and the elements are ion-treated for 10 minutes, then the elements are heated to a temperature of 400-500 o C and titanium is coated for 30 minutes. The thickness of the coatings is determined using a staple thickness gauge on calibrated witness samples coated in the same process with the elements. The inner frame of the sculpture is made in the form of rods of titanium. To ensure the connection of the frame with plate-like surface elements, bimetal steel-titanium elements of flat, cylindrical and conical geometry, which are produced by metallurgical welding by joint extrusion of steel and titanium through a forming die with subsequent processing by rolling, are included in it in the manufacture of part of the rods. When assembling the sculpture, the elements of the form are welded with the fastening bimetallic elements of the frame and with each other along the end uncovered zones using electric arc or laser welding. After mechanical cleaning of the seams, a titanium coating is applied to them by the method of electric arc or “cold” supersonic spraying, the surface of which is treated with chemical etching, and the entire sculpture surface is of the same color.
На образцах элементов формы, каркаса и сварных соединений, изготовленных из титана, сплавов титан-палладий (0,1 мас.%), титан-алюминий (5 мас.%), титан-ванадий (5 мас. %), проводили ускоренные климатические испытания на сохранность свойств защитных покрытий металлических конструкций. Accelerated climatic tests were carried out on samples of mold elements, framework and welded joints made of titanium, titanium-palladium alloys (0.1 wt.%), Titanium-aluminum (5 wt.%), Titanium-vanadium (5 wt.%) safety tests of the properties of protective coatings of metal structures.
В соответствии с ГОСТ Р 51164 проводили испытания по следующим показателям:
- электрофизическая сплошность покрытия;
- толщина покрытия;
- прочность при ударе при температуре 15-25oС;
- площадь отслаивания покрытия при катодной поляризации после выдержки при температуре 55-65oС в течение 15 сут.;
- переходное электросопротивление покрытия (исходное и после выдержки в 3% растворе NaCl при 15-25oС);
- сопротивление пенетрации (вдавливанию) при температуре 15-25oС.In accordance with GOST R 51164, tests were carried out according to the following indicators:
- electrophysical continuity of the coating;
- coating thickness;
- impact strength at a temperature of 15-25 o C;
- the area of exfoliation of the coating at cathodic polarization after exposure at a temperature of 55-65 o C for 15 days .;
- transitional electrical resistance of the coating (initial and after exposure to 3% NaCl solution at 15-25 o C);
- penetration resistance (indentation) at a temperature of 15-25 o C.
По ГОСТ 14760 оценивали адгезию покрытия методом отрыва в интервале температур от 15 до 65oС и после 500 ч выдержки в воде при температуре 55-65oС.According to GOST 14760, the adhesion of the coating was evaluated by peeling in the temperature range from 15 to 65 o C and after 500 hours exposure in water at a temperature of 55-65 o C.
По ГОСТ 4650 оценивали водопоглощение покрытия после выдержки 1000 ч в воде при температуре 15-25oС. Оценивали устойчивость к термоциклированию в диапазоне температур от -40 до +65oС.According to GOST 4650, the water absorption of the coating was assessed after holding it for 1000 hours in water at a temperature of 15-25 o C. The thermal cycling resistance was evaluated in the temperature range from -40 to +65 o C.
Анализ полученных данных показывает, что по указанным показателям свойства покрытий обеспечивают эксплуатационную долговечность отреставрированной скульптуры и сохранение авторской формы произведения в течение не менее 200 лет. An analysis of the data shows that according to the indicated indicators, the properties of the coatings ensure the operational durability of the restored sculpture and the preservation of the author’s form of the work for at least 200 years.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124733/12A RU2209138C1 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124733/12A RU2209138C1 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2209138C1 true RU2209138C1 (en) | 2003-07-27 |
Family
ID=29212263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002124733/12A RU2209138C1 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2209138C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475365C2 (en) * | 2011-05-10 | 2013-02-20 | Анатолий Павлович Алхимов | Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials |
| CN111572261A (en) * | 2020-05-23 | 2020-08-25 | 上海建为历保科技股份有限公司 | Brick carving repair method |
-
2002
- 2002-09-18 RU RU2002124733/12A patent/RU2209138C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475365C2 (en) * | 2011-05-10 | 2013-02-20 | Анатолий Павлович Алхимов | Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials |
| CN111572261A (en) * | 2020-05-23 | 2020-08-25 | 上海建为历保科技股份有限公司 | Brick carving repair method |
| WO2021238374A1 (en) * | 2020-05-23 | 2021-12-02 | 上海建为历保科技股份有限公司 | Brick carving restoration method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4555865B2 (en) | Thermal spray coating coated member excellent in damage resistance, etc. and method for producing the same | |
| US20100155251A1 (en) | Hard anodize of cold spray aluminum layer | |
| Wang et al. | Effect of laser energy density on surface physical characteristics and corrosion resistance of 7075 aluminum alloy in laser cleaning | |
| JPH0737674B2 (en) | Steel article with double protective coating and method of making same | |
| US5373986A (en) | Fluoride cleaning of metal surfaces and product | |
| US5205874A (en) | Process of protecting metallic and wood surfaces using silicate compounds | |
| Esmaily et al. | Influence of multi-pass friction stir processing on the corrosion behavior of an Al-Mg-Si alloy | |
| Seetharaman et al. | Corrosion performance of friction stir welded AA2024 aluminium alloy under salt fog conditions | |
| CN1163630C (en) | Method for developing enhanced oxide coating on component formed from stainless steel or nickel alloy steel | |
| Shi et al. | Effect of pre-hot salt corrosion on hot salt corrosion fatigue behavior of the TC11 titanium alloy at 500° C | |
| RU2209138C1 (en) | Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel | |
| RU2281194C1 (en) | Method of reconditioning of machine parts | |
| JP2008532579A (en) | Color coded stainless steel fittings and ferrules | |
| JPS58130280A (en) | Selective chemical removal of hard surface coating from superalloy substrate | |
| Brajković et al. | Influence of surface treatment on corrosion resistance of Cr-Ni steel | |
| DE2218176A1 (en) | Process for protecting objects from corrosion | |
| US3345276A (en) | Surface treatment for magnesiumlithium alloys | |
| US6254458B1 (en) | Post processing for nitinol coated articles | |
| JP2014237864A (en) | Manufacturing method of coated member and coated member | |
| Nixon et al. | Characterization of friction-surfaced SS316 overlaid on medium-carbon steel | |
| JPH1058595A (en) | Method for forming fluororesin coat | |
| RU2094546C1 (en) | Process of removal of coat from metal backing | |
| RU2381106C1 (en) | Method for restoration of three-dimensional art works | |
| Kermanidis et al. | Fatigue performance of pre-corroded 6xxx aluminum alloy laser beam welds with dissimilar heat treatment | |
| CN108913944A (en) | One kind titanium alloy of TB7 containing zirconium and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040919 |