一种室外薄壁铸铁文物的修复方法技术

本发明专利技术公开了一种室外薄壁铸铁文物的修复方法，包括新型白口铸铁修补材料的制备、焊接封护修复和阻锈耐候修复，属于铸铁文物修复领域，本发明专利技术修补材料为同材质的白口薄壁可煅铸铁，其机械性能同时具有可焊接性，耐蚀性，与原文物材料化学成份相近，使得焊接处具有很高的强度，焊后容易打磨，特别适用于室外薄壁铸铁文物局部焊接修复。本发明专利技术焊接方法具有良好的铺展性，确保焊接后不产生热裂和冷裂，使焊缝处具有较好的强度与刚度，经整理成形加工后，喷刷防锈油剂可确保恢复文物原貌与原形状。

A restoration method of outdoor thin wall cast iron cultural relics

【技术实现步骤摘要】
一种室外薄壁铸铁文物的修复方法
本专利技术属于铁制文物修复领域，具体的涉及一种室外薄壁铸铁文物的修复方法。
技术介绍
中国很早就专利技术了冶炼与铸造技术，唐宋时期铸造技术更是达到了鼎盛，匠人们用聪明智慧掌握了白口铸铁采取退火的技术方法，铸造的铁经幢历经近二千年风霜雨雪的侵蚀，未成锈蚀，仍保持黝黑、光亮，比如上世纪80年代前一直安放在湖南省常德市德山古乾明寺前的铁经幢，就是常德匠人选用白口生铁浇铸而成的薄壁铁经幢。在上世纪80年代，该铁经幢因天灾人祸造成了一定的损坏，为了使这个受损的铁制文物能够继续让人们观赏、研究和保存，必须对其进行修补复原。然而，由于40年前该铸铁文物附近的工厂，排放了近十种化学物质对文物造成了侵蚀，改变了铁经幢自身的防锈功能，加之被人为破损的文物碎片达30余块，进一步加快了受损文物的氧化趋势与锈蚀速度，锈壳加厚，给修补焊接修复铁质文物留下腐蚀隐患，不利于室外薄壁铁质文物长期保存。此外，如果采用现有的铸铁制材料和传统的方法进行填补和焊接，则会因为填补材料与母体材质不匹配，局部填补、焊接边沿还会炸裂，不能满足接头处的强度要求。所以，很有必要研究一种与文物母体材料元素相吻合的耐锈、防蚀和封护耐候材料，以及一种新型焊接方法，对损坏的文物进行修复，最终恢复文物的原貌和原形状。
技术实现思路
针对现有铸铁制材料与焊接母体材料的化学元素物质含量不同，以及利用现有焊接技术与母体焊接后，会导致焊接处出现热裂与冷裂的问题，焊接处退火变薄，改变了铸铁的氧化途径，导致氧化趋势加速锈蚀反映速度。同时，因锈导致锈壳增多增厚，会造成铁制文物二次伤害，不利于铸铁制文物长期保存，本专利技术的目的是提供一种室外薄壁铸铁文物的修复方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种室外薄壁铸铁文物的修复方法，其特征在于，包括新型白口铸铁修补材料的制备、焊接封护修复和阻锈耐候修复，具体的修复过程如下：（一）新型白口铸铁修补材料的制备采用废弃的白口可煅铸铁作为基料，废弃基料中内含碳、硅、锰、硫、磷元素，取铜0.04kg、钒0.06kg、镍0.04kg、铝0.06kg、钴0.02kg、锌0.02kg与废弃基料9.76kg混合配料后放入石墨罐中，经1600℃高温溶化，将溶化后的铁水浇灌于型砂模型中，待冷却后清除型砂，经焖火炉300℃煅烧时效退火，即得新型白口铸铁修补材料。相比于普通的白口可煅铸铁基料增加了铜、钒、镍、铝、钴和锌等铁素质，经焊接试验无热炸裂和冷裂，与破损的文物碎片材质大致相同。（二）焊接、封护修复修复过程中的焊接是一个相当重要的步骤，就是在文物的薄壁生铁裂缝处，通过焊接将文物与修补材料融为一体，焊接时需要增加铁丝或熟铁焊条，实施冷焊，由于熟铁或铁丝中除含有铁、碳以外，还含有铜、钒、镍、铝、钴、锌等能够改善焊接性能的元素体，增加铁丝或铜丝或采用熟铁焊条可改变焊接处的铁素质。将步骤（一）制备的修复材料与文物母体进行焊接前，先对文物母体薄壁断面的两侧边沿进行打磨，将断面处打磨成为V形刀口状，然后将刀口状的断面处预热，使温度达到300℃～400℃；然后将事先准备的修复材料也裁剪成与断面处相吻合的形状，通过点焊固定修复材料边沿的几个位置，再在两者之间的缝隙处用生铁焊条加入铁丝或用熟铁焊条，电压调制180V，采用型号为MG289焊条施焊，利用铁素质缓解应力的原理，焊接处不会出现各种裂纹，保持焊路平缓顺直，即可。由于铜、钒、镍、铝、钴和锌等新配元素铁素质，可对焊接处进行锈蚀封护，不会先于母体文物生锈，以达到阻锈耐候的目的。（三）阻锈耐候修复a.预先制备一种缓蚀耐候的防锈油剂，是采用天然的桐油和茶油，按9：1的配比比例混合，经270℃高温煮沸后，经200℃中火熬制10分钟，再由120℃纹火慢熬30分钟，制成防锈油剂。b.修复时，在步骤a制备的防锈油剂中加入漆包线绝缘漆，防锈油剂与漆包线绝缘漆的混合比例为10：1，搅拌调匀后喷刷在母体薄壁铸铁文物的整个外壁上，喷刷均匀，即可。所述的漆包线绝缘漆为市购产品，不是本专利技术的保护范围，在此不作详细描述。通过现场操作发现，采用普通材料与传统焊接手法，与母体焊接冷却后会产生应力变异而炸裂、变薄，并失去自防锈蚀功能，不能满足母体对填补材料和焊接接头的强度和文物防蚀阻锈等要求。所以必须研究一种与母体材料中化学元素成份，功能一致的新型材料铁素体，以及焊接技术和防锈油剂，以确保焊接后的接头具有母体相一致的强度与耐候功能。与现有的普通焊接技术以及普通焊料相比，本专利技术的有益之处在于：采用本专利技术的修复材料白口可煅铸铁，并在薄壁铸铁文物焊接处增加铁丝或采用熟铁焊条，在焊接修复过程中匹配C—Si—Mn—S—P—Cu—V—Ni—Al—Co—Zn元素材料，使铁素体具有良好的焊接性能，与母体焊接无热炸裂和冷裂，接头具有很高强度，而且对于薄壁铸铁制文物母体材料无腐蚀性，且焊接后的硫渣容易清除干净，特别适用于室外古薄壁铸铁制文物破损、耐蚀阻锈、封护与修复成原貌，具体的理由如下：1、本专利技术的铸铁制文物填补修复材料，具有较好的抗蚀性，且可焊性和耐候性都较好。这是因为在修复材料的制备过程中，尽量避免了硫等有害物质的含量过高，而导致降低产品的耐候性，使之易生锈的问题。鉴于此，本专利技术的修复材料中的金属元素的含量是以碳元素为主，增加铜、钒、镍、铝、钴和锌元素，使得抗耐蚀性晶体具有耐候性功能。碳，硅，锰，硫，磷、铜、钒、镍、铝、钴和锌这些金属元素能增强修复材料的强度与硬度，以形成合金金属表面抗蚀性，可以作为配位体与多种金属离子相互性作用。经焖火炉中温时效退火工艺，生成高强度的耐蚀性晶体铁素体合金，以达到缓蚀耐候阻锈的目的。2、本专利技术的修复材料，与文物母体元素化学成份、材质一样，其机械性能好，具有耐候、抗自然环境的侵蚀，保证在加热、焊接过程中不被氧化、热裂或冷裂，以改善新添加和母体材料焊接接触面焊缝的形成，使所焊物体熔点及最低活性温度稍低于焊条的熔化温度。经多次焊接试验对比，母体和添补新型材料焊接处无明显变薄、发生热裂和冷裂的现象出现，效果显著，满足文物保护方面的各项要求。3、本专利技术的焊接方法具有良好的铺展性，并保证焊接后不产生热裂和冷裂（产生应力），使焊缝处具有较好的强度与刚度，经整理成形加工后，喷刷防锈油剂可确保恢复文物原貌与原形状。经过强度破坏性对比试验，修补后，满足铸铁薄壁文物的文物保护的各项技术要求。4、本专利技术的阻锈防锈油剂具有耐候性，施工前，添加一定比例的漆包线用绝缘漆，经搅拌后涂刷形成整体封护缓蚀，达到阻锈、防锈耐候的目的，确保恢复文物原貌。经酸蚀冻融反复破坏性对比试验，防锈油剂涂刷的铸铁薄壁文物寺庙古钟等，满足铸铁薄壁文物的文物保护的各项技术要求。5、本专利技术的新型材料、焊接、封护、耐候阻锈等工艺技术手段，才能把它修复成一座完整的铁经幢，可供人们观赏、研究和耐候性保护的铸铁文物。在桐油与茶油匹配熬制时，根据气候撑握配料技巧，熬油时通过专利技术人耳听、观看火候、油温变化与手搅等经验，经特殊熬制和施工调配的防锈油剂，与传统方法熬制的桐油相比，它更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室外薄壁铸铁文物的修复方法，其特征在于，包括新型白口铸铁修补材料的制备、焊接封护修复和阻锈耐候修复，具体的修复过程如下：/n（一）新型白口铸铁修补材料的制备/n采用废弃的白口可煅铸铁作为基料，废弃基料中内含碳、硅、锰、硫、磷元素，取铜0.04kg、钒0.06kg、镍0.04kg、铝0.06kg、钴0.02kg、锌0.02kg与废弃基料9.76kg混合配料后放入石墨罐中，经1600℃高温溶化，将溶化后的铁水浇灌于型砂模型中，待冷却后清除型砂，经焖火炉煅烧时效退火，即得新型白口铸铁修补材料；/n（二）焊接、封护修复/n将步骤（一）制备的修复材料与文物母体进行焊接前，先对文物母体薄壁断面的两侧边沿进行打磨，将断面处打磨成为V形刀口状，然后将刀口状的断面处预热，使温度达到300℃～400℃；然后将事先准备的修复材料也裁剪成与断面处相吻合的形状，通过点焊固定修复材料边沿的几个位置，再在两者之间的缝隙处用生铁焊条加入铁丝或用熟铁焊条施焊，利用铁素质缓解应力的原理，焊接处不会出现裂纹，保持焊路平缓顺直，即可；/n（三）阻锈耐候修复/na.预先制备一种缓蚀耐候的防锈油剂，防锈油剂是采用天然的桐油和茶油混合后，经270℃高温煮沸后，经200℃中火熬制，再由120℃纹火熬制，制成防锈油剂；/nb.修复时，在步骤a制备的防锈油剂中加入漆包线绝缘漆，搅拌调匀后喷刷在母体薄壁铸铁文物的整个外壁上，喷刷均匀，即可。/n...

【技术特征摘要】
1.一种室外薄壁铸铁文物的修复方法，其特征在于，包括新型白口铸铁修补材料的制备、焊接封护修复和阻锈耐候修复，具体的修复过程如下：
（一）新型白口铸铁修补材料的制备
采用废弃的白口可煅铸铁作为基料，废弃基料中内含碳、硅、锰、硫、磷元素，取铜0.04kg、钒0.06kg、镍0.04kg、铝0.06kg、钴0.02kg、锌0.02kg与废弃基料9.76kg混合配料后放入石墨罐中，经1600℃高温溶化，将溶化后的铁水浇灌于型砂模型中，待冷却后清除型砂，经焖火炉煅烧时效退火，即得新型白口铸铁修补材料；
（二）焊接、封护修复
将步骤（一）制备的修复材料与文物母体进行焊接前，先对文物母体薄壁断面的两侧边沿进行打磨，将断面处打磨成为V形刀口状，然后将刀口状的断面处预热，使温度达到300℃～400℃；然后将事先准备的修复材料也裁剪成与断面处相吻合的形状，通过点焊固定修复材料边沿的几个位置，再在两者之间的缝隙处用生铁焊条加入铁丝或用熟铁焊条施焊，利用铁素质缓解应力的原理，焊接处不会出现裂纹，保持焊路平缓顺直，即可；
（三）阻锈耐候修复
a...

【专利技术属性】
技术研发人员：青义学，青光绪，
申请(专利权)人：青义学，
类型：发明
国别省市：湖南;43