铜车马的修复:粘接和焊接
【秦俑百问微讲堂】铜车马的修复:粘接和焊接陕西学习平台2021-05-08订阅以粘接为主是铜车马修复的基本原则。粘接的优点有三:一是粘接剂固化所需的温度较低,不会损害青铜构件表面的彩绘;二是粘接剂对金属的腐蚀性较小,避免了焊接时常见的因异种金属之间的电偶电位差引起的电化学腐蚀;三是方便操作,特别是对处于夹缝部位的断茬,采用粘接比较容易入手。
一号车车盖的修复。要做好粘接修复,最要紧的便是粘接剂的选择。选择的标准,首先考虑粘接材料是否会对文物造成危害,其次是粘接材料的抗拉强度和耐老化性能。经过前期试验,选用了铜质文物修复中常用的环氧树脂系胶结剂为主材,并在双酚A型环氧树脂中加入适量线型脂肪族柔性环氧树脂,以提高材料的韧性和粘接强度。同时以主体固化剂芳香胺、增韧固化剂聚酰[xiān]胺和固化促进剂苯酚[běn fēn]三种组成复合固化剂。为了调节粘接剂固化时的收缩应力,减低粘接剂与被粘接体之间热膨胀系数的差别,又在粘接剂中添加了适量的硅酸铝为填料。
二号车车盖的修复。铜车马是众多部件构架、连接而成的组合体,在这个结构复杂的组合体中,每个部件都承担着协同建构和相互连接的任务。根据铜车马各部件的重量和大多数残破断口的截面积,如果仅仅依赖粘接剂的粘接性能,断口连接的强度不可能达到部件受力的要求。因此,修复时要根据各部件断裂的实际情况,对断口的接头进行强固处理,处理的方法是在残件的接口植入铜质或者不锈钢质的销钉作为固定。具体的做法是,先在拼接残件断口的截面上打盲孔,孔的直径和数量根据残件断口的厚度和宽度决定,孔深度一般为15毫米—20毫米。插接固定用的销钉用铜丝裁剪,直径与盲孔适应。接下来,在销钉的一端涂上粘接剂,并将其插入接口一侧的盲孔中,然后再在接口两侧均匀涂抹粘接剂,并及时进行合缝粘接。粘接过程中,要对合拢的接缝给予适当挤压,以使合缝紧密。对从接缝中挤出的粘接剂及时用刀剔除,并用酒精进行清理,以免在文物表面造成结体和污迹。粘接完成后,用红外灯对接缝进行烘烤,以使粘接剂固化。这种销钉强固粘接法在铜马车修复中普遍采用,如马腿、轮辐、车軨[líng]、车耳、车盖、鞁[bèi]具、盾、车橕[chēng]等。
二号车车厢的修复。焊接是修复青铜材质文物的重要连接方法之一。焊接与粘接相比,接缝连接的综合机械性能、尤其是抗弯折能力优点明显。焊接以低温钎[qiān]焊为主,少数部位采用中高温银焊。在低温焊接中,考虑到锡—铅钎料的强度偏低,不能满足铜车马相关部件的受力要求,通过研究、实验,对用于修复用的锡—铅钎料进行了改良,在锡、铅中加入了适量的铜和镉[gé],配制成锡—铅—铜—镉四元合金钎料。改良后的钎料在210℃以下即可有效焊接,焊缝的抗拉强度较常规锡—铅钎料有明显提高。低温焊接主要用在面积较大、器壁薄、破碎严重的部件,如盖面;或是碎片既小又薄的部件,如车窗板、铜丝链条等。中高温焊接选择银钎料,采用氧枪为熔焊工具,其焊接温度仍然偏高。因此修复中尽量减少中高温焊接的使用,只用在受力强度高、受力点集中、表面彩绘少的部位,如断裂严重的一号车左轮、一号车舆底局部、部分折断变形的带状鞁具等。
焊接修复二号车侧窗。经过修复人员一年的辛勤工作,1983年6月,秦陵二号铜车马修复完成。两年后的1985年7月,经陕西省文物局批准,秦始皇兵马俑博物馆启动了秦陵一号铜车马的修复工作。由于两车的结构不同,一号车的修复难度相比二号车更大,因此,修复预案的准备和文物的清理、拼接等工作耗时将近两年时间。1987年6月,修复工作正式开始。一号车的修复在总结二号车成功修复经验的基础上,又对粘结剂的配方进行改进,并采用了一些新的技术方法,攻克了修复中遇到的难点问题。1988年4月,一号铜车马修复宣告完成。秦陵铜车马修复工作准备充足,修复方案科学合理,粘接剂配方、焊接材料及工艺方法选择得当,并且在修复工艺设计和修复技术方面有所创新。秦陵彩绘铜车马的成功修复,为结构复杂的大型青铜文物修复积累了宝贵的经验和技术。1995年11月,国家文物局授予秦陵一号铜车马修复项目“国家文物局科学技术进步奖”二等奖;1997年12月,国家科学技术委员会授予《秦陵一号铜车马修复技术》项目“国家科技进步奖”二等奖。作者单位:秦始皇帝陵博物院