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1、云南斑铜的生产工艺探讨重有色合金特种铸造及有色合金2OO7年第27卷第7期云南现铜的生产工艺探讨王少龙1蒋业华1龙晋明2(1.昆明理工高校机电工程学院；2.昆明理工高校材料与冶金工程学院)摘要具体论述了斑铜生产工艺中的几个关键步骤，重点探讨熔炼过程中合金成分、模具的材质以及斑铜显斑着色液对斑铜斑纹的影响，初步找到了影响斑纹的规律。结果表明，当斑铜中Zn的质量分数达到6%时得到的斑纹大小比较忐向；采纳砂模浇注可以得到不规则斑纹，而采纳铁模浇铸可以得到颗粒状斑纹：显斑着色液对斑铜斑纹几乎没有影响。关键词艺术铸造；斑铜；斑纹；显斑：着色中图分类号TG177；TG146.1+1文献标记码A文章编号1O
2、O12249(2OO7)O7O56703斑铜是云南省特有的民间传统工艺品，因其表面有离奇、闪烁、金红交织的斑纹而得名。相传斑铜工艺自明末清初问世，距今已有3OO余年的历史1云南斑铜曾在1914和1933年参与巴拿马万国博览会和芝加哥国际博览会，荣获一等奖20斑铜大致可以分为生斑和熟斑两种，其金相形貌见图1和图230所谓生斑是指采纳高品位的自然洞经锻打、打磨、烧斑等工艺制作而成的斑铜工艺品：而熟斑是指在熔化的纯铜中加入肯定比例的Zn、Sn等金属，经过一系列铸造、打磨、显斑着色等工艺制作而成的斑铜工艺品。生斑和熟斑不仅是原料、加工方法不同，其金属学说明也有所区分，金属学上将生斑说明为再结晶成斑，熟
3、斑说明为结晶成斑3图1生斑金相形貌5图2熟斑金相形貌5曾有人认为会泽斑铜上的光施是掺杂某种金属或运用某种化学原料而显现的，因而在上海、昆明等地有人依此理论探讨了一二十年，但制作出来的斑铜仍没有会泽斑铜的光斑显著。斑铜制作在原辅料的选择上都有很多要求，如要下雪天的水、某地的绿1等，这都为斑铜蒙上了一层奇妙的色调45o由于受生斑原料（自然铜）的限制，目前我们所能见到的斑铜工艺品几乎全是熟斑.迄今为止，关于斑铜的文献资料报道仅限于其着色工艺探讨口和相关综述m8I,从未见到对斑铜铸造工艺的探讨。笔者重点介绍了斑铜生产工艺中的几个关键步骤，并着重探讨了熔炼过程中合金成分、模具的材质以及班铜显斑着色液对熟
4、斑斑纹的影响。1试验过程1.1工艺流程斑铜生产的整个工艺流程特别困难,依据相关的文献1.41以及在生产厂家参观、学习实践阅历，将斑铜生产的主要工艺流程大致总结如下：设计造型一翻模一做蜡型一铸造一整形制作一表面处理一显斑着色一钝化一上漆。1）设计造型用泥、蜡、石膏等材料创作出立体造型的实物，作为产品的原始模型。现在，这道工序一般由美术工作者完成。2）翻模将原始模型用石哲翻制模具，石膏模具便用于做产品的蜡型。对个别市场需求量很大的产品通常采纳金屈合金（如锡铭合金）的模具，如具有云南文化风格的牛虎案、孔雀明王、五型炉等都采纳金屈令金模具。（3）做蜡型采纳的基本都是驰名中外的云南失蜡法铸造技术。失蟒法
5、铸造工艺的全部过程，张增祺凹3已经做了具体的总结，并且做蜡型所用的造型材料在文献1叩中已有具体叙述，在此就不再赘述。采纳此种铸造方法主要有以下3方面的优点：它可以铸造特别困难、玲珑剔透的产品：用此法铸造出的铸件，不仅可以做到薄壁中空，而且可以通体薄厚一样；它可以做到整体无范缝，并可达到较高的尺寸精度和表面粗糙度。（4）铸造蜡型做好后涂制水玻璃型壳，待型壳干燥后，再焙烧到肯定温度（2OO30OC）去除石蜡，并保温Ih,去蜡后的空壳以待浇注用。首先将纯铜采纳石收稿口期:2007-02-02基金项目：云南科技攻关资助项目（2001NG53）第一作者简介：王少龙，男，1975年诞生，博士探讨生，昆明理
6、工高校机电工程学院，昆明（650093）,电话：13708721321,Emai1：ws12329hOtmai1Com567万方数据一特种铸造及有色合金（5）整形制作将铸件进行打磨，又分粗挫、细挫、2007年第27卷第7期墨地烟熔化后，再在熔化的纯铜中加入适当比例的其他金屈（如Zn、Sn等），搅拌后立刻浇注。在加入其他金属时肯定要驾驭火候，Zn若加入过早，则导致Zn烧损严峻，而且Zn就会完全熔解在Cu中，就不能铸出斑铜而铸成黄铜了，反之，若Zn加入过晚，熔液的流淌性不好，导致工件的废品率增加。铸造工艺的关键就是使Zn保持在混而不合的状态下进行浇注，浇注铜液的速度应先慢中快后再慢，这通常要求有多
7、年斑铜铸造阅历的师傅操作。待工件自然冷却后，即可击碎外壳，取出铸件，这是整个斑铜制作过程中的关键技术之一。抛光（只能采纳棉布砂轮以及羊毛砂轮等进行机械抛光，若采纳电解抛光，工件表面就不能显现出斑纹）等方法，特殊要对砂孔进行处理，这起到出形、光滑、画龙点睛的作用，有的还须要对铜件进行镂空雕刻、焊接组装等工艺。(6)表面处理在上述工序都完成后，必需进行表面处理才可以进行下一步的显斑工艺，进行表面处理的目的是除去工件表面的油状物或其他杂质，此时必需留意的是千万不能用手干脆接触工件，否则显斑着色就会不匀称，并且显斑着色工艺结束后，在工件表面会显现指纹，难以除掉。99.99%)和高纯度的Zn锭。臼然铜和
8、电解铜光谱分析比照结果见表43,由表4可以看出，自然铜中的Ag含量高于电解铜2个数量级，其他成分基本没有什么区分。表4自然铜和电解铜光谱分析比照表叫BCaSiPbMgFe自然铜Vo.1.000.001o.01O.OO1O.OO1O.OO1O.OO1电解铜VO.OO1O.OO1o.O1O,OO1O.OO1O.Oo1O.0011.3试验过程由于Cu的熔点为1083。C,熔炼温度低于115(TC时，取出铜液加入Zn后，温度降低特别快，到浇注后期铜液凝固，无法接着浇注；而熔炼温度高于1200,Zn烧损量很大。因此将熔炼温度定为116OC,试验起先时先将盛有肯定量纯Cu的石墨西烟置于熔炼炉中缓慢加热，至
9、电炉温度升到3OOC左右时，再缓慢增加电流（1A/30min）。炉温达到1160C后便进行保温处理，大约需203Omin0最终将配备好的Zn与锯末倒入熔融的铜液中，简洁搅拌后干脆浇注到砂模或铁模中，这样有利于削减Zn的氧化和挥发烧损，定不能使溶液成分特殊匀称，否则就成为黄铜了。2试验结果与探讨2.1浇铸模具对斑纹的影响图3示出了配料相同（CU为94%,Zn为6%）。分别采纳砂模和铁模浇注的形貌，采纳的是第1种配方的显斑液和着色液。可以看出，在配料相同的状况下，浇注模具的成分是影响斑纹形成的重要因素之一。采纳（a）砂模浇注（b）铁模浇注图3不同模具浇注的样品形貌万方数据云南斑铜的生产工艺探讨王少
10、龙等不同的模具进行浇注，铸件的冷却速度不同。采纳铁模进行浇注，由于Fe传热速度很快，刚起先浇注时熔液温度隧然降低，而随后温度降低改变较慢，因此有时会出现浇注出来的工件两端斑粒大小不一样的状况。采纳砂模浇注得到的是不规则斑纹，而采纳铁模浇注得到的是颗粒状母纹。目前，依据斑铜斑纹的形态可以分为不规划斑纹、马赛克斑纹、长条形斑纹、柳叶斑纹、碎粒状斑纹和梅花斑纹，而梅花斑纹堪称斑纹中的精品，也是斑铜工艺者追求的目标，能使梅花斑纹产生在所需的位置就成了工艺师们追求的最高境界82.2合金成分对斑纹的影响图4为采纳砂模浇注而配料成分不同的形貌，采纳的是第一种配方的显斑液和着色液。可以看出，即使合金成分不同，
11、却都形成不规则斑纹。而随着Zn含量的增加，斑铜表面的着色效果由金黄色向淡黄色至褐红色转变，而斑粒尺寸在Zn含量为6%时最为明显，其具体缘由还有待于做进一步探讨。2.3显斑液对斑纹的影响图5示出了配料相同（CU为94%、Zn为6%）且均采纳砂模浇注，而采纳不同配方的显斑液和着色液所得（a）训（Zn）4%（b）叫（Zn）=6%（c）训（Zn）8%图4不同合金条件下的样品形貌样品的形貌。可以看出，显斑液和着色液对样品的形貌斑铜的熔炼工艺肯定要保证低含量金属在熔化的铜中影响也特别明显，采纳配方1所得样品斑纹显示特别清混而不合，当合金成分中zn质量分数达到6%时，斑晰，小的斑纹也可显现出来，但着色结束后
12、肯定要严格纹大小比较志向：采纳砂模浇注可以得到不规则斑纹，清洗工件表面，然后立刻进行钝化和上漆工艺，在上漆而采纳铁模浇注可以得到颗粒状斑纹；显斑着色液对斑工艺以前，最好用烘箱烘烤工件3Omin,温度严格限制铜斑纹几乎没有影响。C,从烘箱中取出工件直到冷却后才可以参考文献进行上漆处理，上漆肯定要匀称，否则采纳这种显斑着1会泽县志编纂委员会.会泽县志M.昆明：云南人民出版社，色工艺的斑铜工艺品很简洁变色。采纳配方2的样品1903表面可以形成一层特别薄并且致密、透亮的膜，且不需2东川矿务局.东川铜矿志M.昆明：云南民族出版社，1990,要对样品进行钝化处理，只须要在其表面涂一层特别薄3许昆.浅叙云南
13、斑铜及其金属学分析J.云南冶金，2001,30(06)：的石蜡就可以许久存放而不变色，样品上的小斑纹显现班。O得很不明显，只能显现较大的斑纹。采纳配方2,必需4李晓岑.云南的斑铜与乌铜定银J.中国科技史料，2003,24(2)：将毛坯抛光成镜面，否则所得斑纹几乎看不清晰，并且圳。整个显斑着色周期须要48h,甚至须要更长的时间；而5计用福，彭斌.奇妙的会泽斑铜及其传人J经济世界,1994(10)：采纳配方1则对毛坯的光滑度的要求不高，整个显斑着。色周期只要3h就可以完成。6王少龙，周荣，蒋业华.云南斑铜的显斑着色工艺探讨J.表面技术.2OOS,34(2)：444s.7李纶，曹以祥，徐人平.云南斑铜工艺J.昆明理工高校学报(理工版)，2001,26(4)：124126.8朱龙，陈磊，徐人平.云南斑铜斑纹分类探讨J1.昆明理工高校学报(理工版)，2001,Z6(4)：127130.(a)配方1(b)配方2图5不同配方的显斑液和着色液所得的样品形貌9张增祺云南冶金史1.M云南：云南美术出版社200010中国机械工程学会铸造专业学会编.铸造手册：造型手册M.北3结论京：机械工业出版社，1999.对斑铜的生产工艺中的关键步骤作了具体论述。(编辑：刘卫)5G9万方数据
