CC BY
205
------------------------------------------- © А.В. Кривоносое
2004
УДК 622.002.28 А.В. Кривоносое
СПОСОБЫ РЕСТАВРАЦИИ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Семинар №20
Основные требования к качеству ювелирных товаров указаны в ОСТе 117-3-002-95 «Изделия из драгоценных металлов. Общие технические условия». Качество камнерезных изделий, выпускаемых серийно, должно соответствовать требованиям ОСТа 25-843-78.
Реставрация художественных изделий
- это серьезная операция под силу мастеру самой высокой квалификации. Существует и официальный документ Торгово -промышленной палаты РФ «Методика оценки драгоценных камней и ювелирных изделий со вставками из драгоценных и ювелирных камней» ТПП РФ-2002 г.
Мастер, способный на такую работу, должен быть уверен на 100 % в ее успехе. Если же есть хоть какие то сомнения, они должны быть решены экспертизой, изложенной в общем положении ювелирных материалов и изделий.
Известно 4 основных вида экспертизы:
1. Геммологическая экспертиза. В задачу входит идентификация камня (определение его физических свойств для установления его принадлежности к той или иной группе камней). Устанавливаются основные параметры вставки (цвет, чистота, масса, вид и качество огранки). Определяется соответствие параметров камня Техническим Условиям или другим стандартам.
2. Пробирная экспертиза проводится с целью определения наличия пробирного клейма, именника, их подлинности и соответствия пробирного клейма фактическому содержанию драгоценного металла в изделии.
3. Технологическая экспертиза проводится с целью определения соответствия ювелирного изделия требованиям ТУ и включает в себя подробное описание ху-
дожественного изделия с указанием всех конструктивных, дизайнерских и технологических особенностей. И, что особенно важно, определяется, подвергалось ли данное изделие переделке, ремонту, реставрации и т. д.
4. Художественная экспертиза проводится в тех случаях, когда изделие представляет не только художественный интерес, но и является эксклюзивным или авангардным. Здесь отмечаются необычная огранка вставок, особенности стиля художника-мастера-ювелира. Если быть более кратким, то изделие может пройти сертификацию процедуру подтверждения соответствия, посредством которой независимая от исполнителя и потребителя организация отвечает в письменной форме, что услуга (процесс выполнения услуги) соответствует установленным требованиям.
Этим занимается, как правило. Эксперт по сертификации - лицо, аттестованное на право проведения одного или нескольких видов работ в области сертификации.
Мастер, берущийся за реставрацию изделия, должен согласовать с заказчиком о допустимых дефектах, неподдающихся исправлению, или о возможных незначительных дефектах, не портящих изделие.
Зачастую реставрация художественных изделий связана с пайкой, когда по тем или иным причинам неразъемное соединение имеет явно выраженный дефект:
1. Трещина на основном металле.
2. Зазор между спаиваемыми поверхностями.
3. Облом части изделия.
4. Протертость отдельных частей изделия.
Современные способы пайки позволя-
ют соединить в единое целое элементы из разных металлов и их сплавов, обладающих различными физике - механическими свойствами.
Здесь очень важно правильно выбрать присадочный материал-припой.
В расплавленном состоянии (в присутствии защитной среды, флюса или в вакууме) припой легко растекается, выполняя свою работу.
Припой выбирается с таким расчетом, чтобы температурный коэффициент расширения припоя был близкий к коэффициенту паяемого материала.
При сочетании правильно выбранных припоя и флюса можно рассчитывать на успешную работу по реставрации. В отличие от ремонта, где применяют легкоплавкие припои на основе олова, свинца, наполненные флюсом (канифолью), 1° плавления которых до 450 °С. Флюсами в этих случаях может служить хлористый цинк (для ремонта изделий из стали, меди, алюминия). Канифоль - для ремонта меди и ее сплавов. Стеарин - для пайки свинца и его сплавов.
В реставрации художественных изделий из металла, когда определяется возможность работать ювелирными припоями, 1° которых зависит от металла, с которым работаешь, а это припои на основе серебра: от 610 °С (верхняя критическая точка) и 590 °С (нижняя критическая точка) ПСр 40 (40 сер; 16,7 медь; 17,0 цинк) до 779 °С (верхняя критическая точка) и 779 °С (нижняя критическая точка) ПСр 72 (72 сер, остальное медь).
Основным флюсом для этих припоев служит бура (соль тетраборной кислоты) На2Б407*10И20. Для усиления действия к ней добавляют борную кислоту НзВОз.
Во время работы с изделиями из сплавов золота, которые не имеют в своем составе никеля, обычно применяют водный раствор буры с борной кислотой в соотношениях 1:1, 1:2, 2:1. последний флюс рекомендован и при пайке изделий из серебра.
При выполнении работ необходимо учитывать, что длительное количество продолжительных нагревов приводит к потере пластичности материала. Так же остатки некоторых кислот и жидкого флюса могут травить металл, т. к. выделяют хлористый цинк. После каждой пайки необходимо нейтрализовать остатки
кислоты (раствором кальцинированной соды) и флюса (кисточкой, смоченной в воде).
В ювелирном деле используются два способа пайки: вручную, с помощью газовых и бензиновых или пламенных горелок, а так же механизированный. Газовая и бензиновая горелки используются повсеместно, но при реставрации художественных изделий чаще прибегают к помощи горелок специального назначения: для точечной пайки и пайки крупногабаритных изделий.
Точечная пайка. Этот способ удобен тем, что позволяет быстро и интенсивно нагреть изделие до высокой температуры и лишь в определенном месте. Эта пайка применяется при реставрации отдельных деталей сложной конфигурации, при исправлении дефектов литых изделий или при многоступенчатой пайке. Для реставрации изделий из стали применяют флюс следующего содержания: борная кислота
- 60 %, фтористый калий - 40 %. Хлористый литий и хлористый калий вводят в состав флюсов с целью понижения температуры плавления.
Если в реставрации серебряный припой может не соответствовать пробе основного металла (серебра), то в реставрации золотого изделия припой должен соответствовать пробе основного металла и выбирается, например, для 585° [от 760 °С (58.5 (Аи); 22,0 (Ад); 14,5(Си); 5(ва)) до 850 °С (58,5 (Аи); 12,5 (Ад); 20,5 (Си); 8,5 (2п))], принимая во внимание цвет припоя (от зеленоватого в 1-ом случае до красноватого во 2-ом).
Золотые припои используются и для пайки платиновых изделий. Они характеризуются высокой коррозийной стойкостью ГОСТ-19738-74. Очень хорошо зарекомендовали себя пастообразные припои (паяльные пасты). Сделаны они на основе сплавов золота 585 °. наносят их с помощью специального дозирующего устройства - дозатора, что при реставрации изделий позволяет легко устранить трещины, поры, раковины. Применение специальных флюсов 209 и особенно 250 позволяет выполнить работу с гарантийным качеством. Подобная точечная пайка выполняется с помощью отечественного аппарата модели АП-25А. Длина факела достигает 40 мм при максимальном диаметре 2 мм, а
температура достигает 2500 °С.
Механизированная пайка применяется для изделий, состоящих из сплавов золота. Подготовленные для пайки изделия, на которые уже нанесен припой, укладывают в металлические поддоны и отправляют в печь. Режим пайки регулируется автоматически.
Ёайка крупногабаритных изделий. Используется, когда необходимо нагреть все изделие. Например, при реставрации серебряной посуды с филигранью. Масса подобных изделий достигает 1500 г. Пайка осуществляется многофакельной горелкой и специально подготовленным припоем с обезвоженным флюсом в соотношении по массе 1:1.
Припои. Припоями называют легкоплавкие металлические сплавы, которые служат для получения неразъемных соединений. Припои различают по их металлической основе (оловянные, кадмиевые, цинковые, магниевые, алюминиевые, медные, серебряные, золотые), а также по температуре плавления: мягкие (с температурой плавления до 450 °С) и твердые (с температурой плавления выше 450 °С).
Все припои, которые используются в ювелирной технике, содержат определенное количество драгоценных металлов и классифицируются по более высокой температурной шкале. Температура плавления ювелирных припоев колеблется между 650 и 1100 °С. В данном случае мягкими припоями называют те, у которых температура плавления намного ниже, чем у спаиваемого металла. Если их температура плавления приближается к температуре плавления спаиваемых металлов, то припои называются твердыми. Все остальные относятся к категории средних. Но у ювелирных припоев понятие твердости и мягкости весьма относительно, а поэтому эти показатели называются «плавающими». Объясняется это тем, что для спаивания используется множество различных металлов с различной температурой плавления.
На предприятиях ювелирной промышленности используются золотые и серебряные припои, которые строго регламентированы по температуре плавления, пробе и цвету. Однако, вне зависимости от всех этих показателей, припой должен обладать следующими свойствами: текучестью, пластичностью и прочностью. Первое - способность загасать в щели, а так-
же растекаться по поверхности металла Пластичность определяется возможностью деформации паянного шва Прочность -способность паянного шва выдерживать нагрузки на разрыв. Припой должен плавиться в тот момент, когда основной металл еще находится в твердом состоянии. От того, насколько правильно был выбран припой, зависит качество изделия и трудоемкость дальнейшей работы с ним. Выбирая припой, ювелир должен учитывать не только температуру его плавления, цвет и текучесть, но и массу спаиваемых деталей, величину зазора.
Золотые припои используются для пайки золотых и платиновых изделий. Они характеризуются высокой коррозионной стойкостью. Проба припоя должна соответствовать пробе изделия, при этом для каждой пробы существует несколько различных по цвету и температуре плавления припоев. Цвет припоев зависит от соотношения в них меди, серебра, цинка, кадмия. Преобладание серебра понижает температуру плавления, повышает текучесть и пластичность и ослабляет цвет. Медь повышает прочность припоя и придает ему красноватый оттенок. Прибавка цинка делает припой зеленоватого оттенка, а кадмий не меняет цвет припоя. На практике цвет золотых припоев делится на белый и желтый. Первый используют при пайке изделий из платины и белого золота, второй - для изделий из желтого золота. В зависимости от содержания в припоях меди, цинка, олова, кадмия, их делят на мягкие (легкоплавкие) и твердые (средне- и тугоплавкие). При реставрации и ремонте золотых изделий используют припои 500-й и 375-й проб.
Серебряные припои. К ним не предъявляют таких жестких требований, как к золотым припоям, они не должны обязательно соответствовать пробе изделия. Эти припои характеризуются хорошей пластичностью, прочностью и антикорро-зийностью. Температура плавления у них колеблется от 650 до 850 °С. Рекомендуемое назначение стандартных серебряных припоев приводится в ГОСТ 1973874, однако на практике самыми «ходовыми» являются припои ПСр7 2 иПСр7 0
Медно-фосфорные припои используются при пайке ювелирных изделий из латуни, мельхиора, нейзильбера, алюминиевой бронзы и медно-никелевых сплавов.
Все они тлеют недостаток - слабую пластичность, для увеличения которой в них добавляют олово и цинк. Приготовляют эти припои в виде порошкообразной пасты.
Пастообразные припои (паяльные пасты). Применяются в основном при пайке серийно выпускаемых ювелирных изделий. Сделаны они на основе сплавов золота 583-й пробы. Наносят их с помощью специального дозирующего устройства -дозатора, что повышает производительность труда, а при реставрации изделий позволяет легко устранять трещины, поры, раковины.
Размещение припоя. Припой для пайки прокатывается до толщины 0,2-0,3 мм и нарезают партинками (порциями) не слишком большими и не маленькими, помня, что излишки после пайки легко удаляются. Укладывать его необходимо на внутренней стороне изделия пинцетом. Если не требуется точная порция припоя, то его нарезают ленточками (палочками) с помощью специальных ножниц. Ширина ленточек примерно равна 1-1,5 мм. Припой может заготавливаться в проволоке удобного для работы сечения. Опытный ювелир старается произвести пайку как можно большего количества швов наименьшим количеством припоя. Чтобы получить качественные соединения и удалить с места пайки различные окислы применяются химикаты, называемые флюсами.
Флюсы. К флюсам, которые применяются в ювелирном деле, предъявляются определение требования, которым они должны соответствовать. Они должны иметь более низкую, чем у припоя, температуру плавления; способствовать растеканию припоя по поверхности паяемого материала (вязкость должна быть достаточно низкой, чтобы не препятствовать растеканию припою, но достаточно велика, чтобы флюс надежно покрывал место пайки); удалять из зоны пайки загрязнения (в противном случае вязкий слой шлака будет снижать подвижность припоя и препятствовать активному действию новых порций флюсующих материалов на поверхность металла), одновременно сохраняя химическую пассивность в отношении припоя; не разрушать металлы., которые подвергаются пайке. Соответственно химическим особенностям
флюсы подразделяются на слабоактивные и сильноактивные.
Первые используются при работе с легкоплавкими недрагоценными металлами; вторые — при пайке твердоплавких драгоценных металлов. К слабоактивным относят канифоль, всевозможные древесные смолы, воск, стеарин, вазелин, животные жиры, минеральные масла и органические кислоты Правда, некоторые органические кислоты могут выступать и в роли сильноактивных флюсов наравне с хлоридами и фторидами металлов:
борной кислотой, буром, раствором фтористого калия, поташем - карбонатом калия.
Самым распространенным флюсом, который используется для пайки ювелирных украшений из золота, серебра, мельхиора, является бура. Среди ювелиров этот состав считается классическим. Бура представляет собой натриевую соль тет-раборной кислоты. В порошкообразном состоянии она очень похожа на обычную борную кислоту. Это белый, мягкий на ощупь порошок, который тонет в воде и плавится при температуре 741 °С. В расплавленном состоянии бура способна растворять оксиды металлов.
Во время пайки изделие постоянно подвергается высокотемпературному воздействию. При выполнении этих работ необходимо учитывать, что длительное количество продолжительных нагревов приводит к тому, что материал теряет свою пластичность. Также нельзя забывать
о том, что остатки некоторых видов жидкого флюса могут травить металл, так как выделяют хлористый цинк. После каждой пайки рекомендуется нейтрализовывать флюсы, проводя по стыку кисточкой, смоченной в воде.
Способы пайки. В ювелирном деле используются два способа пайки: вручную, с помощью газовых или пламенных горелок, и механизированный, в специализированных печах. Второй нас в данном случае не интересует. Газовая же горелка используется повсеместно. Правда, бывают случаи, когда она не дает желаемого результата. В таких случаях прибегают к помощи горелок специального назначения: для точечной пайки и пайки крупногабаритных изделий.
Подготовленное изделие отфлюсовы-вается и укладывается на леткал. После
этого пламенем горелки изделие нагревают сначала до высыхания флюса, а потом кисточкой или стальной иглой помещают партинку на место пайки. Изделие продолжают равномерно разогревать до температуры, близкой к температуре плавления припоя. После этого начинают нагревать место спая припоя, при этом не доводя его до полного растекания. Если перегреть место пайки, то припой может увеличить зазор стыка, излишне оплавить края стыкового соединения или запузы-риться, образуя поры. То есть перегрев может привести к различному браку в работе или даже испортить ювелирное изделие.
При пайке ленточкой (палочкой) изделие сначала разогревают до температуры плавления припоя, а затем зажатый в пинцете припой подносят к месту пайки и отсекают или расплавляют на спай необходимую дозу.
Точечная пайка. Этот способ удобен тем, что позволяет быстро и интенсивно нагреть изделие до высокой температуры. Используется в тех случаях, когда нельзя допустить нагрев всего изделия, например, при соединении тонких деталей сложной конфигурации, при реставрационных работах, при исправлении дефектов литых изделий или при многоступенчатой пайке. В этих случаях нагревать можно только очень небольшую по площади поверхность изделия. Подобная точечная пайка выполняется с помощью отечественного аппарата модели АП-25А. У него длина факела достигает 40 мм при максимальном диаметре 2 мм, а температура достигает 2500 °С.
Пайка крупногабаритных изделий. Используется, когда необходимо нагреть все изделие. Например, этот способ применим при пайке серебряной посуды с филигранью. Иногда масса подобных изделий достигает 1500 г. Перед началом пайки детали филигранного рисунка наклеивают на корпус заготовки, и их пайка осуществляется многофакельной горелкой, которая позволяет вести одновременный нагрев всей поверхности, заполненной филигранью. Для того чтобы исключить перегрев отдельных мест изделия, его помещают на вращающийся столик.
Механизированная пайка. Такой способ применим для изделий, состоящих из сплавов золота. Подготовленные для пай-
ки изделия, на которые уже нанесен припой, укладывают в металлические поддоны, устанавливают на движущуюся ленту и отправляют в печь. Режим пайки регулируется автоматически.
Пайка методом микроплазменной сварки. Подобная сварка является одной из разновидностей дуговой сварки непла-вящимся электродом на очень малых точках для соединения металла толщиной от 0,1 до 1,5 мм. В качестве источника тепла используется сжатая дуга, стабильно горящая между вольфрамовым электродом и изделием в непрерывном или импульсном режиме.
Пайка методом микроплазменной сварки является одной из разновидностей дуговой сварки направляющимся электродом на очень малых точках для соединения металла толщиной от 0,1 до 1,5 мм. В качестве источника тепла используется сжатая дуга, стабильно горящая между вольфрамовым электродом и изделием в непрерывном или импульсном режиме. Но поистине переворотом в области ремонта и реставрации высоко художественных изделий из драгоценных и цветных металлов со вставками из любого минерала и драгоценных камней, не вынимая их из посадочных гнезд, является обработка сфокусированным лучом оптического квантового генератора (лазера). Сфера применения его в промышленности огромна. Лазерные установки предназначены для выполнения различных технологических процессов. Основное предназначение - сварка металлов и пробивание отверстий с помощью сфокусированного луча, производство полупроводников, электровакуумных и микроэлектронных приборов, в технологии точного машиностроения.
Например, с помощью установки СУ -
1 можно приварить проволоку толщиной 100 мк к материалу любой толщины. Свариваются материалы, которые друг с другом соединить представляется весьма сложной или вообще невозможной задачей. Удается и использование припоя, и процесс превращается в пайку. При использовании в этом случае аргона - защитного газа при пайке достигаются неожиданные результаты. Лазер - прибор, излучающий монохроматический свет. В то время, как обычный свет представляет собой смесь волн различной длины, дви-
жущихся в разных направлениях, свет лазера является узким и ярким лучом с волнами одинаковой длины и почти строго параллельными между собой. Луч лазера с помощью оптической системы фокусируется на участок обрабатываемого материала, диаметр которого не превышает длины волны излучения (до единиц микрона). Плотность энергии излучения достигает порядка 1013 вт/см2. Получаемая при этом температура в зоне действия плавит и испаряет любой материал, независимо от его твердости, прочности и токопрово-димости. Время действия высокой температуры от луча лазера (порядка 0,0010,0001 сек) столь мало, что нежелатель-
1. Бреполь Э. Теория и практика ювелирного дела. Ленинград. Машиностроение 1973. 384 с.
2. Отраслевой стандарт. Припои высокотемпературные и низкотемпературные.
ные изменения на соседних участках поверхности материала не успевают возникнуть. Лазеры хорошо работают на воздухе, в среде инертного газа и в вакууме. Основными показателями, определяющими обрабатываемость лучом лазера, являются теплофизические свойства материалов (температура плавления и кипения, теплоемкость, теплопроводность).
Дефекты в закрепке можно устранить, к примеру, не вынимая драгоценный камень из любой оправы. Лазер проходит через прозрачные материалы совершенно свободно, включая и бриллиант, поэтому можно рассчитать его прохождение через площадку к поломанному крапану.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Классификация и технические требования. ОСТ 5.9151-73 РТП НПО Ритм 28 с.
3. Новиков В.П., ПавловВ.С. Ручное изготовление ювелирных украшений. Санкт-Петербург. Политехника 1991. 205 с.
— Коротко об авторах--------------------------------------
Кривоносое А.В. - Московский государственный горный университет.
--------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ УГЛЯ И УГЛЕХИМИИ СО РАН
АЛФЕРОВ Максим Владимирович Разработка алгоритмов комплексного анализа деятельности угольных предприятий с применением метода нейронных сетей 05.13.18 к.т.н.
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЛИМОНОВ Константин Александрович Исследование процесса разрушения кровли пологих пластов при очистной выемке длинными забоями 25.00.20 к.т.н
