关于仿古铜工艺品表面浸蚀工艺分析

郭飞

（铜陵铜官府文化创意股份公司，安徽 铜陵 244000）

把碳酸氢氨溶液同土壤一起混合涂抹在仿古铜器件的表面，然后加热，产成铜绿，此方法的好处是可以让仿古器件的表面生成一层坚硬的涂层，具有快速、逼真的特点。

1 工艺过程

1.1 抛光

为了使经过电镀后的器具表面有仿古的效果，必须对其表面抛光。大的器具必须使用抛光工艺，而小的器具就可以使用滚光或擦光。如果使用滚光工艺，其磨料可使用木屑，也可以将器具在滚桶擦干，使用砂纸或者砂布打磨工件，然后用布轮进行再抛光，这样可以提亮器具突出位置，使得器件突出部位和凹陷部位的亮度对比强烈，可以使器具的表面更有层次感。色彩成膜的在视觉上的效果更加突出，色感更丰富。

1.2 除油

主要是采用阴极来除油，结合通过阳极来除油的这种电化学方法不仅能清除油污，还可以在除油的过程不让器具的表面落下灰尘。虽然在器具的表面生成很微小的电解过程，还能溶掉器具表面变质层和氧化膜，使后面的工序可以更加顺利地进行。

1.3 除锈

以阴阳极电解除油为基础，铬酸可以将铜的变质层进行溶解，把器具表层的氧化物去除，将其基体露出，确保器具表面的物理化程度一致，使生成的色调和色差相近。

1.4 活化

铬酸可以在分解器具表面氧化物时，在器具的表面生成很薄的一层膜，为了着色能够正常进行，要对液化进行活化来溶解掉这层膜。如果不活化此膜，就会使着色的液体不能与器具直接接触，阻碍着色反应，就会使色膜渡层的色感、光亮性、色彩、厚度不均。

1.5 着色

由于本批器具的情况不同，经过筛选进行试验，均采取古绿色的配方容易掩盖表面的缺陷，对本批器具进行着色。此配方将成的膜的颜色是淡墨绿色，颜色美观、古朴，外表光亮细致，生成仿古铜工艺品的外表色感。进行此操作时，应该不停地对器具进行抖动，使液体一直保持流动，将器具的各个部分接触溶液的浓度一致，尽量缩小浓度的差值，以保证上色分布均匀，尽量避免生成花斑或彩虹色。因为氨水比较容易挥发，而着色的溶液在使用了一段时间之后，应该适当地添加氨水，保持各种成分的平衡，让着色液可以一直正常地工作、着色。同时，要注意不能引入其他非铜杂质。

1.6 后处理

着色之后，将器具用湿毛巾擦拭，去除在着色的过程中器具表面生成的浮灰或者沉渣，这样可以使器具更加美观。如果对器具的色膜追求更高的立体感，就可以人为地通过抛光来控制色膜层在不同部位的厚度来调整色膜的颜色，增强色膜的层次感。而且在器具的表面还需要增添一层有机的保护膜，增强它的耐候性，使用的效果会更好。本工艺在实验时采用的是附着力比较好的丙烯酸类清漆来表层，这类清漆有很好的防霉性和耐候性。同时，在实验的过程中，还需要添加光亮剂。在电镀进行5 h之后，电镀层的厚度达到了16 pm。而当电镀层的厚度达到了16～200 xm时，电镀古铜的工序即可完成了。如果在室温条件下，则要把镀铜之后的器具放在做旧液里进行下一步的仿古、做旧处理。仿古、做旧处理后的器具，其表面显现黑色，然后可使用清洁球擦拭出光以后，再在其表面抹涂碱式CuCO3粉末，这时的工艺品便可具有青铜器的色彩和质感。

2 实验中存在的问题

如果采用本文讲述的工艺进行着色镀层，其效果可以让客户满意。但仍有极少数的器具在着色后有“泛青”的现象，使器具在强光条件呈淡紫色；有的器具在晾干处理后有渗漏液体的情况，在器具的表面留有痕迹和盐渍；第一件器具的色膜呈现为淡黄色，且这几种缺陷会有一定的规律，即越到生产后期，其器具的缺陷就会越严重。

在此项研究中运用的是机械与化学两种粗化方法相结合来对器具表面进行粗化。化学粗化中所使用的铬酐一硫酸粗化液，可以快速地去除器具表层的残垢，且粗化范围和程度相对均匀，器具的光洁度高、尺寸更加精确。因为粗化液仅仅由两样成分组成，配制步骤简单，也比较容易运用化学式来分析其配制方法。除此之外，器具粗化的时间与器具表层结合力的关系不成线性关系，如果粗化的时间过短，器具表面镀层结合力太弱；如果时间过长，结合力还会更低。所以，当温度不变时，器具粗化度达到最佳化的时间会比较短，且粗化的速度也会变快。

非金属器具在电镀以前，必须在表面先进行预处理，使其具有导电性。传统意义上的非金属在电镀以前，要经过敏化、活化，最后运用化学方式镀铜。如果使用该方法，配方中的氨水容易挥发，逐渐失效，需要及时更换。在此次研究中，我们没有用传统意义上预处理的方式，而是在硝基清漆里面加入铜金粉，再使用香蕉水来稀释液体，最后用生成的液体对器具的表面预处理。在温室条件下，用最后配制生成的液体对器具表面处理了25 min，器具的表面开始逐渐变得干燥，35 min之后其表面能彻底干燥。但如果液体里面铜金粉使用量太多，就会造成涂层表面的厚度及色彩不均匀，然后导致成品不够美观；但如果用量太少，则器具的导电性就会变得很差，这样就影响到了器具的质量。但如果先将器具粗化再在基体上涂抹导电胶水来进行电镀也是可以的，但导电胶水国内非常难买到，从国外进口成本过高。

3 原因分析

器具在着色时，铬酸也进行了化学反应，致使器具的着色膜呈现淡紫色，并伴有泛青的现象，且因为此工艺在操作时逐渐递进，就使得铬酸这种成分在色液里不断增加，着色液里铬酸成分的浓度会变得越来越高，所以，到了实验后期，这种成分对器具上色的影响越来越严重，这种泛青就更加明显了。而铬酸这种成分主要来源于铸件自身带着的砂眼，有一部分的砂眼是与器具内部相通的，在除锈操作时，铬酸这种成分从砂眼进到内部，再从器具跟入着色液中，污染着色液，以致于器具泛青。

因为砂眼会导致实验过程中使用到的溶液都进入器件内部，当上色操作完成以后，液体就会从砂眼慢慢渗出，进而发生渗液的情况，渗液沿着器具的表面流淌，待各种溶液挥发完毕后，就在器具表面留下了盐渍。

第一件器具的表面呈现出淡黄色，是因为在操作时没有事先对器具表面进行活化处理，第三步除锈操作时，溶液中的铬酸在器具的表面生成一层氧化膜，操作时没有提前除去，影响到了上色，导致表面生成的色膜只是很薄的一层，甚至基本上没有成形色膜。

这可能是因为色膜在自然光的照射下产生干扰，使得着色膜呈现出淡黄色，或者是因为氧化膜与着色膜共同反应下使得着色膜呈现淡黄色。对于该问题，在提前处理活化之后便没有出现过。经过实验探究得，除去器具表面有盐渍和泛青时，可以采取焊接法、腊封法和注水法。

4 实验结论

此项工艺分析比较实用，理论上还缺少一定程度的探讨，尤其是铜类金属中一定含有锌这种金属，在氧化过程中，必然会引发化学反应。这项研究关键的一个方面是生成底层氧化膜，必须在实验中形成有活性、均匀、严密的氧化膜，再附着上一层质感古朴、色泽饱满、结合力强的仿古铜的墨绿色着色膜。器具中的结合力对于表面着色膜有着至关重要的影响，越光滑的铜棒和已经遭到切割后的成型器件越不容易上色，所以，已经被浇注后有一定形状、受到外力冲击、有了很大的内合力的器具才能在浸蚀时成膜更加牢固，原因是金属器件表面氧化膜的氧化率和增长都与此种金属构成的晶体有关系，这个现象可以由脱锌、腐蚀跟正负离子的跃迁来解释。本文使用土壤和含有氨水的溶液相混合而成的薄泥抹涂在仿古铜工艺品的表面，放于焙烧炉中焙烧，很快便在工艺品的表面形成一层铜绿色，然后根据不同的需要，用相应的色调土壤来擦拭掉铜绿表层，让仿古铜的工艺品表面的铜绿层色调更加逼真、光滑、平整。本工艺中使用的氨水价格比较低廉，原料也容易寻找。综上所述，此工艺中氨水溶液的浓度最佳为15%～10%，焙烧的温度在600～700℃，烧制的时间为20 min。本论文中配方的成本较低，比较合理、实用。