彩色铜雕是以色彩的科学知识为基础,进而从美学角度去探讨色彩艺术与金属表面处理技术融汇一体的一种新的艺术形式。
铜雕如来
从色彩学的研究来说,17世纪以来国际上已对色彩科学开始进行总结,物体的表面色彩的形成取决于三个方面,光源的照射,物体本身反射一定的色光,以及人体视网膜和脑部视觉皮质对光波的处理方式。
名医叶天士彩绘铜雕像
牛顿在十七世纪末期,证明了色彩并非存在于物质本身,而是光作用的结果,且只要将可视光谱上的长短光谱结合即可形成白光,这些可视光的波长可对应到七个不同颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
为了产生特定的颜色,人们必须靠增减光波的方式让人眼只接收某些光波,感受到某种特定的色彩。
处理颜色的方式通常有二种:一为加色法,混合不同颜色的光波以形成白光;二为减色法,使用CMYK系统的减式法模式,也就是减少光波的方式来产生颜色,彩色铜雕技术是运用减色法来实现的。通过对铜金属的物理、化学等方式的表面处理技术,找出有效的调和色彩,将传统的三原色:蓝、红、黄原理,有目的地运用同色调和、近似色调和、互补色调和、三角调和和双互补调和等不同的调和方式,以达到最佳的美学效果。
彩色铜雕以金属表面的化学转化膜处理工艺为主,辅以彩色涂层工艺,转化膜是指金属表面外层原子与适当介质的阴离子反应,在金属表面生成的膜层,转化膜的形成是人工诱导及控制的腐蚀过程,也就是在特定环境条件下铜表面色泽在大气尘中的化学物质影响下,因逐渐腐蚀而使其氧化变色的长期过程,在现代科技的作用下使其在短时间变色,并有意识地使其新变化的色泽不仅稳定、牢固,并符合设要求的金属转化膜,彩色铜雕从以下几方面进行了研究:
一、预氧化工艺是一种同色调和,单一颜色只是深浅和色调明暗度不同开始,为了适应铜工艺构件在仿古做旧上的市场需求,对铜门的表面色泽处理上进行攻关,我们对多种化学物质如硫化钾、硫酸镍铵、硫化硫酸纳及硫酸铜等硫化物进行筛选和实验,发现在预氧化着色过程中,色泽不稳定,均匀性差,吸附性差,尤其是铜门上要求的红古铜色更不理想。
经过研究发现,氧化膜的形成作为一种固体表面化学反应是有极特定的规律性的。当金属表面上形成氧化物,其结构也可能保持被氧化表面的某些结构特征。例如,氧化物可以在金属的某一特定取向上以外延方式生长。当铜的表面是(110)时,其表面Cu2O有相同的取向,即Cu2O中的(110)表面平行,Cu2O中的[110]方向与铜的[110]方向平行。在银的(110)面和(111)面上氧化生在Ag2O时,也观察到了类似的外延生长方式。一般说来,由于实际金属表面特别是多晶体金属表面往往包含有很多缺陷:晶界、位错、台阶等,这些部位能量高,氧化也就往往从这些高能位置开始,然后逐渐向周围区域扩散,一直到将表面覆盖。另外,由于表面上各部位能量不同,形成氧化物的厚度也就不尽相同,即表面氧化膜一般都是厚度不均匀的。表面上存在一些高能位置。在这些位置上将开始氧化(表面化学反应),并且会逐渐加厚,一直加厚到使该部位的表面能降低到相邻部位的水平,形成所谓“氧化物岛”。然后,它们才扩展开来,直至整个表面被氧化物覆盖。当然,“氧化物岛”的扩展,长大还是有先决条件的,条件之一是必须有足够的能量能在固体表面上开始氧化反应。
因此铜的预氧化工艺中,氧化物岛的存在既是氧化的必然条件,又是造成过氧化现象造成氧化膜不均匀性的关键问题所在。项目完成人在配方中,进行调整,加入适量的碱性中和剂以及在铜板浸渍氧化过程中,采用人工诱导法去除非晶状附着物及多次浸渍工艺,达到了色泽一致,稳定的红古铜色效果,在上海外滩第一樘铜门,盘谷银行铜门、北京人民大会堂香港厅铜门及雷峰塔铜扶栏等铜艺术构件中取得了极好的效果。预氧化工艺流程
二、涂层与预氧化相结合的工艺由于预氧化工艺在铜雕艺术的色彩构成上,仅解决同色调和问题,对互补色调和、对比色调和、三角调和及双互补调和等丰富色泽处理的问题,是作为彩色铜雕的发展中急需解决的难题。研制组进一步进行了研究和探索,如何能将现代工业中日臻完美的彩色涂料工艺与预氧化工艺融为一体,创造更富有科技内涵又能体现铜材美学特性的新工艺。三原色的有规律的混合理论上能在电脑上显示1677万色到687亿色,实际的彩色涂料配制,即使不能达到以上数量的元色,但也是极其丰富多彩的项目组对丙烯、硝基、氨基、聚脂与氟碳等类品种的涂料,在试制过程中遇到了预氧化色泽与涂层色泽混色的难题及有预氧化图案花纹层的铜板对涂层的附着力影响的难题。如何提高金属界面的吸附作用,强化界面反应,这是提高涂层的附着力的关键,我们改变了先预氧化后涂层的工艺,先将蚀刻图案厚的铜板进行活化前处理,采用抛光及乳化剂浸渍的方式提高金属表面化学活性,增强对涂料的吸附力,对需预氧化色泽的图案部分采用先行局部保护,喷涂色彩后,将图案部分的保护膜去除后再按预氧化工艺流程,将图案处理成设计要求的仿古金属色泽,为了防止氧化液对涂层造成腐蚀,采用弱碱配方的渍洗液对产品进行清洗中和使涂层色彩的色纯度及色明度长期不发生变化,采用涂层与预氧化工艺相结合的技术,在雷峰塔的铜构件表面处理中,得到了很好的应用。
