Лазерная очистка поверхности серебряных монет

Выполнен анализ причин образования внутренней и наружной коррозии серебряных монет, основу которых составляют примеси меди (23–70 %) и железа Fe (11 %) различной концентрации в зависимости от ранга и номинала. Существующие химические методы очистки с применением кислот и солей в основном эффективны при снятии окисных пленок небольшой толщины и могут привести к разрушению внутренней структуры монет. Экспериментальные исследования проводились на двух серебряных монетах номиналом 20 копеек из сплава металлов: 50 % серебра и 50 % меди в исходном оценочном состоянии VF (Very Fine) с пленками толщиной от 0,1 до 0,5 мм из карбоната серебра Ag₂CO₃, аргентита Ag₂S и оксида серебра Ag₂O. В качестве оборудования для очистки использован лазерный маркер Wattsan FL TT с волоконным иттербиевым излучателем IPG (рабочая длина волны 1064 нм, выходная мощность 15,5 Вт). Для управления параметрами перемещения луча лазерного маркера использовалось программное обеспечение EzCAD 2.14. При обработке серебряных монет оптимальными параметрами являются: скорость 5000 мм/с; частота следования импульсов 200 кГц и шаг между линиями обработки 0,01 мм, обеспечивающий двукратное перекрытие обрабатывающего излучения по оси х, пятикратное перекрытие по оси у. При этом для большей однородности воздействия лазерного излучения на поверхность целесообразно проводить обработку в несколько проходов с чередующимися направлениями. Наилучшее качество поверхности было получено при общем количестве проходов 6: из которых – 3 параллельно базовой оси х, 3 – под углом 45°. Визуальная оценка качества поверхности монет в процессе очистки проводилась на портативном цифровом USB микроскопе GUANMOU AN104/F210 при увеличении 50 крат. Оценку качества сформированной зеркальной поверхности осуществляли посредством изме-рения коэффициента отражения по стороне аверс в видимом спектральном диапазоне на спектрофотометре Photon RT Essentoptics. Применение лазерного метода очистки серебряных монет позволило улучшить их состояние с исходного VF (Very Fine) до XF или EF (Extremely Fine), а в сочетании с финишным полированием («Фторопол М» зернистостью 0,6–0,8 мкм в растворе глицерина С₃Н₈О₃) до состояния UNC (Uncirculated), что подтверждается существенным возрастанием в 4–6 раз коэффициента отражения зеркальной поверхности.

1. Шемаханская, М. С. Реставрация металла: метод. рекомендации / М. С. Шемаханская; под ред. В. Н. Дедик. М.: ВНИИР, 1989. 157 с.

2. Малкиель, И. К. Применение лазерных технологий при реставрации предметов искусства / И. К. Малкиель // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 2. С. 69–74.

3. Лазерная очистка в машиностроении и приборостроении / В. П. Вейко, В. Н. Смирнов, А. М. Чирков, Е. А. Шахно. СПб.: НИУ ИТМО, 2013. 103 с.

4. Международная система оценки монет. URL: https://fil torg.ru/articles/mezhdunarodnaya-sistema-ocenki-sostoya niya-monet/. Дата публ.: 10.10.2018.

5. Вейко, В. П. Сборник задач по лазерным технологиям / В. П. Вейко, Е. А. Шахно. Изд. 3-е, испр. и доп. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. 67 с.

6. Баландина, Л. Н. Исследование очистки окислов с медной поверхности методом лазерной абляции / Л. Н. Баландина, К. Л. Попов, М. А. Коротаева // Студенческая научная весна 2012: Машиностроительные технологии: четвертая Всерос. науч.-техн. конф. студентов, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 4-6 апр. 2012 г. Москва: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. URL: https://studvesna.ru/db_files/articles/652/article.pdf.

7. Парфенов, В. А. Физические основы лазерной очистки произведений искусства / В. А. Парфенов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2017. № 10. С. 62–74.

8. Лазерная очистка поверхностей металлов: физические процессы и применение / В. П. Вейко, Т. Ю. Мутин, В. Н. Смирнов [и др.] // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 4. С. 30–36.

9. Лазерное термоупрочнение деталей машиностроения. Технологический процесс: ГОСТ Р 58432–2019. Введ. 27.09.2019. Москва: Стандартинформ, 2019. 16 с.

10. Лабораторный практикум по лазерным микротехнологиям. Ч. I: Лазерная обработка конструкционных материалов: учеб. пособие / Э. И. Агеев, В. П. Вейко, С. Г. Горный [и др.]. СПб.: Ун-т ИТМО, 2017. 79 с.

11. PHOTON RT UV-VIS-MWIR Спектрофотометры для оптиков / ООО «Эссент-Оптикс». URL: https://www.es sentoptics.com/f/file/PhotonRT_%D1%80%D1%83%D1%81_092019.pdf.