豊かな芸術表現のための粒金技術を可視化する、芸術と工学の学際的研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26370176
• Research Institution: Bunka Gakuen University
• Principal Investigator: 成井 美穂 文化学園大学, 造形学部, 助教 (70459957)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石黒 孝 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (10183162)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 粒金細工 / ジュエリー / 復元 / 文化財 / 金 / 銀 / 拡散接合 / ろう接

Outline of Annual Research Achievements

金属微粒子を基板上に立体的に配置・接合する粒金技法を明らかにするため、金工作家と材料科学者と連携した学際的な研究を進めた。
芸術学的視点研究では、銀線（直径0.8㎜）を7㎜に切断した切片をカーボンブロック上で溶解し、銀粒を制作した。銀の組成を変えた（純銀，Ag-2Cu ，Ag-5Cu）ついて、SEM,目視観察等行った結果、純度が高いほど真球性に優れ、表面粗さも滑らかで美しかった。そこで、純銀粒を使用して、基板にはジュエリー制作に適したAg-5Cu、接合ペーストを用いて、接合実験を行った。基板上に銀粒を5個一列に配置・接合する試料では、目視観察では濡れ性等の接合状態は良好であり、X線CT観察でも接合部での欠陥はみられなかった。銀粒を直線上に配置して接合する技術の確立ができ、銀粒と金粒を直線上に配置装飾した指輪の試作もできた。
材料学的視点研究では、ペーストろう成分の粒金接合に及ぼす影響を調査した。先に記した同一の接合ペースト(トラガカントゴム1：蒸留水30：ボラックス水10： Cu2CO3(OH)2粉末4の質量比率の組成)と試作ペースト（CuO粉末とCu2O粉 末，ポリビニルアルコール(PVA)と木炭粉末）を用いて比較検討を行った。なお、先の実験と銀粒、銀板を同一であり、接合試料は木炭と共に電気炉加熱した。試作ペーストでは、木炭粒の形状の不均一性のため接合性不安定であるが、800℃で接合を確認できた。接合ペーストを銀粒に塗布した試料を質量示熱分析した結果、100℃近傍での質量減少はペースト中の水分の蒸発、620 ℃での質量減少は銅化合物の還元反応と考えられた。これは木炭がトラガカントゴムと同様に還元作用を示したものと推定される。ＳＥＭ観察の結果、接合強度向上に関しては木炭粒の大きさの最適化が必要であると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

金属微粒子を基板上に立体的に配置・接合する粒金技法を明らかにするため、金工作家と材料科学者と連携して学際的な研究を進めた。その結果、新しい観点から物事を見ることができ、おおむね順調に進展している。
金工作家の芸術学的視点研究では、カーボンブロック上で溶解し表面張力を利用した作成法では、銀粒の質量、直径、形状の安定性が高く、銀粒の作成法は確立できた。現在粒金作家で使用されている、ペーストろうを使用して、銀粒を一列に銀板上に配置して接合する技法は確立できた。しかし、接合体を外側に変形させると、銀粒が脱落しないが、内側に変形させると銀粒が脱落する事が多く、その原因を検討する必要がある。銀粒を直線上に配置して接合する技術の確立ができ、銀粒と金粒を直線上に配置装飾した指輪の試作ができ、初歩的な粒金装飾品を作成する基盤技術が習得できた。
粒金作品を文献、博物館等で調査した。紀元前の発掘品の中に多くの粒金作品が見られ、MIHO MUSEUMで顕微鏡観察した結果、ろう接部の形状（フィレット）が非常に美しかった。今後、接合条件、ろうペースト等検討する必要がある。
材料学的視点研究では、接合ろう材の組成と銀の反応を、DTA分析、X線CT、SEMで測定した。使用するろう材の組成や粒度の差異で接合強度が変化することが分かった。今後、これらの解析を深めると同時に、SEMとX線CTの併用で界面の観察を行い、接合部の欠陥の有無や、ろう材の拡散状況等を検討する必要性があることがわかった。また、接合時における接合温度とその反応状態を詳細に把握する必要性がある。

Strategy for Future Research Activity

金工作家と材料科学者と連携して学際的な研究を進めて来たが、さらに情報交換を密にして、粒金技法の解明・復元研究を進める。
芸術学的視点研究では、昨年度は一次元的に銀粒を並べ接合し、その技術を確立した。今後は二次元、三次元的に銀粒を立体的に積み上げたり、曲面に配置するなど、美しく接合強度の高い技法を考えたい。また、基板形状を板だけでなく角線や丸線に変え、銀粒を接合する。粒金技法での接合強度を把握することで、安定した形状デザインが可能となる。さらに遺跡からの発掘品（韓国）について、接合部の形状やろう材の濃度分布の測定から、古代の粒金技法の解明を進める。これら遺跡からの粒金の解析や粒金制作工程の検討と理解を深める事で、粒金の美観の特性を生かしたジュエリー制作への展開を進める。
材料学的視点研究では、昨年度は、銀を使用し粒金技法の接合実験を行い、DTA分析、X線CT、SEM観察し、ボールシェアテストで接合強度も評価した。それにより、今年度以降の指針が明確になった。昨年度と同様DTA分析、X線回析、SEM観察などの手法を用いて、ろう材の組成と、ろう材中の還元された銅と銀粒、基板の反応素過程を明確にし、粒金作業の接合メカニズムを明らかにする。また、昨年度は電気炉を使用し、ステンレス容器内で木炭中加熱を行ったが、ろうペースト内に還元作用のある成分が含まれているため、加熱雰囲気の雰囲気等の影響についても検討する。

Causes of Carryover

研究で制作した粒金細工の指輪をX線CT調査する予定だったが日程調整できず、行わなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度に、Ｘ線CTでの調査費用に充てたい。

Research Products

• [Presentation] 古代の金のマイクロ接合・粒金 (2015)
  • Author(s): 大橋 修, 成井 美穂, 相原 健作, 穂坂 雅喜, 稲垣 肇, 津屋 修, 原田一敏
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京大学 (駒場キャンパス)(東京都目黒区）
  • Year and Date: 2015-03-19