人類の材料文明を解き明かす金属古文化財のナノ物性評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875113
• Research Institution: Tokyo National University of Fine Arts and Music
• Principal Investigator: 北田 正弘 東京芸術大学, 美術研究科, 教授 (70293032)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井口 泰孝 東北大学, 工学研究科, 教授 (90005413) ; 桐野 文良 東京芸術大学, 美術研究科, 助教授 (10334484) ; 宮田 亮平 東京芸術大学, 美術研究科, 教授 (00174194) ; 結平 寛 新日本製鉄(株), 技術本部・主管研究員 ; 沖 憲典 大分工業専門学校, 校長 (70037860)
• Keywords: 金属 / 古文化財 / 日本刀 / 着色 / 微細構造 / 機械的性質

Research Abstract

前年度に引き続き、金属を主成分とする物質を用いた古文化財の物性を評価した。日本刀については、刃金と芯金の境界領域のナノ組織を電子顕微鏡で観察した。その結果、0.5〜3μmの多角形のFe結晶粒子の中に複数方位をもつ炭化物が分散し、超鉄鋼と呼ばれる範疇の微細構造であることを明らかにした。また、これまで日本刀では実験されていない機械的性質として、硬度と引張り試験を試みた。断面の刃先から芯金の頂部(棟)に至る硬度(μ-Hv)の分布では、炭素量および熱処理によるマルテンサイトの形成などの組織との対応が明らかにできた。次に、長手方向に採取した引張り試験片による強度試験を行い、機械的性質に関する基礎的なデーターを得た。芯金の部分では、降伏点現象が観察され、侵入型不純物原子による転位の拘束が認められた。ただし、その効果は小さく、これは日本刀の不純物が少ないことによるものと考えられる。刃金と芯金の境界領域では、2相組織型の応力-伸び曲線が柔軟な鋼であることが明らかになった。さらに、引張り試験片の伸びと硬度の関係から加工硬化を論じることができることを明らかにした。
この他、金属工芸品への色づけ技法として使われている硫黄を含む溶液によるCu表面の皮膜の構造を電子顕微鏡等で分析し、複数のCu硫化物および亜酸化銅が形成されていることを明らかにし、これと色彩の関係を解析した。
本年度は本補助金研究の最終年であり、これまでの研究を整理して、研究成果報告書としてまとめた。

Research Products

• [Publications] 北田 正弘: "江戸時代後期に作られた錫糸の微細構造と腐食"日本金属学会誌. 67・11. 661-667 (2003)
• [Publications] 張大石, 北田正弘: "17-19世紀に制作された有田産青花白磁の彩層の色と組成"日本金属学会誌. 67・1. 47-52 (2003)
• [Publications] 星 恵理子, 北田正弘: "江戸時代絵画和紙試料のCuによる劣化"日本金属学会誌. 67・7. 336-341 (2003)
• [Publications] 北田 正弘(分担執筆): "文化資源の保存,活用及び創造を支える科学技術の振興(第2章3 文化資源の自然科学的分析)(文部科学省編集)"国立印刷局. 152(70-84) (2004)