Tìm ra vật liệu giúp tượng đài bằng đồng không bị gỉ xanh

TS Phạm Đăng Địch, công tác tại Trung tâm nghiên cứu tư vấn phát triển công nghệ Đúc - Luyện kim (Liên hiệp các Hội KHKT Hà Nội) đã hoàn thành đề tài "Nghiên cứu công nghệ chế tạo đồng hợp kim có độ bền ăn mòn cao dùng để xây dựng và phục chế tượng đài đặt tại Hà Nội", nhằm lựa chọn được hệ đồng hợp kim phù hợp với khí hậu Việt Nam.

Đây là đề tài nghiên cứu công nghệ vật liệu đầu tiên trong lĩnh vực tượng đài bằng đồng đặt ngoài trời trên cả nước.

Hầu hết đều bị gỉ xanh

Hẳn người dân Hà Nội còn nhớ hiện tượng tượng đài Lý Thái Tổ sau vài bữa "dầm mưa, dãi nắng" đã bị lem nhem vì gỉ xanh. Thành phố đã cho che kín lại và tu sửa. Giờ thì tượng đài Lý Thái Tổ không còn bị gỉ xanh "hành hạ".

TS Phạm Đăng Địch, Chủ nhiệm đề tài khẳng định, bốn tượng đài do ta xây dựng ở Hà Nội (đài Tưởng niệm liệt sỹ Bắc Sơn, tượng đài Lý Thái Tổ, tượng đài Công nhân Việt Nam, phù điêu Hà Nội mùa đông 1946) đều có hiện tượng gỉ xanh cục bộ ở mức độ khác nhau. Chỉ duy có Tượng đài Lênin không bị.

Ngoài ra, qua khảo sát tượng đài ở các tỉnh lân cận như Nữ tướng Lê Chân, Danh nhân văn hóa Nguyễn Bỉnh Khiêm (Hải Phòng); Quốc công Tiết chế Hưng Đạo Vương Trần Quốc Tuấn (Nam Định); Chiến thắng Điện Biên Phủ (Điện Biên); Cố Tổng Bí thư Nguyễn Văn Cừ (Bắc Ninh), hiện trạng của các tượng đài này cũng giống như ở Hà Nội.

Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng này là do vật liệu đúc tượng đài tuy là đồng hợp kim, nhưng đa phần là đồng hợp kim nấu lại từ vật liệu thu gom, không khống chế thành phần thiếc nên chưa có độ ăn mòn tốt. Trong khi đó, môi trường không khí ở Việt Nam có dấu hiệu gia tăng ô nhiễm (nồng độ SO₂, NO₂... trong không khí tăng cao) cộng với khí hậu nhiệt đới luôn có độ ẩm cao càng kích thích việc ăn mòn bề mặt.

Tượng đài Công nhân Việt Nam, Hà Nội (Ảnh: Vnexpress)

Ngoài ra, việc ghép nối các bộ phận của tượng đài với nhau cũng như của cả tượng đài với giá đỡ bên trong có thể chưa đạt yêu cầu kỹ thuật.

Ông Địch khẳng định, nếu không chọn được hệ và mác đồng có độ bền ăn mòn cao thì không thể có được những tượng đài bằng đồng ngoài trời đẹp và bền.

Đã tìm được vật liệu tốt

Sau khi nghiên cứu bài bản, TS Địch đã chọn ra được mác đồng hợp kim thuộc hệ đa nguyên (CuSnZnPb1A) có độ bền ăn mòn cao, đáp ứng tiêu chuẩn để đúc tượng đồng ngoài trời. Các phương pháp phân tích, kiểm nghiệm có cơ sở khoa học cùng với việc kiểm định tượng mẫu ở ngoài trời đã chứng tỏ rằng mác đồng hợp kim này có tính chất đúc tốt và các tính chất cơ lý hoàn toàn phù hợp cho chế tác tượng đài bằng đồng tại Hà Nội.

Không những thế, đề tài này còn xác định được quy trình nấu hợp kim trong lò trung tần ở quy mô công nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, công nghệ nấu luyện tương đối ổn định, tạo được mác đồng hợp kim bảo đảm thành phần, độ bền ăn mòn theo phương pháp mất khối lượng và ăn mòn điện hóa đạt cao, độ chảy loãng tốt, các tính chất cơ lý đạt xấp xỉ yêu cầu. Đây là một trong những điều kiện quan trọng để đúc tượng đài bằng đồng các loại, kể cả quy mô lớn.

TS Địch đã đúc thử sáu tượng đài (ba tượng Quan Âm, hai tượng "Cô gái rót nước", một tượng "Cô gái đội nước" với mác đồng hợp kim và công nghệ nấu luyện đã được nghiên cứu, lựa chọn. Sau đó, ba trong sáu bức tượng này đã được đặt thử nghiệm ngoài trời trong không gian là khu vực bếp thuộc sân giếng trời của gia đình ở khu dân cư với điều kiện không khí đặc trưng bởi các thành phần chất khí có nguy cơ xâm hại tượng như SO₂, NO₂... và độ ẩm cao.

Kết quả, sau 180 ngày trong môi trường không khí tương tự tại miền bắc, trên các bức tượng không thấy hiện tượng gỉ xanh cục bộ. Mầu sắc của các tượng mẫu trở nên nâu sẫm hơn, nhất là tượng mẫu "Cô gái đội nước" đã được đánh bóng sau khi đúc thì trở nên nâu đen.

Theo nhà điêu khắc Tạ Quang Bạo, tượng đồng để ngoài trời biến mầu theo thời gian càng đen càng đẹp.

TS Thái Bá Minh, Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu đánh giá đề tài đã hoàn thành xuất sắc những nội dung và mục tiêu nghiên cứu. Hội đồng nghiệm thu đã đề nghị Sở Khoa học-Công nghệ và UBND Thành phố Hà Nội tạo điều kiện để đề tài được ứng dụng với các tượng đài, công trình nghệ thuật và dân dụng khác.

Theo Hội đồng nghiệm thu, công nghệ chế tạo ra mác đồng hợp kim này sẽ phục vụ thiết thực cho việc dựng các tượng đài bằng đồng ngoài trời trong giai đoạn chuẩn bị kỷ niệm 1.000 năm Thăng Long-Hà Nội.