Effect of Brine Treatment Applied in the Manufacture of Traditional Forged High Tin Bronzes of Korea

The brine treatment applied during the fabrication of forged high tin bronze objects is considered effective at the removal of surface oxide layers developed at elevated temperatures. There is not much information, however, available for the understanding of its exact effect and purpose. This work performed laboratory experiments to characterize the effect brine treatments produce on the surface of bronze objects during fabrication. Specimens were first made in the bronze shop of the Yongin folk village under varying conditions of brine treatments, and the results obtained were then used in the following laboratory experiments where the effect of brine treatments were investigated in terms of brine concentrations, alloy compositions and thermo-mechanical treatments. The results show that oxide layers generated at high temperature are easily removed by the brine treatment. It was found that the element, chlorine, played a key role in the removal of such oxide layers as opposed to the other constituent of the brine, sodium, makes no notable contribution. In bronze alloys containing 22% tin, this brine effect is obtained regardless of the application of forging as long as the brine concentration is over 0.5% based on weight. In alloys containing lead, however, no brine effect is observed due to the molten lead that emerges from inside the hot bronze specimen and forms a thin layer on its surface.

한국의 방짜유기에 가해지는 염수처리의 효과에 관한 연구

한국의 전통 방짜유기 제작과정에서 수행되는 염수처리가 가공 도중 유기 표면에 생성되는 흑색 산화막 제거에 유용한 것으로 추정되고 있으나 그 효과에 대하여 체계적인 연구가 수행된 사례는 찾기 어렵다. 본 연구에서는 염수처리가 청동기 제작에 미치는 역할을 밝히기 위하여 제작재현 실험과 성분분석 실험을 실시하였다. 먼저 유기공방에서 다양한 방법으로 염수처리 실험을 수행하였으며 여기에서 얻어진 결과를 바탕으로 실험실에서 자체 제작한 구리합금을 대상으로 두드림, 염수농도, 합금비율 등의 조건을 달리하며 다양한 실험을 수행함으로써 염수처리가 초래하는 효과를 밝히고자 하였다. 실험결과 염수처리를 통하여 고온에서 발생하는 산화막이 용이하게 제거되는 것으로 밝혀졌다. 이는 염수의 주성분인 염소(Cl)와 청동에 포함된 주석의 상호 작용에 기인하는 것으로 드러났으며 염수의 또 다른 성분인 나트륨(Na)은 산화막 제거에 별다른 영향을 미치지 못하는 것으로 판단되었다. 특히 한국의 전통 방짜유기 합금 조성인 주석함량 22%의 청동합금에서는 열간가공 수행 여부와 관계없이 염수처리를 통하여 산화막이 제거되었으며 이때 염수의 농도는 0.5% 이상이어야 효과를 볼 수 있는 것으로 밝혀졌다. 한편 납이 포함된 구리합금에서는 염수처리 효과가 나타나지 않았다. 이는 융점이 낮은 납이 녹으면서 시편 표면에 막을 형성함에 기인하는 것으로 추정된다.