本发明涉及在花岗石上蚀刻字画的化学溶解液及方法。 自古以来，人们采用手工的方法雕刻花岗石，而花岗石硬度很高，构成花岗石的矿物石英，其硬度为7，长石、橄榄石为6.5，角闪石、辉石为6。这样的硬度小刀已无能为力。因此靠斧凿刀刻的手工方法雕刻花岗石，速度慢，质量差，价格贵。鉴于此，人们发明了一种射流流喷砂法雕刻碑文。这种方法虽然将雕刻艺人的繁重体力劳动减轻一些，但又产生了缺点，就是操作时噪声大，喷出的碎屑易使人得矽肺病，而且由于要用砂的冲劲同花岗石摩擦，才能慢慢地把字体部位的花岗石磨掉，故效率低，精度差。我们经人工及国际联机检索，虽然发现有关于酸腐蚀硅酸盐的报导，但它为非定位定向的，且其目的只是分析硅酸盐矿物切面上的薄层结构。故至今还未查阅到改变上述雕刻方法的文献资料。
本发明的一个目的，就是要克服已有技术中的缺点，提供一种花岗石板上蚀刻字画的化学溶解液，另一个目的就是要提供一种在花岗石上定向定位蚀刻字画的方法。
本发明基于如下原理：花岗石板材的种类分为花岗岩，闪长岩，辉长岩，这些岩石主要由石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等矿物组成。其结晶化学属于硅酸盐类。除石英为游离的SiO2外，其它的都以硅氧四面体〔SiO4〕-4作络阴离子形式出现。硅氧四面体是硅酸盐矿物的基本构造单位，以此为基础与各种阳离子配位，形成了各种不同结构类型的硅酸盐矿物，如链状结构的辉石、角闪石，层状结构的云母，架状结构的长石。如若何种化学溶解液能把硅酸盐矿物结晶格架中地〔SiO4〕-4溶化，那么这种矿物的整个晶体结构则会全部崩溃，化固体为溶液。
经过认真研究，反复试验，我们掌握了一套在花岗石上蚀刻字画的溶解液配方。总体来说，该溶解液需用到H3PO4，HF，HCl，H2SO4和HNO3，但不同性质的花岗石（酸性，中性，基性）的配方又有所不同，在下面分别描述：
化学性质为酸性的花岗石板材，如花岗岩，这种板材的化学成份以SiO2为主（在62%以上），镁铁含量较低（3%以下），矿物组成以石英，架状结构的长石和层状结构的云母为主，含铁量高的辉石和角闪石只占少数。这种板材从化学成份上看，主要是由弱酸性和弱碱性成份组成的。基于这个因素，应采取以强酸为主的溶解液，HNO315～24%，H2SO417～25%，H3PO418～26%，HF38～45%。此比例易于促使各种矿物同步溶解，不致造成滞溶矿物。温度控制在55℃±5℃范围内为妥。主要化学反应是HF先溶解SiO2及由SiO2构成的硅氧四面体的络阴离子。当结构格架中络阴离子被溶解后，阳离子的铝、钠、钙、铁等也就不溶自解了。其代表性的化学反应为：
化学性质为中性的花岗石板材，如闪长岩，这种板材的化学性质，矿物组份都属于酸性与基性花岗石之间。由此推理，所采用的溶解液种类，浓度比及蚀刻时的温度介于二者之间是可行的。溶解液的配比为：HCl10～18%，H2SO415～24%，H3PO425～34%，HF32～40%。温度为58℃±5℃。实验证明：这样配制的溶解液能够同步溶解各种矿物，也能使字画边界平整，深浅得当，真实感强。
化学性质为基性的花岗石板材，如辉长岩，这类板材含SiO2较低（40～55%），而金属性较弱的元素铝、镁丰度都较高（18～24%），同时钙铁的含量也较丰富，而且又是由结晶构造较为紧密的岛状和链状的矿物组成的，其〔SiO4〕-4中的Si-O键的键力很强，HF对它的溶解速度较慢，因此溶解液的性质、浓度和温度也应随之更改。以H2SO416～25%，HCl22～30%，H3PO421～28%，HF28～37%为妥。温度为60℃±5℃。按此比例配制的溶解液几乎能同时溶解阳离子和阴离子，甚至有一部分阳离子先被溶掉，当阳离子（Ca、Mg、Fe）被溶解后，坚强的硅氧四面体〔SiO4〕-4陷于孤立，HF可乘虚而入将其溶解掉。其主要化学反应式为：
本发明的方法可按如下操作程序进行：首先鉴别花岗石板材的性质，究竟是酸性花岗石，还是中性或基性花岗石，以便根据其性质配制溶解液。其次，在花岗石上涂上一层保护胶，以便使不需蚀刻字画的地方免受溶解液溶蚀。该保护胶为醇酸油漆，石腊或耐酸的粘合剂。第三将字画移植在保护胶上，移植可采用描绘或低感度照相法，然后剥去保护胶上的字画痕迹。最后将花岗石板材浸泡在溶解液中蚀刻10～12小时即可。
本发明具有如下优点：省时省工，如以一块2平方米的花岗石板材计算，手工需15天，喷砂法需7天，而蚀刻法只需20小时，且不限字数的多少。如多板连续作业，则需时更少，从而降低了成本。风韵逼真，精度高，这是由于化学溶解液对花岗石是一个分子，一个分子不断而连续地溶解的。加工条件好，加工时不易破坏板材，0.5厘米厚的板材可以从容施工;而用手工雕刻法，不超过1.2厘米厚的板材雕刻法不敢动锤，喷砂法也不敢开枪。保健工作方便，蚀刻工作在通风柜内进行。经蚀刻后，酸碱中和，低含量的酸气可由风筒抽走;而手工法和喷砂法所产生的噪声无法克服，所形成的矽尘对工人健康的危害无法排除。
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：当拿到花岗石板材后，先鉴定其性质，如经鉴定为花岗岩，其性质则为酸性。因此，溶解液的配比应为：HNO315～24%，H2SO417～25%，H3PO418～26%，HF38～45%。具体操作时先用酒精把花岗石板面擦干净，除去油渍和污垢，以使保护胶与板面胶合得更加紧密，溶解液无缝可钻，这样蚀刻时可保持字体的边界平整园滑。接着上保护胶，待保护胶干后，把字画底稿移植到板材胶面上，如何能逼真地把原有的字画移植在花岗石板材上，是道重要工序，否则就没有什么字画的风韵可言。采用描绘方法较为简单，用透明纸把字画描绘下来，然后把它描绘在涂了保护胶的石板上。低感度照相法，是一个更为方便的方法，它无需暗房，可在室内弱光条件下涂感光胶，置于阳光下显影。目前采用的感光胶有光敏胶，P.V.A感光胶及重铬酸铵骨胶。通过实践，认为采用重铬酸铵加骨胶是适宜的。其步骤是：把配好的感光胶均匀涂在上了保护胶的花岗石板上，盖上绘有字画的透明纸，置于阳光下曝光，待板上成像后，用清水冲走受感光的胶膜，石板上就显出逼真的字画，然后用小刀刮去字画的痕迹，即可将板材放入溶解液中蚀刻。在蚀刻过程中，线条粗蚀刻的深度也就深，细线条则浅，这是自然现象。如果按字画风采的要求，对某些笔划需加深或变浅，则可在蚀刻中途把板材从溶解液中捞出洗净烘干后，在要求变浅的部位涂上油漆，不涂的部位自然变深了。板材溶解10～12小时后，即可从溶解液中取出，用清水冲洗干净，对局部未全部脱落的晶粒可用小刀将其拨掉。由于这些晶粒都经溶解液溶蚀过，十分疏松，将其拨掉不费力气。后用竹片除走板上的保护胶，再用清水洗涤一次，最后在蚀刻好的字画上涂上各种颜色油漆或粘合剂。经过这样的精心操作，刻出的字画，能够逼真地体现出书画家的诗情画意。
参考文献：
〔1〕地质部矿物原料研究所：1959矿物原料分析43-89地质出版社。
〔2〕季寿元 罗谷风等：1961 结晶学 人民教育出版社。
〔3〕汪正然 陈武等：1965 矿物学 上海科学技术出版社。
〔4〕Battey M.H. 1972 Mineralogy for Students Oliver and Sens。