關(guān)于我國古代銅鏡鑄造技術(shù)的幾個(gè)問題

何堂坤  中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所

我國古代的銅鏡不但是一種生活日用品,也是一種工藝美術(shù)品其形制和花紋一般都具有時(shí)代特征,其制作技術(shù)也在一定程度上反映出當(dāng)時(shí)青銅冷鑄和加工技術(shù)的發(fā)展水平。多年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)它作過多方面的研究。本文僅就有關(guān)古代銅鏡鑄造技術(shù)的幾個(gè)問題略述淺見。

一、關(guān)于銅鏡合金成分的選擇和熔煉技術(shù)

金屬鑄造包括熔煉、造型、澆鑄三方面,我國古代銅鏡的良好映像效果,與合金成分的選擇和金屬熔煉技術(shù)有關(guān)。

為了了解我國古鏡的合金成分,國內(nèi)外學(xué)者都作過一些分析工作。所分析的古鏡的制成年代,春秋以前的只報(bào)道過一件,即青海貴南縣尕馬臺(tái)齊家文化七角星紋鏡,估計(jì)為含錫量10%左右的錫青銅①,其余多為戰(zhàn)國以后的制品。戰(zhàn)國以后,我國銅鏡合金大致有兩種類型:(1)含鉛的高錫青銅,主要用于戰(zhàn)國至漢、唐,成分約為銅6672%,錫20—26%,鉛4—8%;(2)含錫的鉛青銅或錫黃銅主要用于宋至明清,含鉛、鋅較高,有的達(dá)20%以上,含錫量則降至6—13%。一般來說,制鏡合金似以前者為佳。因?yàn)?1)在銅錫二元合金中,含錫量達(dá)20%或稍高時(shí),合金研磨面顏色趨向灰白,硬度亦較高。色灰白利于映像,硬度高則研磨后不致留下磨痕(2)錫青銅熔鑄時(shí)體積收縮較小,不易生成集中性縮孔,宜于鑄造斷面厚薄不勻紋飾精美的藝術(shù)品(3)含有少量鉛,可改善合金鑄造、加工和耐磨性能,亦可降低高錫青銅的硬脆性。第二種合金則稍次,其色褐黃,其質(zhì)較軟。宋鏡紋飾不如漢唐精致,當(dāng)與此有關(guān)當(dāng)然,從另一方面講,這種合金也有其可取之處,質(zhì)軟便有不易碎裂的優(yōu)點(diǎn),至于不易拋光,則可用錫貢齊對(duì)鏡面進(jìn)行加工,借以補(bǔ)救。

有的學(xué)者認(rèn)為,制鏡的合金以含錫量30—36%的錫青銅為最佳,因?yàn)榇藭r(shí)合金大體或全部由δ相構(gòu)成,其色最佳。但我國古代銅鏡含錫量多較低,與此說不相符合。實(shí)際上,從銅錫二元合金性能曲線來看,含錫量為30-36%時(shí),強(qiáng)度及硬度均不高質(zhì)很脆,似難以制鏡。為了實(shí)驗(yàn),我們用不同方法澆鑄了一些含錫量為33%的錫青銅,其色銀白,如僅從顏色來看,確是制鏡良材。但是質(zhì)極脆,一敲便斷,砂輪一打即落碎屑,很難用一般方法加工成為有光澤的平面?？磥碇歧R的銅錫合金含錫量以不超過25%為宜,如含鉛,含錫量可以再高一些。從兼顧映像、鑄造、加工、耐用各方面來看,我國漢、唐銅鏡的成分還是配合較為合理的。最近我們分析了數(shù)十面古鏡,除取得成分?jǐn)?shù)據(jù)外,并觀察了斷面、宏觀組織等,證明我們的看法是不錯(cuò)的。

附注:①本表共包括銅鏡92枚,其中戰(zhàn)國至秦14枚,兩漢46枚,漢末至六朝11枚,隋、唐13枚宋、金4枚,明清4枚。

本表所根據(jù)的文獻(xiàn)

1.小松茂、山內(nèi)淑人:“古鏡化學(xué)的研究”東方學(xué)報(bào)京都)第八冊

2.梁津:“周代合金成分考”科學(xué)第九卷第10期

3.湖南出土銅鏡圖錄文物出版社,1960

4.田長滸:“從現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)剖析中國古代青銅鑄造的科學(xué)成就”成都科技大學(xué)學(xué)報(bào)1980年第3期

5.廣州漢慕文物出版社1981

6.近重真澄東洋練金術(shù)昭和4年。

7.上海市博物館陳列室1977年展出資料。

8.R.F. Tylecote, A History'of Metallurgy, 1979.

9.梅原末治<歐米二於石支那古鏡》昭和6年

10.周欣、周長源:“揚(yáng)州出土的唐代銅鏡”文物1979年第7期

11.“西漢光’古銅鏡研究金屬學(xué)報(bào)1976年第1期

12.李虎侯:“齊家文化銅鏡的非破壞鑒定”考古1980年第4期

我國文獻(xiàn)對(duì)銅鏡合金成分早有記載。先秦古籍《考工記》云:“金有六齊(劑)…金錫半謂之鑒燧之齊?！编嵶?“鑒亦鏡也。凡金多錫則忍白且明也。”“金”即是銅這說明早在晚周時(shí)期已用有一定配方的銅錫合金來制鏡,而漢代的鄭玄更指出錫在這種合金中的作用。對(duì)“金錫半”一語,今人有兩種解釋(1)釋為金錫各半,即銅50%、錫50%;(2)釋為金一錫半,即銅66.7%,錫333%雖然兩種解釋與實(shí)物分析都不盡相合,但“六齊”指出不同性能的器物應(yīng)以不同成分的合金來制造,在一定程度上仍然反映了我國先秦時(shí)代的合金知識(shí)。在較晚的時(shí)代,梁陶弘景云:“古無純銅作鏡,皆用錫雜之”。明宋應(yīng)星《天工開物》“冶鑄”篇云:“凡鑄鏡…銅用錫和。清鄭復(fù)光《鏡鏡詅癡》云:“銅色本黃,雜錫則青,青近白故宜于鏡。”這些記載也都談到銅鏡的主要成分是銅和錫,以及鑄鏡用錫的原因。不過實(shí)物分析表明,戰(zhàn)國以后的銅鏡多含有少量的鉛,古人可能是把它當(dāng)作輔助性材料,所以文獻(xiàn)中很少提及;又明清時(shí)代制銅鏡已大量使用鉛青銅和黃銅,而宋應(yīng)星和鄭復(fù)光卻仍認(rèn)為銅和錫是制鏡的主要材料,這可能是我國學(xué)者對(duì)制鏡合金的一種“先人為主的見解。

在銅合金的熔煉方面,我國古代很早就積累了大量經(jīng)驗(yàn)?！犊脊び洝吩?“桌氏為量,改煎金錫則不耗。不耗，然后權(quán)之。權(quán)之,然后凖之。準(zhǔn)之,然后量之。又云:“凡鑄

金之狀,金與錫黑濁之氣竭,黃白次之;黃白之氣竭,青白次之;青白之氣竭,青氣次之。然后可鑄也?！边@兩段話說的都是量器所用合金的熔煉:前一段說必須通過反復(fù)“煎煉”,把雜質(zhì)去掉方能鑄造,所謂“不”,鄭注說是“消湅之精不復(fù)減也”后一段則進(jìn)一步談到,如何依據(jù)火焰顏色來判斷雜質(zhì)去除的程度。這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)熔煉銅鏡合金當(dāng)亦有一定幫助。西漢以后,銅及其合金的熔煉技術(shù)又有提高在東周“反復(fù)煎煉”的基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了“三煉”、“五煉”以至“百煉”的名稱?！稘h三國六朝紀(jì)年鏡圖說》所著錄的銅鏡中,有吳大帝黃龍?jiān)?229)“三(煉)明竟(鏡)”、魏文帝黃初三年(222)“五湅鏡、吳歸命侯天紀(jì)二年(278)“九湅廿七商”鏡、漢獻(xiàn)帝建安七年(202)“百湅青銅鏡、吳大帝黃武元年(222)“百湅明竟”、黃龍?jiān)?229)“師陳世造作百湅明竟”吳歸命侯寶鼎二年(267)“百湅精銅鏡”等。其中建安七年鏡銘曰:“建安七年九月廿六日作明竟百(煉青同世五口口□口?！边@里出現(xiàn)了“百煉青銅”一名,所謂“百煉”,自然是極言其煎煉次數(shù)之多,不一定是煉一百次。直到唐代,還講究這種經(jīng)過反復(fù)煎煉的精銅鏡，詩人白居易有《百煉鏡歌》歌中稱其“鎔范非常規(guī)”,1954年西安唐墓曾出土一枚八卦紋“精金百煉”鏡,是其物證?？磥碓诓煌瑫r(shí)期內(nèi),這不同的煉數(shù)似表示不同的工藝規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于漢以后“百煉銅”的具體煉制方法,因文獻(xiàn)中很少記載,尚難了解。但是,明馮夢禎《快雪堂漫錄》中有一段關(guān)于明代鑄鏡方法的文字,可供我們參考。這段話是:“凡鑄鏡,煉銅最難…爐中化清,每一兩投磁石末一錢,次下火硝一錢,次投羊骨髓一錢,將銅傾太湖沙上,別沙不用。如前法六、七次愈多愈妙待銅極清加碗錫。每紅銅一斤加錫五兩。”這里簡單地談到了煉制鑄鏡用銅合金的一般過程,包括熔煉次數(shù)、去除雜質(zhì)的方法和步驟、加入其他金屬元素的次序和成分配比等。依此計(jì)算,這種銅錫合金的含錫量當(dāng)在23%左右。磁石即四氧化三鐵(Fe3O4),火硝即硝酸鉀(KNO3),都是氧化性熔劑,高溫下能分解出氧,從而提高液態(tài)金屬含氧量,以達(dá)到去除氣體(氫)和部分夾雜物的目的。羊骨髓含磷,是脫氧劑。先加磁石和火硝,后加羊骨髓,是一套先除去氣體、后脫氧的工藝。錫是易熔和易氧化的元素,先脫氧、后加錫,就減少了生成脆性氧化錫夾雜物的可能性。這種合金熔煉方法與現(xiàn)代技術(shù)原理基本相符。我國早在明代就有這樣先進(jìn)的方法,可謂難能可貴。古鏡銘中有“湅治銅錫去其滓”(《金石索》卷六),“湅治銅華清而明”（《小校經(jīng)閣金文》卷十五)等語,也反映了去除夾雜提高純度與映像清晰度間的關(guān)系。

我國古代煉制鋼鐵也有一種“百煉”工藝,即所謂“百煉鋼雖然主要目的都在于去除夾雜物以提高金屬的純度,但在操作上卻大不相同:“百煉鋼”是在固態(tài)下反復(fù)進(jìn)行加熱鍛打而成,“百煉銅”卻是在液態(tài)下反復(fù)進(jìn)行熔煉而成。從《快雪堂漫錄》的記載來看,古代“百煉銅”的工藝過程也是相當(dāng)復(fù)雜的。