早期锡青铜冶炼工艺的思考与模拟实验

冶金作为人类历史上的一项重要进步,一直是历史学研究的热点。关于长期争论的冶金单一起源和多地起源问题,近年来欧亚大陆早期冶金技术多样性的发现以及早期简单冶金技术的揭示,致使多地起源观点更被关注。受早期黄铜冶炼工艺等研究的启示,本研究利用模拟实验并结合测试分析,探讨了早期锡青铜低温冶炼工艺的可行性。使用坩埚、马弗炉等工具,在650～950℃的温度下,以木炭为还原剂,冶炼孔雀石与锡石的混合物,并进而重熔冶炼产物。利用X射线荧光、X射线衍射、金相分析等方法观察、测试相关冶炼产物,其结果表明,冶炼温度达到700℃左右即可得到海绵状铜块。在930℃左右直接冶炼孔雀石和锡石的混合物,可得到有实用价值的锡青铜块。在不超过1000℃的温度下,能够将小块金属融合成锡青铜锭乃至铜刀坯料,金相组织可见α固溶体树枝晶及α+δ共析体,符合铜锡合金铸造组织特征。本项工作表明,在浇注青铜工艺成熟之前,有可能存在通过类似早期黄铜固态还原工艺冶炼获得锡青铜,期望这一推测能对冶金起源探索有所裨益。     

我国古代黄铜铸钱考略

本文从既有的实物分析资料出发,广泛地结合历史文献,对我国古代用黄铜铸钱的历史作了详细的考证,指出:我国古代自明嘉靖三十二年始用黄铜铸钱;早期用黄铜铸钱在铸造上是无意识的,黄铜由红铜与含锌矿(炉甘石)合炼而来;自明天启年起,金属锌以单质形态用于铸钱。 从现有的材料看,汉代已有含锌百分之七的铜钱,据称,宋绍圣钱中个别的含锌量达百分之十三。然而,尽管如此,从汉唐至宋元,含锌量超过百分之一的钱仍属极少数(据笔者统计,已分析的1000余枚铜钱中,含锌量达百分之一的只有40余枚,达百分之十以上的仅有一枚),有关文献记载中也不见有用黄铜铸钱的迹象;另一方面,从组成成分来看,这些含锌量较高的铜钱中,锌的含量大都还低于铅锡之含量。因此,都还不能说是用黄铜铸钱。其中的锌,或者随原料铅夹杂而来,或者是偶然引入输石器之故。文献和实物分析的结果表明,我国真正用黄铜铸钱始于明朝。     

齐国及明代钱币的金相学考察

选择钱币发展过程中几个重要阶段的钱币样品,利用金相显微镜,扫描电子显微镜及x射线能谱仪检测分析钱币的金相结构及合金成分。检测数据揭示,各历史时期钱币合金的性质与化学方法检测的同一样品的合金成分比较吻合。齐刀币早期阶段含锡量较高,晚期阶段含铅量远高于含锡量,并且成分比较稳定,表明当时已有统一的规范。黄铜合金货币的合金成分随着时代的递增发生明显的变化,由锡黄铜向无锡黄铜转化,含铅量呈下降趋势,含锌量呈增加趋势,组织形态由a相黄铜转化为a B两相黄铜,由此完成了由铜-铅-锡青铜向黄铜乃至成熟黄铜的转变过程。     

吴三桂政权时期铸钱工艺初探

清代初期吴三桂地方政权铸造货币这一历史事件影响深远,本文着眼于此,并运用X荧光、金相显微镜和扫描电子显微镜分析和观察了"利用"、"昭武"、"洪化"三期的钱币样本,揭示其工艺特征。该类铸币皆为黄铜合金,呈现出不同于明清时期中原地区铸币的"铜多锌少"的材质特征,并且伴随铅含量的增加,铸币质量在后期呈现出明显的下降。     

模拟“六齐”合金相试验研究

本文主要采用光学金相显微镜分析手段,结合电子扫描、电子探针与X射线衍射技术,研究模拟"六齐"的相的形成及其变化,力图揭示金相组织随锡含量和工艺处理条件相应变化的规律,深化对"六齐"的认识.     

石湾瓷塑脊饰制作工艺初探

为探讨石湾瓷塑脊饰制作工艺,利用微型手持数码显微镜、微聚焦能量色散X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪等,对石湾瓷塑脊饰标本进行了系统的分析测试。结果表明,瓦脊标本的胎料普遍具有高铝低硅的特征,胎中铁含量较高;从釉料配方来说属于高温的钙系釉,瓷釉中均添加了草木灰作为助熔剂,并且有加锌的传统。从清代中后期开始烧制温度可达1100℃以上,而到了民国时期烧制温度更高达1200℃。分析结果对于探讨石湾瓷塑脊饰的制作工艺有重要的参考价值。     

西汉海昏侯刘贺墓出土铁兵器科学分析研究

利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线荧光-光谱仪(ED-XRF)及金(矿)相显微镜等研究手段,对江西西汉海昏侯刘贺墓主墓藏椁武库当中出土的19件铁兵器进行金相显微组织观察、夹杂物形貌观察和成分检测分析。结果表明:海昏侯刘贺墓出土铁兵器主要为炒钢制品(12把长铁剑,2把环首铁刀,占比为73.68%)和少部分块炼渗碳钢制品(5把长铁剑,占比为26.32%),制作工艺以炒钢为主,块炼渗碳钢为辅,其中经过分析还发现了以炒钢为材料进行折叠锻打/叠加锻打的百炼钢工艺。表明至迟在西汉中期,钢铁冶金技术体系依然为块炼铁及块炼渗碳钢体系、生铁及生铁制钢体系共存,但体现为后者是主要制作工艺的发展趋势,此结果为研究该时期乃至中国古代钢铁冶金技术提供了新的资料,具有重要的意义。     

湖北襄樊魏晋早期墓出土釦(扣)器之涂金工艺研究

古文献记载釦器分为金扣、银扣和铜扣漆器,但对于涂金工艺研究尚有不足。本文主要利用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和金相显微镜等仪器对漆器壶的扣器进行分析,从而揭示其涂金工艺。实验结果表明:该墓出土的木胎扣器是一件涂金铜扣器,金属扣基体是用红铜铸后热锻而成,表面装饰的金层是利用金汞齐法涂抹上去的。     

殷墟孝民屯铸铜遗址出土陶范烧制工艺初探

陶范制作是青铜浇铸的关键工艺之一,决定着青铜铸造的器型、纹饰和质量,然而有关铸铜陶范的研究并不多见。本文采用热膨胀、X射线衍射分析、X射线荧光等技术,对安阳殷墟孝民屯铸铜遗址出土的10件陶范标本进行了较为系统的分析和研究。XRF结果表明,陶范含砂的比例较高。而陶范内外壁的热膨胀分析表明,其内壁的烧成温度多在450℃左右,系低温烘烤而成。容易理解,浇铸时,高温铜液的短暂高温效应,致使陶范内壁的烧成温度普遍高于外壁。本文结果为深入探讨古代陶范的制作工艺提供了重要参考,并再次证明,反复升温测定烧成温度较低陶范的新方法是十分有效的。     

新疆伊犁出土鎏金铜带饰的科学分析与保护

为研究、保护和修复伊犁地区出土鎏金铜带饰,在现代保护修复理念的指导下,采用金相显微镜、X射线荧光、扫描电镜及X射线能谱仪、X射线衍射等方法,对文物的主要成分、制作工艺和锈蚀产物分别进行检测分析。初步确定文物的合金成分、锈蚀产物及病害种类,并对其保存状态进行评估,制定保护方案并实施科学保护。在有效保护文物的基础上,为揭示草原地区青铜文化提供重要参考。     

中国早期黄铜冶炼工艺模拟实验研究

一前言 我国古代采用黄铜铸钱不仅在铸钱史上具有重要意义,在冶铸史上也具有重要意义。黄铜铸钱有力推动了我国古代黄铜生产制造业的发展,并在明中后期催生了炼锌术。然而,对早期黄铜的炼制学术界一直存有争议,本文试通过模拟实验,对早期黄铜的炼制工艺进行科学探讨。     

宣汉罗家坝出土部分青铜器的合金成分和金相组织

为研究探讨宣汉罗家坝出土战国青铜器的制作技术,对部分器物取样,采用金相显微镜、扫描电镜和X射线能谱仪等,进行成分和金相检测。结果表明,罗家坝战国青铜器铅含量不高、锡含量适中,具有较好的合金成分。此次检测的罗家坝战国青铜器合金成分与金相组织与以前检测的峡江流域晚期巴蜀青铜器相近,属于相同的技术体系。青铜矛表面镀锡工艺与战国中晚期巴蜀地区斑纹铜器一致,属于热镀锡工艺。     

广西平南“碗式”炼炉与我国“碗式”炼炉的起源

本文在讨论广西平南六陈镇汉代冶铁遗址群"碗式"炼炉的炉形、性质、冶铁生成物及冶炼技术特点的基础上,提出中国广西的"碗式"炼炉的起源与世界其他地区"碗式"炼炉的起源途径相同,是西亚地区"碗式"炼炉对外扩散的结果,其传播线路是沿印度洋经由西亚、南亚、东南亚传入。     

大河口西周墓地M5010出土锻造铜饰的技术特征及其相关问题

本文对大河口西周墓地M5010出土8件铜马胄饰片进行工艺和材质分析,结果显示饰片厚度在0.2～0.3毫米之间,金相组织为典型的等轴晶、孪晶组织,铅颗粒均匀弥散分布,可见拉长变形并沿加工方向排列的硫化物夹杂和滑移带;材质为铅锡青铜,含锡5.1%～7.8%、铅3.0%～10.8%。饰片的加工过程主要包括锤揲制作铜片、模印出主体纹饰条带、錾压刻画细部纹饰、裁切镂空,以及冲压铆孔和铜片穿系修补等。基于此,本文指出商周时期锻制工艺在中原地区的发展与金器、车马装饰品的出现和流行可能存在一定联系,东周时锻造制品的工艺和材质呈现多样化的发展趋势。     

战国时期青铜兵器制作工艺研究

本文对山西长治出土的一把战国时期的青铜戈和青铜剑进行了X射线探伤、合金成分、金相组织及腐蚀层结构等方面的检测分析,一方面为修复工作提供基础资料和帮助,另一方面是为探讨它们的制作工艺。结果表明,两件样品均为铸造成型,青铜剑成型后经过一定热处理;合金成分分析结果戈为Cu-Sn二元合金,剑为Cu-Sn-Pb三元合金,且铜锡配比符合《考工记》中"六齐"的描述。     

几种罕见的黄铜钱币锈蚀产物的识别与形成原因探析

我国从明中期开始使用黄铜钱币,一直到清末。过去,对古代铸币的科学研究主要集中于合金成分分析和铸造工艺两方面,对锈蚀产物和锈蚀机理的研究主要针对青铜铸币。黄铜的合金元素中较青铜多锌元素,其腐蚀产物与腐蚀行为较青铜有一定的差别,也较青铜更为复杂,然而现有的文献关于此方面的研究匮乏,特别是对于大气保存环境下黄铜钱币的锈蚀产物及锈蚀成因的研究基本空白。本研究通过多种分析手段包括X射线荧光分析仪(XRF)、扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和显微激光拉曼光谱仪(Raman)对国家博物馆馆藏一批传世明清各时期的黄铜钱币合金组成,不同颜色的锈蚀产物等开展科学分析。研究结果表明,嘉靖、隆庆和万历年的黄铜铸币,为Cu+Sn+Pb+Zn四元合金,平均含量Cu 66.4%,Sn 6.8%,Pb 10.4%,Zn 15.6%,并含有微量Fe,不含As。泰昌、天启和崇祯年间及清代各时期的黄铜铸币,主要为Cu+Pb+Zn三元合金,并含有微量Fe、As和Sn。这批黄铜锈蚀产物与常见的青铜锈蚀产物不同,最典型的是钱币表面蓝绿色和白色锈蚀物,经Raman和SEM-EDS分析并结合相关文献初步确认蓝绿色锈蚀物为一种含铜、钠...     

陕西三原城隍庙铁质焚纸炉的锈蚀测试及形成机理探讨

陕西三原城隍庙焚纸炉是研究明代冶铁铸造工艺的重要实物资料,通过X射线衍射、X射线荧光以及金相分析等手段对焚纸炉上不同位置的样品进行了科学分析,根据分析结果合理推断了焚纸炉的锈蚀机理:焚纸炉铸造材料为过共晶白口铸铁,其中下部锈蚀情况较为严重,锈层厚而疏松且存在有害锈四方纤铁矿,而上层锈蚀较轻。造成这种情况主要和焚纸炉的使用方式以及保存环境有关。本文在实验的基础上,提出了相应的保护措施,以期为类似文物的保护与修复提供经验。     

晋阳古城罗城“东马地”遗址出土铁铤铜镞的技术研究

晋阳古城遗址位于山西省太原市西南晋源区晋源镇所辖19个自然村范围内,面积20余平方公里。2013-2015年晋阳古城考古队在古城罗城"东马地"遗址发掘出土了大量的箭镞。本文采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析仪(EDS)对出土的37件铁铤铜镞样品进行检测分析,实验表明这些箭镞均为铸造成型。铜质部分主要合金类型为铜锡铅合金和铜锡合金,铤部均为铁质,大多数已锈蚀。实验结果为研究晋阳地区古代箭镞的制作工艺提供了重要的资料。     

广西博物馆汉代铁器修复保护研究

广西博物馆收藏有数量众多的一、二、三级汉代铁器文物,这些铁器由于受到出土前的埋藏环境、文物入库前保护处理不当以及文物库房保存环境等因素影响,产生了严重的腐蚀病害。为了延长这些汉代铁器文物的寿命,减少其腐蚀损毁,本工作采用金相及矿相显微分析、扫描电镜分析、电子探针表面微区分析以及X射线衍射分析和X射线荧光光谱分析等方法对部分铁器进行了综合分析。根据分析结果,确定采用7.5%的EDTA二钠溶液清洗器物表面污垢和锈斑,用3.8%和2.4%的倍半碳酸钠溶液浸泡以去除氯离子,用铁粉 AB快速加固环氧胶 矿物颜料加固修复,用100g乙醇 1g苯并三氮唑 4g聚乙烯醇缩丁醛作封护剂等方法进行修复保护。实验结果表明,对汉代铁器的修复保护取得了良好效果。     

中国古代黄铜铸钱历史的再验证──与麦克·考维尔等先生商榷

中国古代黄铜铸钱历史的再验证──与麦克·考维尔等先生商榷戴志强,周卫荣＜编者按＞近年来,大英博物馆的麦克·考维尔、约·克力勃、谢里登·鲍曼对中国古代铜铸币的成分、制做及加工工艺作了比较系统的研究,尤其对中国古代黄铜铸钱史的研究,提出了一些独特的见解。我国学者很重视他们的意见,但也提出了一些不同看法。本刊在发表戴志强、周卫荣两先生的文章的同时,也把英国学者的文章摘编附于其后,供读者参考。１９９１年,在比利时布鲁塞尔召开的第十一届国际钱币学大会上,我们发表了题为“中国历代铜铸币合金成份探讨（ＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅａｌｌｏｙｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐａｓｔｄｙｎａｓｔｉｅｓｃｏｐｐｅｒｃｏｉｎｓｉｎＣｈｉｎａ）”的论文①,该文依据文献史料和有关实物分析资料,对中国古代用黄铜铸钱的历史引出两点结论：（一）中国自明朝嘉靖年（１５２２～１５６６）起使用黄铜铸钱;在这以前的铜钱基本上是青铜铸币。（二）在黄铜铸钱的初期,即嘉靖、万历年（１５２２－１６１９）一直采用矿炼黄铜（ｃｅｌｎｅｎｔａｔｉｏｎｂｒａｓｓ）,即炉甘石点炼黄铜,到天启元年（１６２１）单质锌黄铜,即锌化黄铜（ｓｐｅｌｔｅｒｉｎｇｂｒａｓｓ）才开始用于铸钱