銅鏡鑄造制作工藝
所謂銅鏡鑄造制作工藝,是指將純紅銅和錫,或鉛或鋅,通過嚴格配比,進行冶煉溶化,再灌入模範,冷卻後取出毛坯,最後進行機械加工,表面塗錫汞,成為可照容的日用品的工藝過程。
生產銅鏡要進行許多道程序,而每壹道工序都有嚴格標準。
如某壹道工序發生缺陷,都會影響銅鏡的質量,甚至出次品,帶來損失。
在銅鏡產生的四千多年歷史過程中,戰國、兩漢、隋唐銅鏡制作最精美,是當時社會經濟繁榮的產物,為收藏者孜孜追求。
而宋以後精品少缺,其歷史原因應與壹些鑄造制作的關鍵工藝的失傳有關。
雖然明人宋應星《天工開物》壹書有介紹,但不詳細,難於掌握,並且是宋以後之事了。
近年來,隨著收藏熱的升溫,對古銅鏡研究的深入,逐步對古人銅鏡鑄造制作工藝有了全面科學分析與了解。
作為壹名收藏銅鏡愛好者必須全面了解銅鏡的鑄造制作工藝,掌握銅鏡生產全過程的知識,用理論指導實踐。
在恒心的支撐下,才能慢慢的進入收藏的佳境,從而實現對銅鏡實物,無論是理論上與實踐上,對鑒定、斷代、修復、鑒別偽品,都能夠有壹個正確的判斷。
(壹)采礦和冶煉:
青銅是紅銅和錫、鉛等金屬的合金。
地面可采集的自然銅很少,銅鏡大量的鑄造必須依靠銅礦的大規模開采和冶煉。
中國銅礦資源的開發是商周鑄造業發展的物質基礎。
中國青銅器遺存數量很多,說明古代銅礦的開采和冶煉具有相當的規模。
由於采礦遺跡深埋地下,不容易被發現,到目前為止,考古工作者發現大型的和比較大的礦冶遺址只有幾處:如湖北省大冶銅綠山礦冶遺址；遼寧省林西縣大井古銅礦遺址；湖北省麻陽古礦井遺址；安徽銅陵銅礦井遺址等。
(二)各個時期的銅鏡合金成分:
《考工記》是先秦古籍中的重要科學技術著作,它是春秋末齊國人記錄手工業技術的官書。
是我國,也是全世界關於銅鏡及其他器物合金配比的最早記載。
青銅是金屬中最早的合金。
人類由石器時代進入青銅時代,距今約5000年左右。
先民們已開始掌握了制造合金的技術方法。
采用兩種或兩種以上的金屬,經過高溫使它熔合在壹起,制造成為另壹種金屬,從而具備了新的物理和化學性能,這就是合金。
合金在鑄造方面是屬於金屬再創造,青銅是合金的首創。
青銅作為壹種合金,與純銅相比,它的優點是硬度高、光澤好、能發出青光,可照容,以及抗腐蝕性能好。
中國古代的錫青銅中常含有少量的鉛,使得銅液在灌鑄時流暢性能好,不易阻塞,但鉛分子唯溶解於銅內,只能在銅液中均勻地分布作滴狀浮懸。
紅銅的溶點是1084.5℃,若加上15%的鉛,熔點降到960℃,若加上25%的錫,熔點則為810℃。
然而,加鉛或加錫,其意義不僅在於降低熔點,更重要的是使合金的物化性能得到極大的改善。
在距今3000年的西周時代,我國先民已熟練地掌握了復雜的合金制造技術,並創造出令現代人嘆為觀止的、精美絕倫的青銅藝術品。
如雄渾重器銅方鼎、玲瓏剔透的雲紋鏡、鋒利無比的吳王夫差矛等。
對此,成書於春秋戰國時期的《周禮·考工記》上有大量的記載。
周朝設有冬官司空掌管百工事宜,負責“營城郭,建都邑,造車服器械”。
具體就冶金鑄造而言,百工中又產生了十分細密的產業分工,即“攻金之工,築氏執下齊,冶氏執上齊,鳧氏為聲,
氏為量,段氏為镈器,桃氏為刃。
”明確由專業匠人分別專造樂器、量器、農具和刀器。
對此現象,漢代鄭司農解釋道:“其曰某氏者,官有世功,若族有世業,以氏名官者也。
”由此可知,在周代,冶金鑄造業已成為重要的社會經濟產業,並歷史性地形成了專造某壹類器物的家族,並因世襲而成為官名,這是其壹。
其二,由於實踐經驗的日積月累,先民們能從不同的礦石中分別提煉出金(即紅銅)、鉛、錫、鋅等金屬,通曉不同的金屬各自的理化性能,並在此基礎上,按照自己的意願,根據不同器物的特殊用途要求,創造出分門別類的合金。
“六齊之論”即是合金制造的理論總結。
《周禮·考工記》記載:“金有齊:六分其金而錫居壹,謂之鐘鼎之齊。
五分其金而錫居壹,謂之斧斤之齊。
四分其金而錫居壹,謂之戈戟之齊。
三分其金而錫居壹,謂之大刃之齊。
五分其金而錫居二,謂之削殺矢之齊。
金錫半,謂之鑒燧之齊。
”這清楚地告訴我們,當時的工匠不僅清楚青銅中含錫量越高,質地越硬的原理,還把握住了硬度和韌度、光亮度在工具不同部位各自的特殊要求,按需制作。
如采用復合技術制造劍時,用含錫較低的青銅做劍脊,用含錫高的青銅做劍刃,如此造出的劍,劍鋒銳利,劍身堅韌,殺傷力大且經久耐用。
具體就銅鏡而言,光亮度是其重要特征,銅錫各半,能使光潔度恰到好處。
故先賢總結“金錫半”為制造鑒燧最合適的配比劑量。
但各個時代鑄造的銅鏡,因各種因素的影響,它的金屬配比有所不同,加工方式亦不同,所以銅鏡斷代,主要應借助於先進的現代化科學儀器進行測試。
對於無法確切斷代的銅鏡,如果我們掌握各時期金屬配比的知識,再結合銅鏡其它方面的特點,也是可以做出準確的判斷的。
齊家文化銅鏡的銅錫比例是1:0.096。
商周鏡含錫量稍高,但質地遠不如同時期的青銅禮器,對鏡面缺乏必要的防銹處理。
戰國銅鏡中銅、錫、鉛的比例已較穩定,銅大多在68%上下浮動,多的達74.8%,少的也在56.6%以上,但錫的比例壹般在20%左右。
另外,鉛的比例在0.45%—3%。
戰國鏡中有壹種表面黑裏透亮似塗有壹層厚厚的黑漆,被稱之為“黑漆古”的,這類鏡保存完好,尤其是它的防銹技術令現代人嘆為觀止,這與當時制鏡的金屬配比是直接相關的。
漢鏡的合金配比較為穩定,銅占60—70%左右,錫占20—24%,鉛占4—6%左右的配比最為普遍。
漢鏡保存稍好的鏡面仍可反光,有的精品還能反射出青褐色的光。
魏晉南北朝銅鏡的合金配比不穩定,較易銹蝕,色以黑褐居多。
唐鏡,尤其是盛唐時期的鏡子,呈銀白色,其金屬成分中,大體銅平均69%,錫25%,鉛5%,配比較為穩定。
在唐代,已采用了向鏡中加入微量或壹定量的銀的新工藝,使得典型的盛唐時期銅鏡泛銀白色光,很少有銅綠銹色,似乎不是青銅鑄成,給人以厚重、富態之感,加之紋飾絢麗多彩、內容豐富,實為難得之藝術珍品。
明《天工開物》記述:“唐開元宮中鏡盡以白銀與銅等分鑄成,每口值銀數兩者以此故。
朱砂斑點乃金銀精華發現……,唐鏡、宣爐皆朝廷盛世物雲。
”唐鏡珍貴,因銀而貴。
宋、西夏、遼、金、元銅鏡,合金成分發生了變化,含錫量僅有10%左右,含鉛量卻增至8%以上,最多達23.7%,大大高於漢唐鏡平均5%的數量,鋅含量也增多,最高達8%,所以,這時期的銅鏡呈黃銅色,壹般都布滿銅銹。
雖形制較薄,但因含鉛多,反比漢鏡為重。
明代是我國古代銅業比較發展的壹個階段,采銅業興盛,當時冶銅及其合金技術的主要成就有三:壹是火法煉銅技術有了進壹步提高；二是直接使用金屬鋅配制了黃銅；三是制造了宣德爐,它在合金配制方面達到了壹個新的高度。
銅鋅合金壹般都是黃色的,故名黃銅。
銅鋅合金顏色與含鋅量關系是:含鋅10%左右時赤帶黃,15%左右時黃帶赤,25%左右呈黃色,30%左右為深黃色。
明、清銅鏡大多呈黃色,其合金配比是銅70—75%,鋅25—30%。
因黃銅流動性較好,有利於改善合金的鑄造性能。
(三)造型陶範、石範和泥範的制作:
學術界已知有鏡範出土,大約是清末以後的事,從報道和著錄情況看,這些鏡範始見於春秋晚期,多屬戰國至西漢時期,計約30多片。
1、鏡範的制作:制作陶範的基本成分是粘土和細砂。
但陶模和陶範在鑄造青銅鏡時所起的作用是不相同的,前者決定器物的造型,而後者卻需要承受上千度高溫的銅液的沖擊,並在其中冷卻。
因此陶範除了耐高溫以外,還要有良好的機械強度,經得起液灌澆沖刷而不致損壞,同時還要有壹定的透氣性。
因為銅液灌入後,會在範中產生程度不同的氣體,這些氣體大部分通過澆口和冒氣口排出範體外,少量的需要通過範的毛細孔滲透出去,以保證所鑄器物在外觀上看不出氣孔之類的鑄造缺陷。
因此制作陶範的泥土必須是很細膩的,在既能夠清晰反映出銅鏡上的銘文和花紋的同時,又要有很好的吸收性。
陶範要達到耐熱性能優良,機械強度也相當好,用來制範的泥土必須精心淘洗。
淘洗的目的壹方面是把泥料按粒度分級,另壹方面將泥料中所含碳酸鈣、硫酸鹽等有機物溶於水中,以減少這種鹽類的危害,否則會造成降低耐火度、燒結溫度和增加發氣性。
制範時先用粗“真土”制成範的雛形,然後再依次加上較細的“中真土”、“造型真土”,及至到了範面,再加上極細的“肌真土”。
制作壹枚直徑約25厘米的鏡子,範厚約需12厘米,其中“粗真土”層厚約8厘米,“肌真土”是最薄的,大約只有0.1厘米。
這種分層用料法的優點是既可保證生產對鑄型的各項性能要求,亦可節省較細的優質“真土”。
《天工開物》指出:“凡鑄鏡,模用灰沙,銅用錫和,不用倭鉛。
”倭鉛,即鋅,對銅鏡質量有影響,故不能用。
灰沙是用稻谷殼灰之類透氣性和保溫性較好的材料,和顆粒很細的細砂伴和而成。
這樣的材料才適合做鏡模。
石範今見於著錄和報道的有通化漢代博局四神石質鏡範。
範體呈瓢形,範徑
約20.5厘米,有澆口壹個,下寬5.3厘
米,範面圖紋清晰。
另壹片鏡徑約17厘
米,範面內容為柿蒂座。
座外方格內有
十二地支銘,主題紋飾為四神及規矩符
號。
主紋區外有壹周銘帶:“尚方作鏡 (見圖1—18)
真大好,上有仙人不知老,渴飲玉泉饑
食棗,浮遊天下敖四海,壽如金石為國保。
”計35字。
上海市博物館還藏滑石質“鏡範”1片(見圖1—18)。
在石範中,有的大約是可以用來澆鑄的,如“通化石範”等。
有的則可能是用來制範的陰模,如“上海石範”,它的優點是能耐高溫及能多次反復使用,線條式紋飾尤其特出,盡顯風采,但出土實物少,需要深入研究。
石範鑄鏡工藝當與泥範有些相似,但有壹些區別,主要差別是其範為石料直接雕成,屬半永久型。
泥範鑄鏡的優點是:造型較易,並可制作出許多細如發絲、纖毫無失、形態各異的鏡背圖紋來,特別是制作大鏡、定做器尤為方便,缺點是通常壹範只能用壹次,不能批量生產。
以上是鏡範出土和著錄的大概情況,有重大價值的陶範和石範,多屬戰國至西漢時期,主要出於今河北、山東、山西、陜西、吉林等北方省區,南方迄今未見,大約與其地潮濕,陶範又是易碎之物有關。
(四)陶範的翻制:
大凡壹般青銅器造型,皆須先制模,後制範。
此“模”可用木塊、陶泥雕成,也可用範土制成。
若器物形制較為簡單,所需產品較少,此“模”便可直接用來制範,若器物形制較為復雜,花紋較為繁縟,需對其多次修整；或產品需要量較大,祖模需長期保存備用,則須由“祖模”(壹次陽模)制出“壹次陰模”,再用“壹次陰模” 制出“二次陰模”,再用“二次陰模”來制範。
對花紋圖案的修整,通常宜在陽模上進行,對於高浮雕花紋,則可通過堆砌、按壓、雕刻等方式,在泥質陽模上制出。
官方作坊所鑄之鏡,都是依朝廷提供的某種標準鏡模來制作的。
銅鏡的成熟技術在我國沿用了二千余年,歷代銅鏡的花紋、形制不同,對產品的需要量亦不壹樣,故其對陶範的翻制也就千差萬別。
有關研究認為,我國古代銅鏡陶範的翻制常用的是整範整模復制,這應是我國古代鏡範制作使用最普遍的傳統方法。
鏡背範的制作:做法是先用木料、陶片或金屬等制成了整個鏡背圖紋的模子,後再在壹個造型框內用夯填法復制,只需壹次操作便可得到壹塊完整的鏡背範。
這實際上就是壹種整範整模復制。
“夯填法”在古代金屬鑄造型過程中,具有十分重要的意義,許多銅鐵鑄範都是使用此法制成的,否則,便很難獲得清晰的棱角和花紋,就是現代,某些場所還在應用。
另外,還有整範分模復制,分範分模復制等方法。
面範的制作:制作面範與背範的造型材料應大體壹致,造型方法大同小異。
但面範有它的要求,即銅液接觸的表層和支撐表層的厚厚的基體層的要求不同。
表層的陶土致密,滲有勻凈的細砂,有的厚度約在0.5厘米左右。
基體層除了同樣摻和細砂以外,還包含有豐富的孔洞,主要是在土中拌和切碎的植物莖葉和麥稭等草料,使陰幹時不致開裂變形,澆鑄時易出氣體。
(五)銅鏡澆鑄的基本(工藝)操作:
1、頂式澆鑄法:
我國古代金屬鑄造的傳統工藝壹般主要是泥型,石型也占有壹定的比例。
範片經焙燒,涼透後,便可合範澆鑄。
澆鑄前,鑄範需要預熱,以防止產生廢品。
澆鑄溫度不宜過高,這不但可減少金屬吸氣等弊端,而且可避免範面燒結,保證順利脫範和鏡面質量。
壹般而言,內澆口是設計好的,是不會澆不到的。
在此有幾點值得註意的是:
(1)因錫青銅的樹枝狀晶甚為發達,此枝晶間的小液池最後冷凝時並無金屬液填補,鑄件在固態收縮時常被拉裂,故澆鑄過程中要切忌金屬內部再產生自張力,否則容易炸裂。
(2)因錫青銅的冷凝收縮主要表現為分散性收縮,疏松傾向很大,故銅鏡設計時,應盡量考慮這壹因素,避免疏松大量出現於鏡面。
(3)範和芯皆應燒透,避免重新吸氣,尤其是鈕芯,否則會極大地影響背紋的清晰度。
組織疏松和芯子發氣在古銅鏡實物收藏中,常可看到。
從現有鏡範的外形看,我國古銅鏡澆鑄主要是采用頂式澆鑄法的(圖1—19)。
壹套範(即壹片面範,壹片背範)組成壹個澆鑄系統,每套範可單獨澆鑄,也可疊在壹起。
頂式澆鑄的優點是:澆鑄過程較為簡單,從而減少了制作工作量和金屬損失,缺點是易引起金屬飛濺。
2、透雕鏡特殊澆鑄法:
特殊澆鑄法主要用於鑄造雙層透雕鏡。
其鏡面和鏡背系由兩種成份不同的合金復合嵌鑄而成,通常是鏡背部分嵌到了鏡面部分中,即“鏡面”包“鏡背”。
雙層透雕鏡始見於春秋晚期、戰國中後期和西漢初期仍有使用,直至到唐、宋、元代。
其正背兩部分金屬壹般嵌合較好,很少看到分離開了的,壹般說來,這類鏡子應當是先澆鏡背,之後才澆鏡面,金屬冷凝後,與鏡面部分連在壹起的鏡緣同樣會產生壹個緊箍力,從而加強了兩部分金屬嵌合。
3、夾鏡特殊澆鑄法:
我國古代文獻中,關於夾鏡有詳盡的記載。
夾鏡具有如下幾個特點:1、鏡面與鏡背分為兩層,而且中空。
2、“正面部分”較薄,與普通鏡子同樣,“背面”亦可有圖紋凸起。
3、沒有焊跡。
4、其聲冷然纖遠。
關於夾鏡的材料,同樣是高錫青銅,因為只有清晰高錫青銅花紋,才能達到此種效果。
夾鏡成型工藝比較復雜,不是鑄的,也不是焊的,是使用壹種與前述雙層透雕紋鏡相近,而又不完全相同的特殊方法加工而成的。
其工藝要點是:1、先分別鑄成了“鏡面部分”和“鏡背部分”,並且“鏡面部分”要向後凸出壹個圓環狀的背緣來,使之最後能夠夾住“鏡背”；2、將鑄好的“鏡背”、“鏡面”兩部分金屬分別進行壹次淬火處理；3、把“鏡面部分”加熱到β相區,即稍高於586℃的範圍,保溫後趁熱以強力使之與“鏡背部分”套合、候冷,兩部分金屬便緊密粘合在壹起了；4、用錫汞齊把接合部位抹平並打光,把接縫遮蓋住。
“鏡面”與“鏡背”兩部分的尺寸必須十分準確,不能失之纖毫,接合面須光潔幹凈,不得殊留任何氧化物、易揮發物。
“夾層空腔”的大小要選擇得當,套合火候要適宜,否則便難以達到長久不分離的效果。
夾鏡難得,看來主要是難制之故。
4、銅鏡熱處理技術:
高錫青銅是既硬且脆的,為改善銅鏡的加工和使用性能,戰國、漢唐時人們經常對它進行壹些淬火和回火處理,這操作大約是鑄造成形後,並稍經簡單清理後,始才著手進行。
從現代技術原理上看,鑄態高錫青銅淬火前,其性硬且脆。
淬火後其塑性好,使材料強度、塑性都有了明顯提高,硬度卻下降了,回火溫較低時,硬度又復回升,回火溫度提高後,硬度又復下降。
這主要是指強度而言的。
我國古代銅鏡淬火術,約發明於春秋戰國時期,從戰國到漢唐間使用得較普遍。
從文獻記載和現代技術原理看,古鏡淬火、回火的技術效果大約有3個方面:1、強度和塑性提高了,從而改善了它的切削加工性能,回火溫度稍高時亦同此理；2、因強度、塑性的提高,便減少了銅鏡損壞的機會,延長了使用年限；3、回火後,顏色皆近於青灰,而“青近白”故宜於鏡。
今見壹般戰國、漢唐鏡斷口皆潔白如銀,當與此有關。
可見銅鏡淬火後既保存了錫態,錫青銅原有的壹些優點,又改善了加工性能,延長了使用年限,是壹項相當合理、科學的工藝。
青銅淬火是我國古代金屬技術的壹項傑出成就,它使用得如此之早,如此之廣,在古代世界其它地方是很少看到的。