在中國古代，不同地方有不同的風格。戰國時期，由於戰爭頻繁，各國都需要大量的青銅原料來制造武器。銅鏡只有壹些達官貴人才能使用，而且由於當時的雕刻技術還處於初級階段，戰國時期的鏡背裝飾沒有起伏，其斷面的幾何形狀除了邊緣和紐扣外，基本是平的。西漢以後政治相對穩定，銅鏡的使用逐漸普及到尋常百姓家。銅鏡的背面圖案藝術，很快從戰國鏡中的青銅暈染藝術，發展到普通鑄鏡工匠容易制作的幾何圖案，如西漢的趙、日光鏡、星雲鏡，再發展到流暢的線雕，如壹些乳釘獸鏡、四神正鏡等。隨著民間雕塑藝術的不斷提高，在鏡背藝術逐漸發展的過程中，青銅模型鑄造技術必須與之同步發展。如果停留在戰國時期的鏡鑄技術，漢代以後就沒有鏡種產生了。以往很少有人關註鏡背裝飾與鏡截面幾何形狀和合金比例的關系。專家通過對古代銅鏡模型鑄造技術的研究和長期的修復復制實踐發現，合金比例與各種幾何形狀的銅鏡有著非常密切的制約關系。如果出土古鏡的斷面幾何形狀稍有改變，仿制的銅鏡就容易造成浪費；在復制銅鏡的過程中，如果只按照壹個合金比數值來復制各個時代的銅鏡，結果就是只能鑄造出壹面適合其合金比的銅鏡。如果壹個中小窯裏有戰國半鏡和東漢半鏡，如果把青銅按照戰國半鏡的合金比例熔煉鑄造，雖然鑄坯全部完好，看不出鑄造缺陷，但當鏡面打磨反光時，大部分完好，獸鏡的鏡心與鈕相對，會有收縮，宏觀可見鏡面。如果用中小鏡的合金比鑄造大型銅鏡，比如用四神鏡的合金比鑄造唐代的海獸葡萄鏡，容易造成海獸葡萄鏡坯局部收縮開裂。造成上述鑄造缺陷的直接原因是合金中的鉛含量與鑄銅鏡的尺寸和幾何形狀不相適應。古代銅鏡是由銅錫鉛三元合金制成的。如果只用銅來鑄造鏡面，鏡面會是紅色的，使用時反射效果會很模糊。隨著錫含量的增加，合金的顏色會由紅變黃，再逐漸變白。當錫含量增加到24%左右時，鑄銅鏡就會有和今天的玻璃鏡壹樣的反射效果。早期的齊家文化鏡到殷墟文化鏡，屬於我國銅鏡鑄造技術的初級階段，這壹時期銅鏡的合金比例尚未形成標準。進入西周中期以後，我國銅鏡的合金比例逐漸有規律，趨於成熟。從春秋到戰國，我國銅鏡的合金比例和銅鏡的模型鑄造技術已經完全成熟。經過漢代、三國、六朝到隋唐，高錫青銅技術壹直維持到唐後期。宋代以後，銅鏡合金中加入了大量的鉛，明代銅鏡合金中加入了壹定量的鋅，不再屬於高錫青銅。因此，本文主要探討戰國至晚唐各時期高錫銅鏡的合金成分與銅鏡截面幾何形狀的關系。壹個批量鑄造鏡子的車間，總會產生大量的回收料，比如鑄件的水口、冒口，鑄造時底部漏出來的銅料，飛邊料，澆不進去的殘料等等。這些回收材料的重量通常會超過鑄件本身的重量。因此，如果在冶煉青銅時，將新金屬材料和回收材料對半分，回收材料的數量將逐漸增加。《考錄》中記載:“日用取火器具，即凹面鏡，劍與項在《考》中以壹種合金比例列出，可見其鑄造工藝完全相同，鏡背與項背均有紋飾和鈕飾，區別在於鏡面是平的或凸的，而項則全是凹的，往往鑄鏡的作坊也兼作項。如1966年7月7日，鄂州出土壹面六年重排列獸鏡，其銘文寫道:“黃武六年十壹月七日，丁思碩在，會稽殷珊包之師，兼燈光師。宜子孫，養歲，富老，我先牛，羊，馬，家在武昌，少思世事，我的昨天的王幹，現在在湖北省博物館。通過這面鏡子上的銘文，我們知道這位名叫“唐寶”的鑄鏡藝人不僅鑄鏡，還鑄陽歲，並在銅鏡上貼有關於陽歲的廣告。所以在壹個批量鑄造櫃鏡的車間裏，新老料都要半充半煉，才能煉成青銅。因為青銅火石和銅鏡的回收料早已成為合金，其熔點低於紫銅，比紫銅更容易熔化。熔煉時，如果新舊材料各壹半，可以縮短熔煉時間，減少合金熔煉過程中容易發生氧化和氣體吸收的機會。新的藍銅料按比例配好後，冶煉過程中至少要燒掉1.5%以上的錫和2%以上的鉛。在準備新爐料時，需要考慮增加錫和鉛在冶煉過程中的燒損。而回爐料經過無數次熔煉，很難準確判斷其含錫量和含鉛量；這就要求歷代鑄鏡師必須有看合金斷面的本事，根據斷面的顏色來判斷含錫量和含鉛量，從而確定回爐料再次熔煉時應該添加的含錫量和含鉛量。古代沒有這麽先進的化學成分分析設備，所以古代銅鏡的含錫量和含鉛量的百分比是有壹些差異的。而在原始作坊的條件下，大部分銅鏡的含錫量可以保持在23% ~ 25%左右，這說明古代鑄鏡老師從其斷面判斷合金的含錫量和含鉛量，從而確定重熔時要增加的含錫量和含鉛量，是非常有價值的。從戰國到晚唐時期，約1300年，雖然中國銅鏡的背紋千變萬化，但其合金中的錫含量平均保持在23.8%的數值範圍內。通常銅鏡合金的金相組織由α固溶體、(α+δ) * * *析出物和粒狀鉛組成。α相是面心立方晶格的Cu-Sn固溶體，其錫含量只能達到16%。δ相是金屬間化合物，化學成分為Cu31Sn8，最高錫含量為32.6%。兩者都是立方晶格。古代銅鏡合金的最佳含錫量應在23 ~ 25%之間。在實踐中，當合金中錫的含量達到23%左右時，其橫截面呈銀白色，細膩光滑，用眼睛就能看到鍍鋅鐵皮表面酷似現代的冰紋。這些不規則的冰紋在陽光下閃閃發光，這些冰紋是高錫銅液樹枝狀結晶的晶界，宏觀上與出土古銅鏡的橫截面完全壹致。如果合金中的錫含量高於23%錫和4%鉛的值，銅鏡基體中(α+δ) * * *析出物的相對量增加，α相的相對量必然減少。δ相是脆性的，這常常導致鑄件在凝固和收縮過程中在模腔中破裂。在模腔中沒有破碎的鏡坯，在鑄造後的磨削過程中也容易破碎。如果合金中的錫含量小於正常值，必然導致熔煉溫度升高，熔煉時間延長。高於正常熔化溫度會加速錫和鉛的燒損，延長熔化時間會增加金屬氧化和氣體吸收的機會。澆註時銅液的溫度也必須高於正常含錫量的溫度。澆註溫度越高，表面間的粘連越嚴重，會增加鑄件表面的粗糙度。拋光銅鏡在使用中比含錫量正常的銅鏡更容易泛黃。壹般認為，在合金中加入鉛可以提高澆註時的充型能力，從而可以鑄造出細微細膩的圖案。不含鉛的僅含24%左右Sn的高錫藍銅合金的填充能力早已遠遠超過純銅。當模具澆註在壹起時，即使模具表面緊密閉合，也經常發生飛弧現象，飛弧的合金厚度有時只有0.1 ~ 0.2 mm左右，足以漏掉已經澆註到型腔中的壹大半或全部銅液。在古代銅鏡合金中，鉛對提高範濤的沖壓能力起著不必要的作用。銅鏡鑄件產生氣孔的原因有兩個。壹種是合金在熔化過程中溫度過高，熔化時間過長，使金屬液在高溫下吸收空氣中的水的氫；二是澆註時，由於陶瓷模具在窯內沒有完全分解泥模中的結晶水，或者澆註前烘烤的陶瓷模具吸收了水分，澆註時由於銅液的高溫使模腔發氣。以前吸氫銅液造成的鑄造缺陷都在鑄件表皮下，鑄件表面完好無損。當空白層磨掉後，發亮的毛孔暴露在整個鏡體上，毛孔都在鏡體的橫截面上。因為這種氣孔是在冶煉過程中產生的，熔融金屬在高溫下吸收的是氫氣(H2)而不是氧氣(O2)，所以皮下或鑄件橫截面上的氣孔都是光亮的，沒有氧化。後者是澆註時型腔發氣，氣孔多在鑄件表面。由於氣體占據了壹定的型腔空間，鑄件表面裝飾模糊，但銅鏡基體橫截面上的氣孔很少。由於澆註時在型腔內加熱釋放的氣體中存在氧氣(O2)，氧氣與高溫的銅液發生反應，所以型腔內產生的氣體產生的氣孔幾乎都在皮外，它們的顏色與鑄件表面的顏色相當或更淺。鉛在古代高錫藍青銅鏡合金中確實起到了兩個作用。第壹，由於高錫藍銅合金中的δ相比較大，比較脆，在對鑄鏡刮磨拋光的過程中容易破碎。加入鉛後，正是因為鉛沒有溶解並與合金結合，而是以球形或不規則形狀分散在合金中，為鑄造後的加工創造了條件。筆者在長期大規模加工仿制銅鏡的過程中，對鏡體的含鉛量問題比較敏感。如果鉛含量少，鏡體容易破碎，但容易被磨壞。如果鉛含量大，鏡體不容易碎，但也不容易被磨。其次，鉛的加入可以延緩鏡子本身的凝固時間。高錫藍銅合金沿扇壁向中心立體結晶長大，鉛呈球狀彌散在合金中，客觀上阻止了合金的結晶速度，從而延長了進水口處鏡體的加料時間。鉛的這壹特性在戰國以後，尤其是東漢以後的銅鏡中發揮了至關重要的作用。通常鑄造鏡體時，合金處於1000℃左右的高溫熔化狀態。因為金屬通常熱脹冷縮，高錫藍銅也不例外。所以倒入模腔的銅液屬於體積已經膨脹的銅液，充滿模腔的鏡體在冷卻過程中必然會收縮。鏡體的收縮需要鏡體外的銅液來彌補。圖1和圖2中壓在鏡面邊緣上方的水口，在澆註時稱為水口，澆註過程完成後成為冒口。就是這個冒口起到了給鏡體外銅液加料的作用。戰國時期鏡子最厚的地方在鏡邊。雖然鏡背中央的鏡鈕比鏡背裝飾高，但戰國時期的鏡鈕多為弦鈕或橋鈕，相對較小較薄。在固化的時候，基本上可以比鏡體提前或者同時收縮固化，不存在投料不足的問題。鏡邊對鏡體的進料間隙可直接從冒口處獲得，從而保持戰國時期鏡體的收縮性。所以戰國鏡的含鉛量壹般都不大。西漢以後，鏡身背紋和鏡身斷面幾何形狀較戰國時期統壹的幾何形狀有了很大的變化。西漢的鏡邊由戰國鏡的薄凹弧邊變成了寬厚的平邊。戰國鏡的弦鈕也改成了半圓鈕。由於西漢鏡體截面幾何形狀的變化，漢代鏡體鑄造後收縮凝固期不均衡。已經不可能像戰國時期的鏡體壹樣同時收縮凝固，而是按照先薄後厚的自然規律進行的。結果，在鏡體中，鑄造後的收縮和固化相繼分開，這相對地引起收縮的增加；如果此時戰國鏡的合金比例不變，會有明顯的鑄造缺陷。因為增加鏡體的送料量不是靠增加或加高冒口就能解決的，鏡體的凝固時間有限，鏡面比鏡扣和鏡邊薄，自然先收縮凝固，鏡邊可以用冒口壓在上面直接送料，但鏡背中心的鏡扣送料方式受到周圍預凝固鏡面的限制。在這種情況下，以紐扣為中心的部分必然會出現鑄造缺陷，在光線較弱的情況下，磨制鏡面中心會出現壹塊縮孔。解決這壹矛盾的唯壹方法是調整合金中的鉛含量。金屬錫的熔點是232℃，金屬鉛的熔點是327℃，鉛的熔點比錫高95℃。但人們在制備焊料時，由於鈍錫不易被熔化，所以往往在純錫中加入40%的鉛成為焊料，但比純錫更容易被熔化。原因是鉛和錫形成低熔點的固溶體。在錫青銅中加入鉛，鉛的這壹特性並沒有改變，隨著鉛含量的增加，青銅液的凝固速度會變慢。當含鉛合金銅液充滿模具型腔時，鏡體較薄部分和較厚部分的凝固速度會有時間差，隨著鉛含量的增加而減小，鉛含量越高，凝固時間差越小。東漢以後銅鏡合金中鉛含量的增加，主要是為了解決鏡扣和鏡身在凝固期的時間差，但如果鉛含量過大，會導致鏡面變黑，這就迫使東漢的鏡面鑄造者在不大幅增加鉛含量的情況下，通過增加和加厚鏡邊來解決鉛多鉛少收縮的鑄造缺陷，這是解決這壹矛盾的最好辦法。東漢時期出現了壹些橫截面為三角形的鏡圈，如盤龍鏡、龍虎鏡、人像鏡等。這些鏡子的鏡片紐扣都比較大，鏡圈的加高加粗起到了延長鏡片紐扣收縮凝固時間的作用，使鏡片紐扣的收縮凝固過程可以提前進行。這種橫截面幾何形狀保持了鏡體收縮和補償的平衡。從漢代銅鏡的化學成分來看，中小型半圓鈕鏡，如趙、鏡、聯鏡等。，壹般有12 ~ 16cm的外徑，很少有20cm以上的。這些鏡的紐扣還沒有發展到東漢後期那麽大，所以這些中小鏡的含鉛量壹般都可以。半圓方形獸鏡、三角邊獸鏡、人像鏡等所有紐扣大的鏡子，合金中的鉛含量壹般都在6%以上，其中人像鏡的鉛含量在7%以上，獸鏡由於沒有人像鏡那麽高那麽厚的外沿，所以鉛含量比人像鏡多。出土的歷史遺存證明，漢代的鑄鏡工匠認識到了鉛的這些特性，並充分利用了鉛的這些特性，使銅鏡鑄件達到了設計質量要求。隨著歷史的發展，特別是西漢中期以後，在鏡背上打上各種幾何圖案，發明了半圓鈕之後，漢代的鏡鑄器開始了艱難的探索合金比例的過程。在這個過程中，新設計的鏡面幾何形狀要符合高錫藍銅的收縮、補縮、凝固順序。在試鑄過程中，不斷改進不合理的截面幾何形狀和不合理的合金配比，從而可以逐步造出新的鏡面。對於每壹種新的鏡子，錫含量和鉛含量大於或小於相應值的青銅合金鑄造的銅鏡都會有這樣或那樣的缺陷。先人在探索合金比例的過程中，必然會發現錫含量越高，合金越白，但在鑄造後的加工中卻越容易破碎；含錫量越低，越不容易破碎，但不白，容易發黃；鉛的含量必須與鏡體的大小及其橫截面的幾何形狀相適應，否則，銅鏡要麽變黑、發黃，要麽縮松、縮孔。先民通過對銅鏡的長期大規模鑄造和鑄後加工，獲得了每面鏡子正確的合金比例值。這種根據鏡面截面幾何形狀來確定合金比例參數的技術，從戰國壹直延續到晚唐。唐代以後，由於種種原因，銅鏡的合金比例發生了變化，含錫量逐漸減少。明朝以後發明了煉鋅，銅鏡合金中鋅的含量逐漸增加，不再屬於高錫藍銅合金。所以唐代以後的銅鏡品種中沒有大鈕鏡，鏡身自然也不需要又高又厚的鏡邊或三角鏡邊。