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论古代铜镜合金成分与镜体剖面几何形状的关系

董亚巍 (鄂州市博物馆)

ABSTRACT

By reproducing various bronze mirrors through the ages using ancient bronze-casting technique, and studying the geometric shapes of mirrors from the Warring States to the late Tang Dynasty, the tin content must keep the ratio of around 23~24 percent, otherwise some drawbacks will appear, And the lead content must alter along with the change of the geometric shape of mirror` s section, in principle , the small mirror contain low lead while the big contain high lead, and the mirror with small button contain low lead while the mirror with big button contain high lead, if not, waste will be produced. So, it is the most important to high-tin mirrors` quality of the lead content in the alloy.

Key words: the geometric shape of section the lead content

摘要：通过采用古代青铜范铸技术对历代各种铜镜的复原复制,以及对各种铜镜剖面几何形状的研究发现，从战国至唐晚期之间，历代各种铜镜的化学成分中，锡含量都需保持在23～24%左右为最佳值，大于或小于这个数值时，就会出现一些弊病或铸造缺陷；而铅含量则必须随着镜体剖面几何形状的变化而随之改变，原则上小镜含铅量低，大镜含铅量高，小钮镜含铅量低，大钮镜含铅量必须高，否则，就会造成废品，因此，铅在高锡青铜镜合金里的加入量，对于各种铜镜的质量而言，起到了至关重要的作用。

关键词：剖面几何形状含铅量

中国古代铸镜，各地有各地的风格，战国时代，由于战争频繁，各国都需要大量的青铜原料来制造兵器，青铜镜只能为一些达官贵族所使用，又由于当时的雕塑技术还处在一个萌芽状态，所以，战国镜不论南方北方，其镜背纹饰起伏都不大，其剖面的几何形状除缘与钮以外，其余部位基本都属平板。

西汉以后，政治相对稳定，青铜镜的使用逐步普及到寻常百姓家，铜镜的背纹艺术很快从战国镜的那种青铜器底纹式的艺术中脱变出来，发展成一般铸镜工匠很容易制作的几何纹饰，如西汉的昭明镜、日光镜、星云镜等，继而又发展成为流畅的线雕，如一些带乳钉的禽兽纹镜、四神规矩镜等，随着民间雕塑艺术的不断提高，一些浮雕式的镜种逐渐被工匠制造出来，如龙虎镜、神兽镜、画像镜等。在镜背艺术逐步发展的过程中，青铜范铸技术必须得与其同步发展，如果一直停留在战国的铸镜技术上，是不会有汉以后的镜种被制造出来的，这是笔者要论述的主要内容。

过去，很少有人注意到镜背纹饰及镜体剖面的几何形状与合金配比之间有什么关系，笔者通过十数年的古代青铜镜范铸技术的研究，以及长期对其进行的复原复制实践发现，其合金的配比与各种几何形状的铜镜之间有着非常密切的制约关系；如果将出土的古镜稍加改动其剖面的几何形状，复制出的铜镜就很容易造成废品；如果在复制铜镜的过程中，只按照一种合金配比值来复制各个时代的铜镜，其结果是只能铸制好其中一种适合其合金配比的铜镜。笔者在长期用古代范铸技术复制古铜镜的过程中，曾用一种合金配比铸制出很多废品。假如在烧制的一窑中、小型镜范里，有战国镜和东汉的半圆方枚神兽镜各一半，当熔炼青铜时，如果都按照战国镜的合金配比来熔炼及浇铸，虽然铸出的毛坯都是完好的，也看不到铸造缺陷，但当镜面经磨削加工至可映照时，其中战国镜大都完好，而神兽镜的镜面中心与钮对映的部位，就会出现一片缩松，宏观上可看到镜面中心有一片麻点。如果用中、小型镜的合金配比来浇铸大型铜镜，如用四神规矩镜的合金配比值来浇铸唐代的海兽葡萄镜，就很容易造成海兽葡萄镜坯局部收缩裂逢的产生。造成上述铸造缺陷的直接原因，是合金里的铅含量，与所铸铜镜的大小及其几何形状不相适应所至。

国内外曾有很多专家学者，对中国古代各个历史时期的各种青铜镜作过化学成分分析，今仅从孔祥星^【^1】、何堂坤^【^2】、王士伦^【3】三位先生的著录里摘录一部份各时期的各种铜镜的化学成分，绘制成“中国历代部分铜镜化学成分表”，从中可以找出古人铸镜时配制合金比例的一些规律来。

古代青铜镜为Cu-Sn-Pb三元合金，如果只用铜来铸镜，制出的镜子为红色，使用时，映照效果会很模糊；随着锡含量的不断增加，合金的颜色会由红色变为黄色而逐渐至白色，当含锡量增加到24%左右时，铸制出的铜镜就如今天的玻璃镜一样的映照效果了。早期的齐家文化镜至殷虚文化镜，都属于我国铜镜铸制技术的起始阶段，该时期的铜镜合金配比还没有形成规范，进入西周中期以后，我国的铸镜合金配比逐步有了规律而趋于成熟，春秋至战国，我国铜镜合金的配比及铜镜的范铸技术已完全成熟。经过两汉、三国、六朝至隋唐，一直保持着高锡青铜工艺技术至唐代晚期。宋代以后，铜镜合金里加入了大量的铅，明代铜镜合金里加入了一定量的锌，已不属于高锡青铜，所以，这里主要讨论的是战国至晚唐之间，高锡青铜镜的合金成分与各时代铜镜的剖面几何形状的关系。

一个批量铸镜的作坊，总会产生大量的回炉料，如铸件的水口、冒口、浇注时漏底的铜料、披逢、跑火料及浇注不完的剩余料等，这些回炉料的重量一般都会超过铸件本身的重量，因此，熔炼青铜时，如果按新金属料与回炉料对半的话，回炉料的数量还是会逐渐增多的，图一与图二^【4】为山西侯马东周铸铜遗址出土的阳燧模与陶范；《考工记》里记载：“金锡半，谓之鉴燧之齐”，鉴为镜，燧即阳燧，为日常取火之器物，即凹面镜，《考工记》将鉴与燧列入一个合金配比，说明两者在铸制工艺上完全相同，且镜背与燧背都具有纹饰与钮，区别只是镜面平或凸，而燧则全为凹面而已，往往铸镜的作坊也兼铸燧。如1966年7月7日在鄂州市出土一枚黄武六年重列式神兽镜，其铭为：“黄武六年十一月丁巳朔七日丙辰，会稽山阴作师鲍唐镜，照明服者也。宜子孙，阳燧，富贵老寿，臣先牛羊马，家在武昌，思其少天下命吉服，吾王干昔囗囗”，现藏湖北省博物馆。通过这枚镜的刻铭得知，这位称作“鲍唐”的铸镜师在铸镜的同时，也兼铸阳燧，而且将有关阳燧的广告作到了铜镜上。所以，今将燧模统归镜模论。

从图一中可以看到，模上有一个又宽又厚的水口压在燧体外缘上，从图二的陶范中也能看到有一个与陶模上相一致的水口存在。燧外缘上方设置又宽又厚的水口，其目的是为了浇注后的燧体在收缩时，有外来补缩的铜液，浇注铜液待凝固后，会有一个与燧体相当重量的水口被锯下来，所以，一个批量铸燧、镜的作坊，在熔炼青铜前配料时，须得新、旧料对半装炉熔炼。由于青铜燧与青铜镜的回炉料早已成为合金，其熔点低于红铜，较红铜易于熔化，熔炼时，如新旧料对半，就可缩短熔炼的时间，减少合金在熔炼过程中容易产生的氧化及吸气的机会。新青铜料按比例配制好后，在熔炼的过程中，至少会有1.5%以上的锡及2%以上的铅被烧损，配制新炉料时，须考虑加大锡与铅在熔炼过程中的烧损量。而回炉料却是经过了无数次的熔炼，其含锡量与含铅量都很难准确判断；这就要求历代的铸镜师必须具备会看合金断面的技能，根据断面呈现的色泽，来判断其含锡量与含铅量的多少，从而决定回炉料再回炉熔炼时应补加的锡量与铅量，古代没有现代这么先进的化学成分分析设备，所以，造成了古代铜镜的锡、铅含量在百分比中有些差异。但是，在原始作坊的条件下，大多数铜镜的含锡量能保持在23%～25%左右，说明古代的铸镜师大都能从合金的断面来判断其含锡、铅量的多少，从而决定再熔炼时应增加的锡量及铅量，已是非常难能可贵的了。

从“中国历代铜镜合金化学成分表”里可以看到，战国至晚唐约1300余年的时间里，中国青铜镜的背纹虽千变万化，但其合金里的锡含量却始终保持在一个较稳定的数值范围。表中有5例的锡含量在20%以下，这种现象不属正常的合金比例范围。除这5例以外，其余43件的平均值为23.8%。可以认为，这个数值为古代高锡青铜镜含锡量的最佳值。

通常情况下，铜镜合金的金相组织是由α固溶体、(α+δ)共析体及颗粒状铅组成；α相是Cu-Sn固溶体，具有面心立方晶格，它的含锡量最高只能达到16%；δ相是金属间的化合物，其化学组成为Cu31Sn8，其最高含锡量为32.6%，二者的结构均为立方体晶格^【5】。古代青铜镜合金的最佳含锡量应为23～25%之间。

笔者长期从事古代青铜镜的范铸技术实验与生产，在实践中，当合金里锡含量达到23%左右时，其断面呈银白色，细腻而光滑，用眼睛就可看到酷似现代的镀锌铁皮表面的冰花纹，这些无规则的冰花纹在阳光下闪闪发亮，这些冰花纹为高锡青铜液以树枝状结晶后的晶界，宏观上与出土的古代青铜镜的断面完全一致。图三为含锡23%含铅4%的铜镜水口的横断面，从这个断面上可以清楚的看到该合金结晶后被断裂开的晶界。如果合金里含锡量高于这个数值，(α+δ)共析体在铜镜基体里的相对量就会增加，α相的相对量必然会减少。δ相性质脆，常会造成铸件在凝固、收缩期内就断裂在范腔里，图四为含锡量27%的唐代海兽葡萄镜复制件，当烧注后不足10分钟开范取镜时，由于含锡量偏高，

中国历代部分铜镜化学成分表 (wt%)

序号	铜镜品种	时代	Cu %	Sn %	Pb %	数值来源
1	蟠螭纹镜	战国西汉	70.28	26.91	0.54	1
2	规矩蟠螭纹镜	战国西汉	69.03	25.33	3.79	1
3	草叶纹镜	西汉	67.13	23.49	5.69	1
4	昭明连弧纹镜	西汉	67.22	24.88	4.75	1
5	昭明连弧纹镜	西汉	68.88	23.55	4.97	1
6	重圈昭明镜	西汉	68.22	23.38	4.92	1
7	四乳四虺镜	汉中期	68.99	23.34	5.07	1
8	四神规矩镜	东汉	66.70	24.22	5.18	1
9	规矩禽兽镜	东汉	68.60	24.70	4.64	1
10	云雷连弧纹镜	汉中期	68.23	23.75	4.62	1
11	长宜子孙连弧纹镜	东汉	66.72	23.64	6.86	1
12	长宜子孙连弧纹镜	东汉	69.21	23.01	6.44	1
13	四乳禽兽镜	东汉	68.87	24.47	4.88	1
14	神兽镜	东汉	67.31	23.52	6.16	1
15	神兽镜	东汉	68.08	23.20	6.13	1
16	四山镜	战国	78.11	20.62	1.26	2
17	四山镜	战国	78.77	19.68	1.53	2
18	蟠螭纹镜	战国	77.29	21.34	1.36	2
19	蟠螭纹镜	战国	78.94	18.64	2.41	2
20	卷叶纹镜	西汉	69.50	25.90	3.00	2
21	日光镜	西汉	70.58	26.74	1.23	2
22	日光镜	西汉	77.55	20.23	2.21	2
23	日光镜	西汉	73.04	22.37	4.58	2
24	昭明镜	西汉	74.60	21.48	3.90	2
25	嘉禾元年神兽镜	南北朝	70.60	22.40	6.50	2
26	莲花镜	唐	73.26	23.41	3.32	2
27	海兽葡萄镜	唐	75.97	21.09	2.93	2
28	六边形海兽镜	唐	76.81	20.61	2.56	2
29	神兽镜	东汉	65.10	25.07	9.12	2
30	画像镜	汉末三国	66.48	23.01	7.34	2
31	半圆方枚神兽镜	汉末三国	67.31	23.52	6.16	2
32	正始元年神兽镜	汉末三国	66.80	24.00	5.28	2
33	三角缘禽兽镜	三国六朝	67.20	22.48	8.96	2
34	半圆方枚神兽镜	三国六朝	71.61	17.88	7.69	2
35	画纹带环状乳神兽镜	三国六朝	68.08	23.20	6.13	2
36	神人十二生肖镜	隋	69.28	22.98	6.03	2
37	神人十二生肖镜	隋唐	68.37	24.02	6.02	2
38	狻猊镜	唐	62.15	26.47	5.29	2
39	海兽葡萄镜	唐	68.75	25.40	4.16	2