青銅鏡的范鑄工藝考察研究

【摘要】

中國古代青銅鏡的鑄制技術(shù),自戰(zhàn)國至唐代始終采用的是傳統(tǒng)范鑄技術(shù)。所謂“范鑄法”，是指用模制范，在范腔中鑄器的方法。其模是用泥料制成，陰干后經(jīng)焙燒成為陶質(zhì)模:其范亦是用泥料在陶模上夯制出的泥范，需陰干后經(jīng)焙燒成為陶質(zhì)范。古代的青銅,一般是 Cu-Sn-Pb三元合金。因銅鏡合金的含錫量大多在20%以上,因此這種合金被稱為高錫青銅。

采用古代青銅范鑄技術(shù)鑄制高錫青銅鏡,其工藝流程為制模、夯制泥范、泥范陰干、焙燒、熔煉青銅、澆注、開范取坯、后期加工。

由于本人對古代的鑄鏡工藝技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣,除對大量出土的高錫青銅鏡進行研究外,還多次到湖北省鄂州市博物館,對那里長期采用范鑄鑄鏡工藝技術(shù)進行了多次考察,使我對中國古代青銅鏡的范鑄工藝有了個大概的了解。下面將各工序的操作及應(yīng)注意的事項分別簡述如下。

一、制作鏡模

鑄鏡本應(yīng)從制模開始,鄂州市博物館采用了兩種制模的方式:其一是從零開始一步步的制模,其二是用現(xiàn)代材料在出土的銅鏡上拓模。從零開始制模的工藝較長,由于篇幅所限,這里把鑄鏡技術(shù)的重點放在了制范工藝中,只介紹一下現(xiàn)代的制模工藝。

鄂州是三國時期的東吳都城——武昌城,又是銅鏡之鄉(xiāng),鄂州市博物館館藏銅鏡有五百多面。鏡模大多是從出土銅鏡上翻制的,用環(huán)氧樹脂膠在古鏡上拓出陰模,再用環(huán)氧樹脂膠在陰模中還原成陽模,取出陽模經(jīng)修整后安置在平板上,在陽模邊上設(shè)置水口及冒口后套上木框灌入環(huán)氧樹脂膠,凝固后取出陽模、水口及冒口成為整體陰模。在陰模的鏡鈕兩頭開挖芯座后,再套上木框灌入環(huán)氧樹脂膠,凝固后成為整體陽模。陽模是直接用于夯制范的模具,因整體陽模上己具備水口、冒口及芯頭夯制出泥范后自帶水口、冒口及芯座,只需在鏡鈕的芯座處安置泥芯即可。在不具備技術(shù)條件的情況下,亦可采用熟石膏在古代的原鏡上翻制陰模,其后的陽模、整體陰模及整體陽模最好還是采用環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂有較好的流動性及可塑性,凝固后有一定的強度及耐酸堿等性能是目前較為理想的制模材料。

二、制備泥料

因新土料含有一定的水分屬于濕泥料而不容易加工,將土料夯打成一塊塊土坯后裝進窯中焙干,取出后打碎磨成粉,加入一定量的細砂攪拌勻,一層土料一層水堆起來陳腐一至兩天即為背料。在磨得更細的干土料中加入20%的草木灰攪拌勻,按含水量20%一層土料一層水堆起來陳腐一至兩天即為面料。在配制背料的過程中,含砂量的百分比是按季節(jié)的變化而不同的,不能一成不變。如果含砂量小,經(jīng)陰干的泥范的紋飾面會鼓出來變形:如果含砂量大,經(jīng)陰干的泥范的紋飾面會凹進去變形。泥范變形的原因,是范塊在陰干過程中表面層的游離水得到了揮發(fā)而里層的游離水向外遷移產(chǎn)生應(yīng)力,如果應(yīng)力大時會驅(qū)使范塊變形。因此,泥料中含砂量的大小,須根據(jù)季節(jié)的變化而調(diào)整。原則上夏天含砂量最大,冬天含砂量最小。

草木灰是指被燃燒過的植物的莖、葉之類的灰,在北方,一般農(nóng)村用包谷干、麥干等燒炕或做飯時燒過的灰:在南方,一般農(nóng)村做飯大都用柴草當(dāng)燃料,稻草燃燒過的灰較細,是制作面料很好的草木灰,草木灰中含有大量的植物硅酸體。這種植物的硅酸體極耐高溫。按比例加入到面料之中后,其作用是提高范表面的熱穩(wěn)定性能:澆鑄時銅液的溫度一般都會超過1000度左右,而范溫卻隨季節(jié)與室溫相同,兩者之間存在著較大的溫差:泥料中如果沒有耐高溫的物質(zhì),其范的表面會發(fā)生崩塊現(xiàn)象。因此,加入草木灰是為了提高范面的熱穩(wěn)定性。

草木灰的加入量要恰到好處,少了不起作用,多了會造成鑄件表面粗糙。在熔燒過程中,泥范表面的草木灰也被再次熔燒,經(jīng)焰燒后其體積有所縮小,泥范表面草木灰的含量越大,相對損失就越多。因此,草木灰的加入量應(yīng)嚴(yán)格控制。

三、夯制泥范

夯制泥范有一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將木框套在鏡模上后,先覆蓋一層較細的面料,再填滿背料,然后用木杵逐漸夯實,要求夯出的泥范紋飾面平整光潔無重影現(xiàn)象。泥范的面料盡量薄、背料盡量厚,這樣可以提高泥范的整體強度減小變形傾向。夯出泥范在鈕處安置泥芯后,放置在不通風(fēng)的室內(nèi)進行陰干。陰干過程中要經(jīng)常觀察,看泥范有無變形現(xiàn)象如果發(fā)現(xiàn)泥范變形,可根據(jù)變形的方向調(diào)整泥料中的含砂量。除了夯制銅鏡背面的紋飾范以外,還需夯制同等數(shù)量及同尺寸的平板范作為鏡面進行陰干的作用,主要是為了消除應(yīng)力:泥范的應(yīng)力產(chǎn)生于兩個方面,其一,泥范是用散土夯打而成,松散的土料在強行被打成整體會產(chǎn)生應(yīng)力。其二,陰干過程中泥范自身會產(chǎn)生應(yīng)力。在陰泥范表面的游離狀態(tài)水會很快得到蒸發(fā),而泥范中間的游離狀態(tài)水會向表面遷移,水分遷移也會產(chǎn)生動力。這些微弱的動力和應(yīng)力,干過程中泥范變形的主要原因。夏天氣溫高,泥范表面水分蒸發(fā)速度快，要求泥范料中多兌砂是為了減小范體在陰干過程中的變形率。

范體中的水分向表層遷移的速度與表面蒸發(fā)的速度需要保持相對平衡,從而減小內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生,加入細砂就是起到間隔阻斷應(yīng)力發(fā)生的作用冬天氣溫低,泥范表面水分蒸發(fā)的速度相對夏天慢,減少含砂量也是為了達到內(nèi)外水分遷移與蒸發(fā)的相對平衡。因此,泥料中含砂量的多少，完全要參考氣溫的變化而改變，不能一概而論。

四、泥范的焙燒

泥范經(jīng)陰干后只揮發(fā)了很少一部分游離狀態(tài)水,泥范料中大量的結(jié)晶水要在較高的溫度中才能得到分解,結(jié)晶水如果沒有排除完,澆注銅液時,范料中的結(jié)晶水會遇熱立即被分解并且大量進入范腔內(nèi),從而造成明顯的鑄造缺陷,因此泥范須經(jīng)焙燒。泥范焙燒一般在倒焰窯中進行。將泥范一排排放置在倒焰窯中蓋好窯蓋點火焙燒。泥范的焙燒要穩(wěn),前4個小時要小火燒,只要燃燒室中保持有火不滅就行，此階段只是為了將泥范料中的游離狀態(tài)水去除、泥范得到緩慢升溫,如果窯內(nèi)升溫過快，泥范就會出現(xiàn)變形及裂縫。4小時以后,逐漸加大火力,可按照每小時升50度的規(guī)律將窯溫升至1000度左右再保溫2小時。在升溫過程中要經(jīng)常注意觀察窯內(nèi)范塊的情況,不能紅得過快。泥范料中結(jié)晶水的分解溫度約為1000度,當(dāng)窯溫升至600度以上時,泥范料表面的結(jié)晶水開始分解而范料中間的結(jié)晶水卻需要動力才能被分解并遷移出來。逐漸提高窯溫使分子間的運動加速產(chǎn)生動力,將范料內(nèi)部分解的結(jié)晶水遷移出來，經(jīng)過焙燒，高溫過后，泥料中有部分SiO2析出，泥范已經(jīng)變成紅陶質(zhì)地,因此經(jīng)焙燒過的泥范被稱為陶范。

五、熔煉青銅

青銅鏡的化學(xué)成分為 Cu-Sn-Pb三元合金,大多錫含量在20%以上,尤以漢唐時代為最,其錫含量在24%左右,許多年來一直取中心值配制銅鏡合金。當(dāng)錫含量達到24%時,鑄出的青銅鏡有足夠的銀白色,其鏡面的反光率如同現(xiàn)代玻璃鏡,其合金亦有足夠的機械性能,可供鑄后的磨削加工。如果錫含量再增大,銀白色不會有明顯的提高,而合金的脆度卻明顯增高,稍經(jīng)沖擊鏡體就會破碎,使得鑄后的毛坯無法進行加工。如果錫含量小,相對錫含量大時只是鏡體合金的銀白色有偏黃的傾向,但只要含錫量不低于23%,磨出的鏡面乃然為銀白色,而性能更佳。因此,24%的錫含量宣小不宜大。

鉛在銅鏡合金的含量中是隨著季節(jié)的變化而隨之變化的,不能固定在某一個百分比數(shù)值上。鉛在合金中可以控制銅液注滿范腔以后的結(jié)晶速度,從而起到了利用冒口給鏡體充分補縮的功能。鉛含量少了,鏡體會產(chǎn)生大面積縮松,鉛含量多了,會造成鏡面出現(xiàn)縮孔。因此,鉛含量直接影響著銅鏡的質(zhì)量。鉛本身與銅不溶解,而是以球狀或無規(guī)則形狀分散懸浮在銅錫固溶體及共析體的分子團之間。鑄鏡時要根據(jù)的大小及氣候條件的變化而適當(dāng)增減鉛含量,多了會推遲合金的收縮、凝固,造成在鏡體上出現(xiàn)明顯的縮孔,鉛含量少了合金凝固過快,鏡面會出現(xiàn)縮松,在同一個季節(jié)里,不同幾何形狀及不同直徑的銅鏡含鉛量也有所不同,原則上冬天含鉛量大、夏天含鉛量小,大鏡含鉛量大、小鏡含鉛量小。在平時的高錫青銅鑄鏡生產(chǎn)中,可學(xué)會根據(jù)銅鏡廢品及合金斷面來判斷合金中應(yīng)該加入的鉛量。

在正常生產(chǎn)過程中,一般都會產(chǎn)生大量的回爐料,即鑄鏡的水口冒口、跑火料、每次澆剩余的料及廢品料等,如果按每次新舊料各半熔煉。其回爐料的數(shù)量還是會不斷增多。所以在熔煉青銅配料時,致少要做到新舊料各半。因舊料本已成為高錫青銅合金,只考慮合金中的錫與鉛大約有1-2%的燒損,在配制新料時注意補齊。

熔煉時等坩鍋在爐中被燒紅以后,先放回爐舊料。新銅料次第裝入鍋內(nèi)熔煉。紅銅的熔點為1083度,熔化的比較慢,可在回爐料熔化完之后裝入。在回爐料中含有近27%左右的錫鉛總量,熔點約為900度,低的熔點,也較易于熔化,當(dāng)坩鍋內(nèi)的回爐料熔化完以后加入新紅銅料 ?；貭t料中含有大量的錫成分,由于錫在高溫液態(tài)下對銅有很好的滲透性能,新銅料在含錫的高溫銅液中熔化的速度會加快,可明顯縮短熔煉時間提高熔煉速度。當(dāng)新紅銅料全部熔化以后,將漂浮在液面的雜質(zhì)撈出,配上錫及鉛料后再加入復(fù)蓋濟(碎玻璃)升溫精煉,精煉溫度約為1200度。在沒有測溫條件下,觀察坩鍋里的銅液明顯冒出白色煙霧時可關(guān)風(fēng),靜置數(shù)分鐘。

熔煉合金時,應(yīng)掌握大火快煉。熔煉時間越短,合金氧化的機會越少。開始熔煉時,會有一些渾濁的氣體冒出,隨著爐溫不斷地升高,氣體顏色會越來越淺:最后會發(fā)現(xiàn)有白色的氣體從爐中不停地冉冉冒出這時可停風(fēng)待澆鑄了。如果繼續(xù)地?zé)捪氯?會發(fā)現(xiàn)有大量白色的氣體從爐中冒出來,這是由于爐溫過高,加劇了錫與鉛的大量燒損。熔煉合金時所產(chǎn)生的青白色氣體,就是錫與鉛在不停地被氣化,眼睛所看到的“青氣”,其實就是合金中的錫與鉛在開始燒損時冒出的蒸氣,也是一種損耗,合金中的錫與鉛會越煉越少。這說明,戰(zhàn)國時代的先民,已經(jīng)能熟煉地掌握熔煉青銅合金的火候了。古代熔煉青銅不可能有測溫設(shè)備只能憑長期的經(jīng)驗觀察火候。

從爐中提出坩鍋后,觀察液面的復(fù)蓋濟,剛從爐中提出時復(fù)蓋濟為稀漿糊狀態(tài),隨著時間的推移,復(fù)蓋濟會由稀漿糊狀態(tài)逐漸硬化:當(dāng)復(fù)蓋濟徹底硬化后,可用鐵棍在坩鍋邊緣戳一個小洞進行澆注。澆注時要一次注滿范腔,中途不能停。一旦出現(xiàn)澆注中斷后再澆注,鑄出的毛坯必然為兩段。

六、合范待澆

泥范經(jīng)過焙燒成為陶范后,要盡量早一些從窯內(nèi)取出,放置在干燥的地面自然冷卻至室溫:此時任意拿一塊紋飾范及一平面范對合后應(yīng)嚴(yán)實無縫,如果有縫,說明此范變形,如果合起來澆注,會出現(xiàn)跑火而使鑄件成為廢品。所以,變形的范是不能使用的。以紋飾范與鏡面范(平板)各塊為一套對合起來,用直徑6-8mm鋼筋作成“U”字形卡子,每套范每邊上下各用一個卡子卡緊合范,使其在澆注銅液過程中兩塊陶范不會漲開。將所有的陶范都用卡子卡好,范縫糊上稀泥以防跑火,然后將卡好的范擺好待澆鑄。

澆注時應(yīng)注意銅液從水口注入范腔后銅液在逐漸升高,當(dāng)銅液水位升至冒口的一半時應(yīng)停止?jié)沧?觀察目口中的銅液待明顯生成氧化層后再從冒口直接注滿銅液:如果從水口一次性注滿型腔至冒口。容易發(fā)生跑火現(xiàn)象。如一枚直徑19cm的海獸葡萄鏡的毛坯約為2.5kg,加上水口及冒口應(yīng)為5kg,加上澆注時銅液會產(chǎn)生流體動力,因此最少會有8kg的壓力,澆注銅液時水位越高范腔下部的壓力就超大。當(dāng)這種壓力超過了卡子的承受能力時,范就會被擠開一個縫。一旦開縫,銅液會立即漏出去,這就是跑火。為了避免跑火,往往澆注時不要一次將范腔澆滿,而是等水位上升至冒口的一半時就停止注入銅液,待冒口中的銅液面上起了氧化層時,說明范腔下部的銅液表面己有不同程度的結(jié)晶,這時再注滿冒口就不容易發(fā)生跑火現(xiàn)象了。

七、清理鑄件

澆鑄完畢后約5分鐘就可以開范取坯了。由于高溫澆注時銅液將范腔中的空氣全部排走,銅液與范面之間產(chǎn)生了負(fù)壓,使得陶范面緊緊地粘在鏡坯上不容易脫開,加之合金在結(jié)晶時產(chǎn)生較大的應(yīng)力而比較脆如果震動過大,鏡坯會斷裂在范腔中,要小心清理鏡坯,不能有過大的沖擊。打開范面后,鑄件應(yīng)緊緊地被嵌在范腔中;如果鑄件較松或輕易地被取出來,就要注意此坯很可能為廢品。

鑄件從范腔中取出后,范腔表面的黑灰層應(yīng)有許多被粘破的部位其余部位應(yīng)為黑灰色。如果鑄件取出后范腔亦完好無缺,說明此鏡在澆注時液溫過低,因此不粘范面,但只是表面光,其鏡間會存在大量的縮松及氧化物,此鏡必廢無疑。而那些質(zhì)量好的銅鏡,在從范腔中取出來時,往往粘破了大部分范面,范面的土料較緊地粘在鑄坯表面。因此銅鏡鑄完,陶范破碎而廢。

八、鑄后加工

當(dāng)鏡坯從范腔中取出并清理干凈后,可進行后期加工了。先將鏡面的鑄態(tài)毛坯層磨去,檢查有無砂眼、夾渣、縮孔等鑄造缺陷,如有鑄造缺陷就屬廢品,沒有必要進行下一道工序;將沒有鑄造缺陷的銅鏡轉(zhuǎn)入下一道工序,打磨鏡背的紋飾。

西漢的《淮南子?修務(wù)訓(xùn)》中寫到:“明鏡之始下型,朦然未見形容…,”高溫銅液在注滿范腔以后當(dāng)液態(tài)青銅向固態(tài)轉(zhuǎn)變時,除了會發(fā)生收縮以外,同時還必然會發(fā)生表面氧化,其結(jié)果是在鏡體表面生成一層黑灰色的氧化層。紋飾面高低不平因鏡種而異沒有規(guī)律性,只能手工打磨。當(dāng)紋飾面的黑灰層被打磨掉以后,呈現(xiàn)出銀白色的合金本色時就可進一步加工鏡面了。

鑄后的鏡面是毛坯層,其氧化層根據(jù)不同直徑尺寸的鏡體約有1-2mm的厚度,須將其磨掉,古文獻中講的“開鏡”一詞即指此。將這層氧化層磨掉以后,只是一個粗加工面,其磨痕比較粗且深,需要更進一步進行細磨,才能逐漸提高鏡面的光潔面。鏡面的加工可在類似陶車的床上進行,亦可手工挫磨。加工的工序是先用粗砂布將鏡面磨平,要求磨出的平行度誤差不超過0.10m,然后用較細一些的砂布將粗砂布留下的痕跡打磨掉，再用更細一些的砂布將前一道砂布留下的痕跡打磨掉,就這樣一遍又一遍的打磨工序要進行6-8次后,再用軟布輪將鏡背鏡面進行拋光。打磨的痕跡越細,拋光后鏡面的反光率就會越高,鏡面就如同現(xiàn)代玻璃鏡的影像效果了。

九、鑄鏡的最佳季節(jié)

在許多古代銅鏡特別漢代的銅鏡銘文中,常常能見到“五月丙午”銘,有些鏡銘中甚至鑄有“五月丙午日午時”、“五月丙午時加日中”等樣,其意是指此鏡為農(nóng)歷五月丙午日,午時為當(dāng)天11點至13點鑄造由于許多鏡銘中有這樣的記載,考古界一度有人認(rèn)為,在一年當(dāng)中最佳的鑄鏡時間應(yīng)在農(nóng)歷五月丙午日的午時。

銅鏡在漢代早已是商品,如果鑄造質(zhì)量達不到要求就賣不出去,鑄鏡者就失去了市場的競爭能力。人們對銅鏡鏡面的要求。肯定是越光越好,鏡面不允許有鑄造缺陷。因鏡面要求光可鑒人,所以對銅鏡的鑄造質(zhì)量要求比其它青銅器高得多。古代青銅器大多沒有經(jīng)過表面加工,只是鑄后將合范的縫及澆冒口的痕跡打磨掉了,表面光潔度再好的青銅器一旦經(jīng)拋光后就會顯露出鑄造缺陷,而銅鏡面是經(jīng)過了磨削加工又經(jīng)拋光后還不允許有鑄造缺陷顯露出來,這就要求除有較高的鑄造質(zhì)量外,鏡體合金的分子結(jié)構(gòu)必須緊密,才能達到較高的反光率。所以,冷范澆鑄時,銅液進入范腔以后很快便開始結(jié)晶凝固,其收縮的銅液量可由最上面的冒口得到補充。

陶范的導(dǎo)熱率很差,具有一定的保溫性能。當(dāng)范溫具有一定溫度時,本該收縮凝固的銅液因范溫推遲了收縮及凝固,當(dāng)需要補縮時,冒口早已經(jīng)凝固成為固體,失去了補縮源,其結(jié)果是鏡體到處組織結(jié)構(gòu)松散磨出鏡面拋光后處處有麻點。解決這一鑄造缺陷最有效的方法是降低澆注前的范溫,范溫越低越好,能促使金屬液進入范腔后快速進行收縮及凝固,以提高冒口的補縮功能。而古代沒有現(xiàn)代化的降溫設(shè)備,只能將燒好的陶范自然放涼致當(dāng)時的室溫。自然環(huán)境下,在南方夏天室溫最低也有30度以上,冬天范溫最低,因此,實踐證明鑄造高錫青銅鏡最佳的季節(jié)應(yīng)為冬天。

通過多次對鄂州市博物館鑄鏡工藝的考察,較之市場上普遍精密鑄造的銅鏡工藝(另外做舊),范鑄銅鏡更接近戰(zhàn)國、漢、唐的工藝技術(shù)。在銅鏡的鑒賞時,通過不同技術(shù)的識別,一眼就可以辨別真假,這也是我在鄂州學(xué)習(xí),在董亞老巍師指導(dǎo)下取得的收獲,由于本人的水平有限,所學(xué)僅只皮毛,請大家多多指教。