淺析黃銅雕母的合金成分

巴達(dá)拉

摘 要：文章通過研究清代錢幣收藏家鮑康描述的雕母“精銅”的部分內(nèi)容，對(duì)雕母銅材的合金成分進(jìn)行了分析并得出結(jié)論—這種銅材是為制作雕母而由銅、鋅、鉛等為主要合金元素按比例專門精心冶煉的一種銅材。這種銅材具有良好光滑性、冷塑性和易切削性，屬于單相鉛黃銅中的一類，但是不同時(shí)期或不同制作方冶煉的“精銅”的合金種類和比例會(huì)有所不同。文章還根據(jù)雕母銅材成分及質(zhì)地分析了用金屬檢測(cè)儀器鑒別雕母的方法。

關(guān)鍵詞：雕母;精銅;單相鉛黃銅;光滑性;冷塑性;易切削性;金屬檢測(cè)儀

據(jù)清代錢幣收藏家鮑康所著的《大錢圖錄》記載，雕母是“精銅鑿成”。那么，鮑康所指的雕母“精銅”屬于什么銅材、這種銅材中主要含有哪些合金元素，即本文的探討主題。

1 決定銅材性能的原因分析

1.1 金屬合金比例對(duì)銅材性能的影響分析

根據(jù)《周禮》中的《考工記》記載：“金有六齊：六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊;五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一，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”。其中介紹了青銅按合金比例不同可以冶煉出不同性能的青銅。所以，按不同合金比例冶煉出的銅材，其金屬性能是不同的。

1.2 不同合金元素對(duì)銅材性能的影響分析

在我們已知的銅材中有紫銅、青銅、白銅和黃銅，這些銅材的合金成分都不同。由于紫銅、青銅、白銅和黃銅等銅材由不同金屬元素構(gòu)成，所以其顏色和性能等都是不同的，也就是說由不同金屬元素合成的銅材，其金屬性能是不同的。

1.3 微量元素和雜質(zhì)對(duì)銅材性能的影響分析

金屬在自然界不是單獨(dú)存在的，而是由多種金屬元素和雜質(zhì)共生的，而不同合金元素和其比例大小都會(huì)影響銅材的性能。因此，如果銅材中含有影響其性能的有害合金元素或雜質(zhì)都會(huì)影響銅材的性能。

綜上，我們得出結(jié)論：銅材的性能主要由不同合金元素和合金元素比例決定的，且有些微量元素和雜質(zhì)會(huì)影響銅材的性能。

2 制作雕母需要選用“精銅”的背景分析

2.1 雕母印范不掛沙的性能分析

首先，根據(jù)《大錢圖錄》記載，雕母應(yīng)具備印范不掛沙的特點(diǎn)。雕母表面如果有刀痕的話，是需要去除掉的，這是因?yàn)榈衲副砻嫒绻械逗鄣脑挘砻鏁?huì)變得粗糙，而表面粗糙的錢幣模型在印范時(shí)最容易出現(xiàn)掛沙現(xiàn)象。雕母表面的刀痕去除得越干凈，雕母表面就越光滑，印范時(shí)就越不易掛沙。所以，雕母表面的光滑度需要非常好。

其次，雕母在印范時(shí)并不僅僅是把刀痕去除掉就可以避免掛沙。因?yàn)殄X幣模型表面與砂箱中的砂面不是簡(jiǎn)單接觸，印范時(shí)需要使錢幣表面的凸出面完全嵌入砂型中才能形成規(guī)整立體的型腔。而錢幣模型的字口凹槽、筆畫之間的間隙凹槽等空間特別小，且砂箱中的砂粒是固體，不會(huì)輕易填充滿字口、筆畫之間的間隙等凹槽里形成完整型腔。需要在印范過程中用舂砂錘舂擊錢幣模型或砂型，使砂箱中與錢幣模型字口凹槽、筆畫之間的間隙凹槽等對(duì)應(yīng)的砂粒在舂擊錢幣模型或砂型產(chǎn)生的強(qiáng)大外力擠壓下才能填充到錢幣模型字口、筆畫之間的間隙等凹槽里，從而使錢幣模型中的所有立體筆畫都能規(guī)整清晰印制到錢范中。然而，用舂砂錘舂擊錢幣模型或砂型時(shí)錢幣模型表面和砂箱中與其對(duì)應(yīng)的砂面受強(qiáng)大外力擠壓下會(huì)出現(xiàn)粘連現(xiàn)象（很多物體的粘連是需要施加外力的，說明外力會(huì)增加物體粘連的概率，所受的外力越大粘連的概率就越大），并在拔模時(shí)出現(xiàn)掛沙現(xiàn)象。尤其錢幣模型正反凸出面在印范時(shí)更容易掛沙。因?yàn)橛》稌r(shí)錢幣模型正反凸出面先受到強(qiáng)大外力被擠壓嵌入砂型后，地章、字口和筆畫之間的間隙等凹槽底面才能接觸到對(duì)應(yīng)砂面，所以印范時(shí)錢幣模型正反凸出面受外力最大、最容易出現(xiàn)粘連掛沙現(xiàn)象。也就是說出現(xiàn)印范掛沙的原因還與外力擠壓錢幣模型和砂面有關(guān)，錢幣模型和與其對(duì)應(yīng)的砂面受外力擠壓越大越容易粘連，就越容易出現(xiàn)掛沙現(xiàn)象。

最后，外力的大小決定砂粒是否可以完全填充滿錢幣模型地章、字口和筆畫之間的間隙，即解決錢幣模型印范掛沙問題其實(shí)質(zhì)就是提高錢幣模型表面光滑度問題。錢幣模型表面越光滑越不易掛沙。因此，制作雕母需要解決錢體表面光滑度的問題。

2.2 制作雕母的方法分析

雕母的制作大概可以分為兩部分：圓形錢體的制作和錢文雕刻。

2.2.1 制作雕母圓形錢體的方法分析

金屬制造可分為鑄造和鍛造兩部分，鍛造中又分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。從“鍛”字的基本含義看，是指把金屬放在火里燒，然后用鐵錘打的意思，也就是說以前“鍛”是專指固體金屬加熱后再施加外力變形成型的制造方法。后來人們把“鍛造”逐漸理解為固體金屬受外力變形成型方法的統(tǒng)稱，對(duì)于“鍛造”的真正含義也就再無(wú)人去考證。另外，為了區(qū)分鍛造方法的種類，出現(xiàn)了熱鍛、溫鍛和冷鍛等說法，但按含義理解，熱鍛、溫鍛、冷鍛等詞其實(shí)是矛盾詞匯，古代必定不會(huì)出現(xiàn)這種說法。

由于金屬制造可以使用鑄造、熱鍛、溫鍛和冷鍛加工等多種方法。所以，制作雕母時(shí)需要選擇一種最適合制作圓形錢體的方法。

2.2.2 雕刻雕母錢文的方法分析

根據(jù)《考工記》記載，不同銅材的堅(jiān)硬度差別是很大的。雕母的雕刻又不同于圖章等一般雕刻，圖章等一般雕刻注重的是文字表面的平面輪廓，而印制錢范不光需要文字表面的平面輪廓，還需要其正反兩面的文字等凸出面嵌入砂型中形成立體空腔才能澆灌流銅、翻鑄母錢。即雕母雕刻不光注重文字表面的平面輪廓還注重文字形狀的立體輪廓。且雕母的用途是翻鑄母錢，還要確保翻鑄的母錢可以繼續(xù)印范。所以，只有雕母的立體文字等的凹凸差距足夠大，尤其字口部分的容積小，還要將字口部分的空間雕刻得盡量大，才能確保字口里容納足夠多的砂粒形成有字口輪廓的立體形狀，才能確保翻鑄母錢文字的規(guī)整立體形。所以，雕母的雕刻相較一般雕刻要求更多，難度也更大。我們知道一般文字的銅雕刻本身就很難，很容易出現(xiàn)敗筆等意外情況。如果要把有規(guī)整立體形狀的文字雕刻在銅板上，難度更大，所以，制作雕母還需要解決雕刻難度問題。

綜上，制作雕母時(shí)需要解決錢體表面光滑度問題和錢文雕刻難度問題，還有從幾種金屬制造方法中選擇最適合制作雕母圓形錢體的方法問題。

3 制作雕母解決存在問題的方法分析

3.1 制作雕母解決錢體表面光滑度的方法分析

不同物質(zhì)的本身光滑度是不一樣的，其制作出的錢幣模型表面光滑度也不一樣，本身光滑度較差、制作的錢幣模型表面光滑度達(dá)不到印范不掛沙要求的金屬是不能制作雕母的。所以，制作雕母時(shí)選擇非常光滑的銅材才可以解決錢體表面光滑度問題。

3.2 制作雕母選擇圓形錢體制作的方法分析

其實(shí)用鑄造法和鍛造法都可以制作錢幣模型，但是用不同方法制作的錢幣模型的光滑度不同。因制作原因?qū)е洛X體表面出現(xiàn)不光滑，也會(huì)引起印范掛沙現(xiàn)象。不過，金屬制造方法中的冷鍛加工法與鑄造、熱鍛和溫鍛等方法相比來說，其顯著特點(diǎn)之一是加工制作的金屬表面光滑度好。冷鍛加工法可以最大限度提高銅材表面的光滑度，所以，制作雕母時(shí)選擇冷鍛加工法制作圓形錢體坯子，既可以解決提高其表面光滑度問題，還可以解決金屬制造方法中選擇制作圓形錢體的方法問題。

3.3 制作雕母解決雕刻難度的方法分析

制作雕母時(shí)需要錢體上雕刻規(guī)整光滑立體形狀文字難度很大。因合金比例不同的銅材硬度不同，且不同合金元素組成的銅材硬度也不一樣，而銅材中有一種相對(duì)來說容易雕刻的銅材，稱為“易切削銅材”，這種銅材可以降低銅材硬度，降低雕母雕刻的難度。

綜上，將有良好光滑性和易切削性銅材通過冷鍛加工法制作雕母，可以解決雕母表面光滑度、雕刻難度和圓形錢體制作方法的問題。

4 制作雕母為解決存在的問題而選用銅材的成分分析

4.1 制作雕母為解決表面光滑度而選用銅材的成分分析

我國(guó)在明代中期開始已經(jīng)使用黃銅制作錢幣，當(dāng)時(shí)對(duì)紫銅、青銅、白銅和黃銅等銅材的合金成分、性能及冶煉技術(shù)等已經(jīng)有了較好的掌握。而在已知的幾種銅材中，黃銅相較其他銅材有非常好的光滑性，其光滑度在古時(shí)技術(shù)較為落后的情況下依然可以達(dá)到金屬鏡面（鏡面是金屬光滑度的最高境界，其表面可以倒映物體影像，如黃銅鏡），能滿足雕母印范不掛沙的要求。所以，制作雕母時(shí)解決光滑度問題需要選用黃銅，即銅鋅合金。

4.2 制作雕母為解決圓形錢體制作問題而選用銅材的成分分析

制作雕母的圓形錢體時(shí)需要用冷鍛加工法最大限度地提高其表面光滑度，而用冷鍛加工法制作雕母圓形錢體坯子的前提是銅材要有良好的冷塑性，避免在制作雕母圓形錢體坯子時(shí)出現(xiàn)斷裂破損情況。而在黃銅中根據(jù)性能可以分為單相黃銅和雙相黃銅，其中單相黃銅具備良好的冷塑性。所以，用冷鍛加工法制作雕母圓形錢體時(shí)還需要選用黃銅中的單相黃銅，即含鋅量低于35%的銅鋅合金。

4.3 制作雕母為解決雕刻難度而選用銅材的成分分析

在黃銅中加入少量鉛元素可以合成鉛黃銅，亦稱“易切削黃銅”。易切削黃銅可以減少銅材的雕刻難度，所以，制作雕母時(shí)為了降低雕刻難度問題，還可以選用單相鉛黃銅，即選用含鋅量低于35%的銅鋅鉛合金。

4.4 制作雕母避免影響銅材性能的方法分析

因金屬在自然界并不是單獨(dú)存在，而是多種金屬元素和雜質(zhì)共生的，又因不同合金元素或不同合金元素比例都會(huì)影響銅材性能。而且，銅材中如果含有影響其性能的有害合金元素哪怕其含量很少都會(huì)影響銅材的性能。例如，雜質(zhì)或有些微量元素會(huì)升高雕母銅材的硬度，增加雕刻難度，影響錢文的立體規(guī)整程度和切面光滑程度，是需要盡量去除掉的。所以，為了避免雕母銅材性能發(fā)生改變，需要精心提煉，需要盡量去除有害合金元素和雜質(zhì)。

綜上，制作雕母解決表面光滑度問題、錢文雕刻難度問題以及圓形錢體的制作方法問題時(shí)，應(yīng)選用一種去除了有害合金元素和雜質(zhì)的，具有良好光滑性、冷塑性和易切削性的精煉單相鉛黃銅。

5 鮑康描述的雕母“精銅”的成分分析

我國(guó)從明代中期開始已經(jīng)具備了冶煉多種黃銅的條件，且根據(jù)已發(fā)現(xiàn)雕母銅材的顏色分析，雕母的銅材屬于黃銅。因此，鮑康描述的“精銅”應(yīng)屬于黃銅的一種。

鮑康描述的雕母是“鑿成”的。根據(jù)雕母的制作并非鑄造且圓形錢體需要變形成型，結(jié)合“鑿”的其中一個(gè)含義是“捶打”的意思來分析，可以推斷“鑿成”是專指在常溫下直接捶打變形成型的制作方法，即“鑿成”是指把精銅在常溫下直接捶打變形成型的冷鍛加工法。凡是見過雕母的人都會(huì)形容雕母的銅材看上去金光錚亮。之所以出現(xiàn)金光錚亮的原因并不是雕母銅材中含有發(fā)亮的合金元素造成的，而是因?yàn)橹谱鞯衲笀A形錢體時(shí)使用了冷鍛加工法，這種方法會(huì)改變金屬的物理性質(zhì)，使銅材中的晶粒細(xì)化，質(zhì)地變得緊密，導(dǎo)致金屬表面光滑。而使用冷鍛加工法的前提是銅材要有良好的冷塑性。所以，鮑康所指的雕母“精銅”應(yīng)具備良好的冷塑性，而黃銅中只有單相黃銅具備良好冷塑性。因此，鮑康所指的雕母“精銅”又是具備良好冷塑性的單相黃銅的一種。

雕母，顧名思義是雕刻而成的，而因雕母規(guī)整光滑的立體文字的雕刻難度很大。結(jié)合古人對(duì)鉛元素的性能已非常熟悉，為了減少雕刻難度，必定會(huì)在“精銅”中加入鉛元素合成更易切削的單相鉛黃銅。所以，鮑康所指的雕母“精銅”應(yīng)是具備良好冷塑性和易切削性的單相鉛黃銅的一種。

鮑康描述雕母的銅材是“精銅”。根據(jù)“精銅”的字義理解是去除了有害合金元素和雜質(zhì)的精煉銅材（普通流通幣因鑄造量大，對(duì)銅材合金成分又沒有嚴(yán)格要求。所以，普通流通幣的銅材中會(huì)含有鎘、鈷等微量元素或雜質(zhì)）。所以，鮑康所指的雕母“精銅”又是去除了有害合金元素和雜質(zhì)的精煉單相鉛黃銅的一種。

綜上，鮑康所指的雕母“精銅”是去除了有害合金元素和雜質(zhì)的，具有良好光滑性、冷塑性和易切削性的專門精煉的單相鉛黃銅的一種，符合制作雕母的要求。所以，古人制作雕母時(shí)會(huì)選擇鮑康所指的“精銅”。

6 雕母“精銅”合金成分的演變分析

雕母的發(fā)展史其實(shí)就是不斷提高雕母表面光滑度和銅材易切削性的過程。隨著黃銅冶煉技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)更多合金元素的性能有了了解，為了進(jìn)一步提高雕母表面和切面的光滑度及銅材的易切削性，會(huì)在雕母銅材中添加更多其他合金元素。所以，鮑康所指的“精銅”是在制作雕母的發(fā)展過程中以銅、鋅、鉛等合金元素為基礎(chǔ)，又逐漸增加了一些更適合制作雕母的合金元素的，具有良好光滑性、冷塑性和易切削性的精煉單相鉛黃銅。

雖然在制作雕母工藝的發(fā)展過程中，“精銅”中加入了一些更適合制作雕母的合金元素，但是制作雕母“精銅”應(yīng)具備的良好光滑性、冷塑性和易切削性的特質(zhì)始終沒變。其材質(zhì)也基本保持了以銅、鋅、鉛等為主要合金元素、按比例合成的精煉銅材。當(dāng)然，“精銅”中銅、鋅、鉛等合金元素的比例會(huì)有所差異。這主要是因?yàn)楣糯睙挕熬~”時(shí)，是先將合金元素比例調(diào)配好再冶煉的。然而，在冶煉的過程中會(huì)有部分合金元素出現(xiàn)蒸發(fā)或損失等情況，導(dǎo)致合金比例出現(xiàn)浮動(dòng)。而且在古代沒有檢測(cè)銅材成分的方法，無(wú)法精準(zhǔn)把握雕母銅材的合金比例，尤其人們對(duì)金屬合金性能的認(rèn)知是循序漸進(jìn)的過程。雕母銅材的合金比例和合金種類會(huì)不斷發(fā)生變化。所以，不同時(shí)期或不同制作方冶煉的銅材合金種類和比例都會(huì)有所不同。由此可知，鮑康所指的“精銅”的合金成分比例和種類并不是一成不變的。

7 雕母“精銅”合金成分的檢測(cè)及鑒別分析

由于過去沒有金屬檢測(cè)儀器，人們無(wú)法了解雕母合金元素和銅材質(zhì)地，在鑒別雕母時(shí)主要靠肉眼觀察分析銅材質(zhì)地。例如，雕母銅材看上去金光錚亮，表面沒有鑄痕或砂眼等特征，但是對(duì)于一枚歷經(jīng)幾百年的雕母而言，其表面已經(jīng)出現(xiàn)了很多磨損、磕碰、銹蝕等情況。由于人們對(duì)金光錚亮的認(rèn)知程度不同，對(duì)“金光錚亮”的定義標(biāo)準(zhǔn)也不同，很難根據(jù)“金光錚亮”這個(gè)形容詞來確定銅材質(zhì)地。況且，根據(jù)單相黃銅性能，其含鋅量越高塑性也越大，冷鍛加工后切削難度也就越大。這是因?yàn)榻饘偎苄栽酱?，加工變形后其加工硬化（加工硬化是指隨著冷變形程度的增加，金屬材料強(qiáng)度和硬度指標(biāo)都有所提高，但塑性、韌性有所下降）程度越高，越不易斷屑，不易獲得好的切面質(zhì)量。有些早期含鋅量較高的黃銅雕母，因其加工硬化程度較高且不易斷屑，會(huì)出現(xiàn)切面光滑度及平整度較差的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象很容易使人們認(rèn)為是鑄造導(dǎo)致的錯(cuò)覺。所以通過肉眼觀察區(qū)別銅材是鑄造還是鍛造時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤判情況。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代已經(jīng)出現(xiàn)了種類繁多的金屬檢測(cè)儀器（包括無(wú)損金屬檢測(cè)儀），用這些儀器可以檢測(cè)出雕母的合金成分和質(zhì)地。例如，用X射線熒光光譜無(wú)損金屬檢測(cè)儀可以直接檢測(cè)出銅材的合金成分;用超聲波或X光做探傷檢測(cè)可以了解銅材質(zhì)地。因?yàn)榈衲搞~材是用冷鍛加工法制作而成，所以銅材內(nèi)部晶粒細(xì)密，沒有夾雜物或收縮氣孔，而鑄造錢幣的銅材內(nèi)部晶粒大，緊密度不夠，有夾雜物或收縮氣孔。

綜上，通過金屬檢測(cè)儀器檢測(cè)可以了解雕母銅材的合金元素種類及比例和制作方法。用肉眼觀察區(qū)別雕母時(shí)，是無(wú)法準(zhǔn)確觀察出錢幣的金屬合金元素成分、比例及質(zhì)地的。

8 結(jié)論

總而言之，鮑康所說的雕母“精銅”是指為制作雕母用銅、鋅、鉛等為主要合金元素按比例專門精煉的一種優(yōu)質(zhì)銅材，這種銅材具有良好的光滑性、冷塑性和易切削性，其材質(zhì)屬于單相鉛黃銅中的一類。用這種銅材制作的錢幣模型可以具備雕母應(yīng)有的所有功能和特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鮑康.大錢圖錄[M].北京：北京大學(xué)出版社，1989.