淺析黃銅雕母的合金成分

巴達拉

摘 要：文章通過研究清代錢幣收藏家鮑康描述的雕母“精銅”的部分內容，對雕母銅材的合金成分進行了分析并得出結論—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，但是不同時期或不同制作方冶煉的“精銅”的合金種類和比例會有所不同。文章還根據雕母銅材成分及質地分析了用金屬檢測儀器鑒別雕母的方法。

關鍵詞：雕母;精銅;單相鉛黃銅;光滑性;冷塑性;易切削性;金屬檢測儀

據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 金屬合金比例對銅材性能的影響分析

根據《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 微量元素和雜質對銅材性能的影響分析

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

綜上，我們得出結論：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會影響銅材的性能。

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《大錢圖錄》記載，雕母應具備印范不掛沙的特點。雕母表面如果有刀痕的話，是需要去除掉的，這是因為雕母表面如果有刀痕的話，表面會變得粗糙，而表面粗糙的錢幣模型在印范時最容易出現掛沙現象。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，雕母在印范時并不僅僅是把刀痕去除掉就可以避免掛沙。因為錢幣模型表面與砂箱中的砂面不是簡單接觸，印范時需要使錢幣表面的凸出面完全嵌入砂型中才能形成規整立體的型腔。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應的砂粒在舂擊錢幣模型或砂型產生的強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錢幣模型表面和砂箱中與其對應的砂面受強大外力擠壓下會出現粘連現象（很多物體的粘連是需要施加外力的，說明外力會增加物體粘連的概率，所受的外力越大粘連的概率就越大），并在拔模時出現掛沙現象。尤其錢幣模型正反凸出面在印范時更容易掛沙。因為印范時錢幣模型正反凸出面先受到強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應砂面，所以印范時錢幣模型正反凸出面受外力最大、最容易出現粘連掛沙現象。也就是說出現印范掛沙的原因還與外力擠壓錢幣模型和砂面有關，錢幣模型和與其對應的砂面受外力擠壓越大越容易粘連，就越容易出現掛沙現象。

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質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稱，對于“鍛造”的真正含義也就再無人去考證。另外，為了區分鍛造方法的種類，出現了熱鍛、溫鍛和冷鍛等說法，但按含義理解，熱鍛、溫鍛、冷鍛等詞其實是矛盾詞匯，古代必定不會出現這種說法。

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《考工記》記載，不同銅材的堅硬度差別是很大的。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，很容易出現敗筆等意外情況。如果要把有規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。因制作原因導致錢體表面出現不光滑，也會引起印范掛沙現象。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

制作雕母時需要錢體上雕刻規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

我國在明代中期開始已經使用黃銅制作錢幣，當時對紫銅、青銅、白銅和黃銅等銅材的合金成分、性能及冶煉技術等已經有了較好的掌握。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，其光滑度在古時技術較為落后的情況下依然可以達到金屬鏡面（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出現斷裂破損情況。而在黃銅中根據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存在，而是多種金屬元素和雜質共生的，又因不同合金元素或不同合金元素比例都會影響銅材性能。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影響銅材的性能。例如，雜質或有些微量元素會升高雕母銅材的硬度，增加雕刻難度，影響錢文的立體規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生改變，需要精心提煉，需要盡量去除有害合金元素和雜質。

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，應選用一種去除了有害合金元素和雜質的，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

我國從明代中期開始已經具備了冶煉多種黃銅的條件，且根據已發現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”應屬于黃銅的一種。

鮑康描述的雕母是“鑿成”的。根據雕母的制作并非鑄造且圓形錢體需要變形成型，結合“鑿”的其中一個含義是“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形容雕母的銅材看上去金光錚亮。之所以出現金光錚亮的原因并不是雕母銅材中含有發亮的合金元素造成的，而是因為制作雕母圓形錢體時使用了冷鍛加工法，這種方法會改變金屬的物理性質，使銅材中的晶粒細化，質地變得緊密，導致金屬表面光滑。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，而因雕母規整光滑的立體文字的雕刻難度很大。結合古人對鉛元素的性能已非常熟悉，為了減少雕刻難度，必定會在“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“精銅”的字義理解是去除了有害合金元素和雜質的精煉銅材（普通流通幣因鑄造量大，對銅材合金成分又沒有嚴格要求。所以，普通流通幣的銅材中會含有鎘、鈷等微量元素或雜質）。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，古人制作雕母時會選擇鮑康所指的“精銅”。

6 雕母“精銅”合金成分的演變分析

雕母的發展史其實就是不斷提高雕母表面光滑度和銅材易切削性的過程。隨著黃銅冶煉技術的不斷提高，人們對更多合金元素的性能有了了解，為了進一步提高雕母表面和切面的光滑度及銅材的易切削性，會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”是在制作雕母的發展過程中以銅、鋅、鉛等合金元素為基礎，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”應具備的良好光滑性、冷塑性和易切削性的特質始終沒變。其材質也基本保持了以銅、鋅、鉛等為主要合金元素、按比例合成的精煉銅材。當然，“精銅”中銅、鋅、鉛等合金元素的比例會有所差異。這主要是因為古代冶煉“精銅”時，是先將合金元素比例調配好再冶煉的。然而，在冶煉的過程中會有部分合金元素出現蒸發或損失等情況，導致合金比例出現浮動。而且在古代沒有檢測銅材成分的方法，無法精準把握雕母銅材的合金比例，尤其人們對金屬合金性能的認知是循序漸進的過程。雕母銅材的合金比例和合金種類會不斷發生變化。所以，不同時期或不同制作方冶煉的銅材合金種類和比例都會有所不同。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”合金成分的檢測及鑒別分析

由于過去沒有金屬檢測儀器，人們無法了解雕母合金元素和銅材質地，在鑒別雕母時主要靠肉眼觀察分析銅材質地。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，但是對于一枚歷經幾百年的雕母而言，其表面已經出現了很多磨損、磕碰、銹蝕等情況。由于人們對金光錚亮的認知程度不同，對“金光錚亮”的定義標準也不同，很難根據“金光錚亮”這個形容詞來確定銅材質地。況且，根據單相黃銅性能，其含鋅量越高塑性也越大，冷鍛加工后切削難度也就越大。這是因為金屬塑性越大，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，金屬材料強度和硬度指標都有所提高，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，會出現切面光滑度及平整度較差的現象，這種現象很容易使人們認為是鑄造導致的錯覺。所以通過肉眼觀察區別銅材是鑄造還是鍛造時會出現誤判情況。

隨著科技的發展，現代已經出現了種類繁多的金屬檢測儀器（包括無損金屬檢測儀），用這些儀器可以檢測出雕母的合金成分和質地。例如，用X射線熒光光譜無損金屬檢測儀可以直接檢測出銅材的合金成分;用超聲波或X光做探傷檢測可以了解銅材質地。因為雕母銅材是用冷鍛加工法制作而成，所以銅材內部晶粒細密，沒有夾雜物或收縮氣孔，而鑄造錢幣的銅材內部晶粒大，緊密度不夠，有夾雜物或收縮氣孔。

綜上，通過金屬檢測儀器檢測可以了解雕母銅材的合金元素種類及比例和制作方法。用肉眼觀察區別雕母時，是無法準確觀察出錢幣的金屬合金元素成分、比例及質地的。

8 結論

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質銅材，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有的所有功能和特點。

參考文獻

[1]鮑康.大錢圖錄[M].北京：北京大學出版社，1989.