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铸剑的基本方法是铸造,铸造一件剑大体上有五道工序。

(一)制范即制作供浇铸用的型范。剑范多用泥塑造,然后放入窑中经火烘干,再加修整,质地似陶,故称泥范或陶范。制范以铜剑的器形设计为依据,而铜剑器形是否能够达到设计要求,规整而谐调、匀称而美观,则决定于制范是否精细。制范还要为以后的装饰打下基础,如剑体上铸出的花纹和名文,都必须预先在剑范的内壁上刻镂出阴阳相反的纹路。实际上,铜剑装饰的第一步是范型上进行的。

(二)调剂铸剑的材料是青铜,青铜是铜和锡或铜和锡、铅的合金。剂即剂量,指青铜合金中各成分的比例,古时写作“齐”。熔炼青铜之前,须根据合理的配比规律,对铜、锡或铜、锡、铅等原料进行调配,称作调剂。这是决定铜剑性能的关键环节。在一定范围内,青铜中含锡量提高,能够相应提高合金的硬度和强度;但含锡量超过合量的界限,就会使青铜合金变得非常脆弱,易于断折。在青铜合金中加入少量的铅,可调节金属的铸造和加工性能,但铅含量过高,也会降低合金的硬度和强度。因此,只有按照合理的比例对各成分进行调配,才能得到适于充作剑材的既坚且韧的青铜。

对于铜剑合金的成分配比,春秋战国之际已经认识到了其中的规律。《考工记·攻金之工》所记“金有六齐”,标明了六类铜器的成分比例,其中第四类为:大刃即剑;叁分其金而锡居一,指青铜合金作四等分,铜(金)占三分(百分之七十五),锡占一分(百分之二十五)。

近年来,冶金史研究者陆续分析检测了一些春秋晚期和战时期的中原铜剑实,发现其合金成分中,铜的含量与“大刃之齐”很接近,大致在百分之七十五上下;但锡的含量相差较多,实际含量只有百分之十六左右,较高的也只有百分之二十多一些。这种差别可能因为,《考工记》“六齐”只标明了青铜合金中最主要的两种万分——铜和锡,而铜实物中常含有少量铅及其他一些元素(铁、锌等),因之,六齐的铜锡配比法大概是一般性地代表了青铜合金中铜和其他非铜元素的比例,如此,则青铜剑实际成分中其他非铜元素的总量也就大致接近百分之二十五了。

撇开文献和实物的上述差别不管,有两点是明确的。一是《考工记》关于“大刃之齐”的记载说明在春秋战国之际,中原匠师对于铜剑合金万分的配比规律已经有所认识,有所总结,并以之指导铸剑;二是铜百分之七十五上下和锡百分之十六左右的实际合金比例是合理的,一些研究者对如此配比的铜剑作了机械性能和硬度试验,证明其具有很好的强度和硬度。

古人铸剑既无先进的熔炼设备、纯洁的原材料,又无精确的测试手段,匠师们在这种情况睛经过长期实践,摸索总结出了青铜合金的配比规律,并具有很强的规律,铸出的铜剑的合金比便也会不尽相同,而呈现在配比常数上下浮动的现象。

(三)熔炼原料调配停当后,将之装入坩锅炼。熔炼的目的是将铜、锡、铅等原料熔液体,同时也进一步去除原料中含有的杂质,如附着于原料上的木炭,以及原料中含有的氧化物、硫化物和铁等其他金属元素,使合金精纯。

熔炼的关键是观察火候,判断是否熔炼成熟。《考工记》对此有较详记述:

凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黑浊气是原料上附着的木炭、树枝等碳氢化合物燃烧产生的。黄白气主要是熔点低的锡先熔化而产生的,同时,原料中含有的氧化物,、硫化物和其他元素挥发出来也形成不同颜色的烟气;黄白之气竭,青白次之;温度升高,铜熔化的青焰色有几分混入,故现青白气;青白之气竭,青气次之;温度再高,铜全熔化,铜量大于锡量度,一进只有青气了。而且,焰色纯净,表明原料中的杂质太多气化跑掉了,剩下残渣可予以去除;然后可铸也。销炼成熟,可以浇铸了。

上述次序,也是古代匠师长期实践的经验总结,后来人们用“炉火纯青”喻功夫纯熟,就源于这里。

为了提高青铜合金的质量,工匠们还对铜锡进行多次熔炼,以进一步去除杂质。《考工记·栗氏》所记“改煎金锡”,就是指更番,重复煎炼。

(四)浇铸将熔炼成熟的青铜液体浇灌入剑范,俟其冷却、凝固,铜剑就成形了。

(五)铸后加工范铸出来的铜剑仅是一个坯件,表面精糙,故卸去铸范后,还须进行如下的修治加工:

——刮削琢磨,使其表面平整光滑;

——装饰,如在铸成的花纹沟槽中镶嵌琉璃、绿松石,或嵌错红铜丝、金丝、银丝,甚至进一步在器表刻镂花纹。嵌错是当时很常见的装饰工艺,它是在铜器表面铸出或刻镂出花纹,再嵌以金、银、铜丝(或片),用错石将表面磨光,即显出色彩鲜明、线条清晰的生动形象;

——装置附件,配齐剑具;

——砥砺开刃。

这样,铜剑的制作就最终完成了。但在使用过程中,剑器还要时常修治砥砺,故当时可能有一类工匠专门从事这项工作。汉代称这类工匠为“削厉(砺)工”,其技艺又称“洒削”之技。削砺就是刮削砥砺的意思;洒削,指磨刀以水洒之,泛指修治刀剑。

西汉景帝时,大臣袁盎被刺,尸体上弃有凶器,是一柄新修治过的剑,官府就在长安的削砺工中访查,一工匠说:这把剑是梁王的某位郎官来修治的。由此便查出了主使人梁孝王。

综上所述,我们可以用战国晚期大学者荀子的一段话来概括铸造铜剑的整个过程:

刑(型)范正,金锡美,工冶巧,火齐(剂)得,剖刑而莫邪已。然而不剥脱,不砥厉,则不可以断绳;剥脱之,砥厉之,则劙盘盂,刎牛马忽然耳。

战国相剑术士曾说:白所以为坚也,黄所以为牣(韧)也,黄白杂则坚且牣,良剑也。

这种精良之剑也就是我们今天所说的复合剑。战国时期,铜剑应用臻于极盛。在此背景下,铸剑术不断发展进步,出现了一些科学先进的工艺,取得了杰出的成就,其中尤以铸造复合剑的技术最为突出。

所谓复合剑,是指剑脊和剑刃用不同成分配比的青铜合金分别浇铸的青铜剑。其剑脊采用含锡量较低的青铜合金,韧性强,不易断折;剑刃采用含锡量较高的青铜合金,硬度高,特别锋利。因而刚柔相济,是古代铜剑的精品。其铸造方法也与普通铜剑有别。普通剑之剑身系一次浇铸完毕,复合剑则是二次浇铸:先以专门的剑脊范浇铸剑脊,在剑脊两侧预留出嵌合的沟槽;再把铸成的剑脊置于另一范中浇铸剑刃,剑刃和剑脊相嵌合构成整剑。

从冶金史研究者检测的一些复合剑实物得知,其剑脊的含铜量要高于一般铜剑,含锡量则低于一般铜剑;刃部的情况相反,含铜量低于一般铜剑,含锡量高于一般铜剑。如果单以脊部或刃部的材料制作整剑,势必过于柔软或过于刚脆,但以之分别制作剑脊和剑刃,就获得了超过一般铜剑的更为优秀的性能。这是创造性地运用青铜合金成分配比规律的高超工艺,体现了古代匠师对铜剑合金成分比例的控制达到了极高境界。

复合剑的脊部含铜多,故呈**;刃部含锡多,故泛白色。剑脊和剑刃判然异色,正如相剑术士所言,所以有人称之为“两色剑”。又由于这种剑表面看起来,剑脊像是镶嵌上去的,故也有人称之为“铜镶剑”或“插心剑”,这些都不是科学的名称。

玛瑙容器的制作过程有哪些步骤?

一.出土陶器文物损坏的原因

中国制陶工艺起源可以追溯到一万年前的江西万年县仙人洞等遗址,以后随着制陶原料的选择、成型技术和烧制工艺的不断改进,陶器的品种数量不断增多,出土陶器文物逐渐成为中国早期文明创新发展过程中最重要的历史见证之一。广东省在20世纪50年代以来发现新石器时代遗址近千处[2],其中出土陶质文物的器形、几何印纹和纹饰的演变为研究岭南人文历史、社会发展、宗教文化、民风民俗等历史问题提供了丰富的实物资料。然而,由于各种自然和人为因素影响,陶器在出土时就可能出现不同程度的破裂、酥粉、纹饰残缺不全等情况。因此如何保护出土古陶,防止遗失更多的古代信息,并使它们世代流传,是摆在我们面前一个严峻的课题。本文拟分析陶瓷从出土到收藏的整个过程中可能遇到的物理、化学损害,在此基础上,提出相应的保护措施,希望能对文物保护工作者和考古工作者起到借鉴和参考的作用。

一.出土陶器文物损坏的原因

广东出土陶器的种类繁多,依其质地可分为细泥陶和夹砂陶[3],这些陶器都是由粘土烧制而成。粘土不是普通的土壤,实质上是岩石风化的产物,是由多种硅酸盐矿物按一定比例组成的。一般认为先民们是利用河流自然陶洗、沉淀出的粘土来制作陶器的。下表列出的是广东饶平出土部分陶器的化学组成。

广东饶平出土陶胎化学成份表

成份(%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5 灼减 总量

样品1 67.30 26.04 2.88 1.91 0.23 0.16 0.66 0.04 0.01 0.08 1.44 100.75

样品2 67.77 26.22 2.90 1.92 0.23 0.16 0.66 0.04 0.01 0.08 1.44 99.99

陶器的烧成温度较低,一般在1000℃以下,在此温度范围内粘土中有机质被氧化,生成二氧化碳气体逸出,其余成分基本保持不变。因此,陶器的结构不致密,孔隙大,易遭受机械损伤。埋藏环境的污染还可能造成陶器表面污物的积累和外观的改变。一般说来,造成古陶器损坏的原因可分为物理损坏和化学损坏。

1.物理损坏

陶器本身质地脆弱、易碎,物理损害难以避免。操作中的人为损害、霜害、可溶性盐溶蚀以及不当的保护处理都属于物理损害,这种损害表现为表面磨损、裂缝、碎片、表面脱落和胎体的彻底碎裂等。损害分类具体有如下几种:

a.磨擦、冲击损害

古陶从考古工地出土后,表面附有厚厚的污垢和沉积膜,在文物修复过程中,利用各种工具清除表面附着物,都会带来冲击损害。由于质地脆弱,曾经使用过的古陶或多或少也会带有划痕和破损,即使在博物馆环境存放,在移送、包装、库存的过程中也都会发生破损的情况。

b. 可溶盐的损害

温度和相对湿度决定结晶盐的破坏程度。容易产生破坏的可溶性盐有:氯化物、硝酸盐、磷酸盐等.玻璃化程度不高的陶器,孔隙较多,盐分随着水进入陶器,容易发生此类危害。陶器内存在可溶盐时,在埋藏或出土保存过程中,如果温度和湿度发生变化,可溶性盐就会结晶析出,对古陶的表面产生破坏,如果反复多次,危害将更加严重。

c.冰霜的危害

玻璃化程度不高的陶器因胎体多孔,容易吸附较多的水份。低温条件下,吸附的水容易结霜膨胀,产生破坏性应力,如果结霜现象反复发生,就会促进陶器表面酥粉发生。

2. 化学损害

a. 水的危害

对于烧成温度较低的陶器,如600℃ 左右,当其处于潮湿环境下或充满地下水的墓葬内,将受到水的浸蚀。 陶器胎体的某些成分会发生水解,使胎体疏松、强度降低,严重时,胎体甚至会发生变形。

b.酸、碱腐蚀酸性物质进入陶器,在潮湿状况下形成的酸性溶液会促进陶器表面硬壳层的形成,使表面失去光泽。硅酸盐矿物则更易被碱腐蚀,在碱性条件下更易损害。

c.表层硬壳的危害

埋藏条件下,陶器表面常常会沉积一层固结物,即所谓“表层硬壳”。这些硬壳的成分一般有三类:硅质(硅酸盐)、石灰质(碳酸岩)和石膏质(硫酸盐)。陶器因疏松多孔,有时这种表层沉积物可深入其内层,这时,就很难将其彻底清除。三类硬壳中,硅质类硬壳较难清除。寒带和温带地区,硅酸盐在水中的溶解度很小,但热带地区,其溶解度要大些,故相对而言,热带地区出土陶器表层常有硅质类硬壳。此外,若埋藏环境中铁含量较高,陶器表层则可能沉积铁质化合物。若陶土富含石灰石、方解石等碳酸钙矿物,则在烧成过程中,陶土中碳酸钙分解释放二氧化碳后,留下的氧化钙将吸收水分,使体积膨胀,其所产生的内应力可使陶器破碎。陶土中富含石膏质物质也会产生类似破坏效果。而二氧化碳的释放又可使陶器的孔隙率增大,导致胎体疏松,强度降低,与此同时,埋藏环境的有害杂质随水份又可乘隙而入,导致化学损害。

d.陶器制作过程中许多不利因素也容易造成陶器的损坏

这些因素主要包括以下几点:不合理的结构设计,无意或不恰当的烧制过程,掺杂物不均匀和温度骤变造成的破损;胚体干燥程度不够,在烧制时体内形成过多的蒸汽,而冷却时间不够造成破坏;掺杂石英过多和升温过快时,石英的体积突变会造成陶体破裂。这些损害有时极为细微不易被发觉,但迟早会表现出来⑷。原始瓷器覆有釉层,由于质地迥异,釉比胎体的膨胀系数大,收缩不同步,也会引起表面和内部胎体的分离。

二.现场保护方法现场保护是指在文物出土过程中采用的各种保护措施,它消除或减少对文物安全有破坏作用的因素,使文物在进入考古历史研究与博物馆展出收藏前的第一步就得到有效的保护,并将损害减少到最低限度,并为文物的室内修复与保护提供有利条件。现场保护具体包括以下几方面:

1.陶器提取时的保护

出土文物的提取是一门专业性较强的技术工作。从事现场发掘的考古工作者一般都受过严格的训练,许多人还在实践中积累了丰富的经验与技巧,文物保护人员应该认真向他们学习。在此仅介绍文物现场保护的若干基本原则。

a. 陶器提取

发掘时周围的土应清理到可以将文物安全取出的程度。文物出土时,切忌生拉硬拽,需知文物经过多年的地下埋藏和土壤中的不断腐蚀,其质地通常已明显改变,远不如埋葬前那样坚实。虽然可能看起来很完好,其实是很脆弱的。特别是低温烧制的陶器,其被潮湿的泥土包裹时是十分脆弱易碎的。清理陶器过程中,必须使用木质工具和毛刷,不得使用金属质工具,否则,极易划伤或损害这些刚出土的陶器。此外,应尽量避免划、擦、扫或水中浸泡,以防止损坏其精细的装饰和彩绘。再有,陶器口沿等突出部位较之其它部位更易破损,因此,清理时,应特别小心谨慎。

b. 陶器加固

对较为脆弱或易开裂的陶器应先加固,后提取,直接提取或放弃提取都是不妥的。利用陶器的多孔性,借助渗透作用,使加固剂渗入陶器内部聚合,可达到加固陶器的目的。常用的加固剂有聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯等。

加固材料的选择和加固步骤,应基于以下几点原则:

①加固材料的加固强度和重复操作性(可逆性)良好,如环氧树脂、硅烷、硅氧烷等可逆性差,而B-72类丙烯酸树脂、醋酸乙烯酯等易溶于甲苯和丙酮中,即可逆性好,故较为适合。

②材料应具有良好的渗透性,因此其浓度不宜过大。

③尽量选择无色透明、加固后无眩光的材料,以免影响陶器的外观。

④需根据陶器出土时的特点,选择相应加固材料,如陶器含水量大时,多数材料皆不适合,唯异氰酸盐或酯等较为适合。国外一般采用Paraloid B-72树脂溶液,它是一种丙烯酸共聚树脂,适用于加固较干燥的文物。而Rhoplex AC33是一种可在水中分散形成乳液的丙烯酸树脂,适用于加固潮湿的脆弱文物[5]。

⑤需根据具体保存环境,选择相应加固材料,如环境温度高于常温时,不宜选用玻璃化温度接近环境温度的加固材料,否则可能会影响加固效果。

⑥不能影响陶器保护的进一步处理。例如,对脆弱陶器的加固,可用涤纶网先行加固,然后作除盐处理,再进行渗透加固。

⑦认真考虑可操作性。例如,采用硅烷和硅氧烷加固时,因毒性较大,一定要有相应的防护措施。建议采用滴管和针管注射等方法作渗透加固。

此外,我国传统的文物提取方法中也有较好的加固方法,应将其充分利用起来。 瓷器的加固具体做法是:将被加固的瓷器放在一个容器中,加入蒸馏水浸没,然后加入加固剂乳液。乳液的浓度由稀到浓隔日增加,若干天后将瓷器取出,擦去表面多余溶液,阴干。陶器的加固做法与瓷器类似。只是因为陶器的胎质较瓷器疏松脆弱,建议多用丙酮、乙醇等挥发溶剂来代替水,加快渗透速度,减少浸泡时间。加固剂一般选用5%-15%的聚醋酸乙烯酯乙醇或丙酮溶液,通常只需三、四个小时就可以完成。因为溶液挥发快,所以陶器从溶液中取出后,要立即用滤纸将表面溶液擦干,以防聚醋酸乙烯酯在陶器表面聚合,影响其外观。陶器表面若已酥粉化,可以用5%可溶性尼龙酒精溶液多次涂抹,先进行表面加固,然后再进行渗透加固。

c. 陶器清洗

陶器提取出来以后的清理工作同样要小心谨慎,特别要注意其表面是否有彩绘、刻痕以及纺织品或纺织品的印痕等,千万不要因急于观看其细部特征,而冒然采用一些不当办法来除垢去污。一般说来,陶瓷、砖瓦出土后,先经水洗除去其表面的大部分泥土和污垢,对于一时难以洗净的污垢,拟先浸泡一段时间,再刷洗。彩绘陶器的处理要特别注意,因为彩绘颜料大多是矿物质,靠动植物胶粘在陶器上,经地下水长期浸泡后,原本就不强的粘接力将益发微弱,若用水冲,彩绘必将遭受严重损坏。通常只能用小竹片耐心地轻轻剔除其表面泥土。倘若这样也会损害彩绘或有其它难以解决的修复、保护问题,建议送到修复、保护实验室请修复专家处理,也可请修复专家到工地现场处理。顺便指出的是,若发现陶器表面粘有纺织品或残留纺织品印痕时,也不能用水冲洗。此外,若发现陶器内底有残留物时,应妥善保存,因为通过残留物分析,可望提供有关古代人类的食谱或陶器用途的信息。

d. 陶器粘接

陶器粘接工序通常需在清洗、加固之后,未进行前道工序的已粘接文物在修复时必须重新打开,容易造成文物破坏,因此不宜在考古发掘现场进行。况且刚出土陶器因内部潮湿而难以粘牢,即使一时似乎已粘接,俟水分挥发后仍可能使陶器产生内应力而再次破裂或粉碎。一般说来,陶器经清洗、加固,并完全干燥后,选用可逆的胶粘剂进行粘接。值得强调的是,万不得已,不应使用难溶粘接剂粘接陶器,即便选用可逆的胶粘剂,其用量也要尽可能少。

2.环境因素对出土陶器的影响及解决方案

a.温、湿度

温度变化除导致陶器的收缩与膨胀外,尚可引起湿度的变化。湿度变化对陶器保护的影响很大。不难理解,陶器由高湿度地下环境出土至低湿度大气环境的过程中,其所含水分将向外扩散,直至与外部环境平衡。如果这一过程太快,以致陶器内部水分来不及向外层扩散,那么,将出现陶器内层体积不变,其外层因干燥而收缩的结果。这种内外层的收缩不同,势必导致质地较弱陶器的开裂和破碎。不仅如此,环境湿度的减小还可引起陶器内部可溶性盐的重结晶,且水分挥发快时盐分在内部结晶,挥发慢时在外层结晶,无论哪种情况,这种盐的重结晶都会增大陶器的内应力,降低其机械强度,甚至使之酥解开裂。

b.光线

光线作用主要表现在紫外线对文物的损伤,尤其是陶器的彩绘,紫外线易与其发生光氧化作用,使之产生褪色、变色等现象。防止紫外线损伤的主要方法是:在发掘文物的过程中,尽量避免强太阳光的直射,观察研究陶器时也尽量不要使用产生紫外线的光源。

c.文物埋藏小环境的相关样品采集

文物埋藏的小环境,如土壤成分、可溶盐含量、水的pH值、矿化度等,与文物埋藏过程中的损坏机理密切相关。采集上述与文物埋藏小环境相关的样品,并在适当时候进行测试分析,其结果可为该处出土文物的保护方案的选择提供借鉴。

三.考古与文物保护的合作:

文物保护是一个对文物自始至终的照顾过程,从文物的获得(考古发掘、征集)、修复、入藏、展览、研究,这种照顾就不能停止,而文物的发掘作为文物成为科学研究和艺术欣赏的对象的起始阶段,自然成为文物保护的一个重要阶段,其重要性已论述过,其实践也已产生良好效果。世界发达国家的文物保护工作之所以取得大量重要成果,其中一条经验就是,文物保护专家十分关心考古发掘过程的文物保护工作,他们和考古学家一起,参与考古发掘过程,为探索人类历史,保护人类的文明成果共同努力,使许许多多文物在出土过程中就得到了良好的保护。在我国,考古学家常常向文物保护专家提出各种问题,而文物保护专家由于对考古现场缺乏具体的了解,故而难以给考古学家满意的解答。往往许多文物送到修复室时已“病入膏肓”,失去了最佳的保护时机,此时此景,文物保护专家的痛惜之情是难以言表的。庆幸的是,目前这种状况已有所改进,但尚不普遍。考古学家和文物保护专家需要不断加强合作,举办各种文物保护(特别是考古发掘现场的文物保护)的专题研究,使文物保护专家参与考古发掘过程形成制度,这样,不仅使文物在发掘之初就能得到妥善的保护,而且可望拓宽考古研究的现代科技含量,促进考古学和文物保护学的创新发展。

玛瑙坚硬耐磨,琢治难度比一般的玉要大得多,但制作过程是一样的,大体有选料、开料、琢治和抛光四个步骤。 第一是选料。首先要判断是否为真玛瑙,古人对玛瑙的辨认是根据玛瑙的颜色、质地包括手感来判定的,经验是很重要的因素之一。另外,据文献记载也有用火烧等方法来鉴别的。第二是开料。现将玛瑙胚切割成大型,然后根据需要再次切割,或琢成圆雕,或琢成容器。开料工具应是片状的锯,切割时需加水和金刚砂。第三是琢治成完整的器形。砣具、管钻和桯钻等仍是唐代是主要的琢玉工具。有些器物成型的工艺比较复杂,如镶金兽首玛瑙杯,要经过多次钻孔切割才能成大型,羚羊角为镂空的圆雕并接在杯口,其制作必然要经过多种工艺才能完成,杯腔空间要经过多次钻孔才能将其掏空。最后一道工序是抛光,就是用兽皮或木竹片对器体进行多次打磨,直至到光洁细腻的效果。

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