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青铜器里含有多少种元素以及青铜器是绿色的原因

发表时间:2019-10-18 09:49

  青铜是人类历史上一项伟大发明,它是红铜和锡、铅的合金,也是金属治铸史上最早的合金。


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  古代青铜器的器型雄伟、纹饰瑰丽,在数千年悠久的岁月中积淀了深厚的文化内涵,集极高的文物价值与艺术价值于一身。

  随着收藏市场的火爆,近年来国内青铜器的价格一路狂涨,过去曾被走私出境的青铜器正在源源不断地回流。

  但另一方面,由于其仿造所需的生产条件以及工艺并不复杂,所以仿古铜器成为一种获取高收益的手段,诸如移植、拼接等仿造新工艺也层出不穷,令藏家防不胜防。

  仿古铜器数量之多也让人叹为观止,无论古玩店铺还是小地摊几乎只要有古董的地方都能见到高仿铜器。


  因此,有人开玩笑说,如果将泛滥到古董市场与藏家手中的假青铜器收集起来,足以制造两艘青铜航空母舰。

  铜锈是历史的产物

  青铜器是人们将铅、锡、铜等矿石等原料经过熔炼氧化后,将其所形成的集合体还原提炼出纯度较高的铅、锡、铜,再根据需要按一定比例配在一起铸造而成的。


  在其形成后所经历的复杂环境中,各种金属被重新氧化而成了类似铜矿石的盐类。从这个意义上讲,这个变化过程是一个“轮回”的过程。

  具体而言,铜锈大多都是由组成青铜器的金属铜、锡、铅等金属成分与周围环境中的其他元素经过复杂的化学反应而生成铜的各种盐类,颜色多以绿、蓝为主。

  存世时间短、保存较完好的铜器表面锈蚀较轻,一般会有如“黑漆古”或“水银皮”等氧化膜层,这些层膜同样是铜器的组成物质被氧化、溶解或侵蚀后富集、沉淀而成。例如内蒙古、新疆等沙漠中出土的铜器多数都有“水银沁”或“黑漆古”等漂亮的皮壳。

  铜锈产生的状况随着周围环境的变化而变化,当湿度大、温度高时,铜器表面的化学反应程度相对剧烈,生成的金属氧化物也相对多些,这一时期是铜锈的生长期。

  相反当干燥、寒冷时,铜锈的产生速度变缓甚至停止,生成的金属氧化物也减少,这称之为铜锈的休眠期。

  生长期、休眠期并不是的,而是在不断交替。生长期到来时,新的化学反应在以前的生成物、铜锈的孔隙中发生,铜锈的多孔性越来越低,锈蚀之间也时常有反应发生。

  这些致使古铜器表面的古锈蚀不但量多,且密度、硬度都很大,成分复杂、颜色丰富,有的锈蚀就像璀璨夺目、五彩斑斓的宝石。


  此外锈蚀的产生也受地域的影响,这与不同地区的温度、湿度以及土壤中的各种酸、碱、盐的含量有关系。

  例如,我国南方出土的铜器锈蚀的程度较北方的严重,人们常将南方地区出土的锈蚀较重的青铜器称为“水坑货”。

  古锈蚀在形成的过程中,不可避免地会经受复杂环境中各种物理的、化学的作用,如:污染、风化等,在这些作用的长期交替作用下古铜器会形成一种独特的风貌。

  这些相对稳定的锈蚀是铜器数千年与环境相互影响、相互妥协的历史产物,呈现出和谐的自然美,也是其饱经沧桑的象征。


  它们不仅能反映出铜器的原料组成,还记录着铜器与环境“相处”的漫长岁月中的各种信息。

  从这一层面出发,我们可以通过对锈蚀的分布,形态、颜色、光泽等等来判断铜器的真伪。


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  青铜器为什么是绿色的

  自1988年完成修复以来从没有“迈”出过博物馆大门的“秦陵一号铜车马”,近日被送到了上海世博园区的中国国家馆,中外游客可以在参观世博会的同时,欣赏这一“青铜之冠”的风采。

  有同学问我,铜车马的车身泛着幽幽的青光,而马身上却还遍布着黄褐色的锈迹,回想起来,曾侯乙墓的编钟好像是青绿色的,但是著名的四羊方尊又好像是黑色的,都是青铜器,为什么颜色有这么大的差别呢?所谓青铜器,不应该是青绿色的吗?

  其实要弄清楚这个问题,先要知道青铜器发展的历史和制作方法。

  我国中原地区的青铜时代约始于公元前21世纪,怎么样才能制作出精美的青铜器呢?战国文献《荀子·强国》认为,这需要“刑(型)范正,金锡美,工冶巧,火齐得”,陶、冶、铸,一个都不能出错。

  而用什么原料来冶炼青铜呢?先秦手工艺专著《考工记》说“金有六齐,六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;

  五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐;金锡半,谓之鉴燧之齐”,这段话说明早在战国时期,古人已掌握了青铜器的使用性能与铜、锡配比的关系:纯铜制成的器物太软、易弯曲,如果把锡与铜熔炼制成铜锡合金,就可提高铜器的硬度。

  另外,铅的加入则可增加青铜熔液的流动性和冲型性能,也就是说,铸造出来的青铜器纹饰会更加细腻,所以古代青铜器主要指铜与锡、铅的合金,而不同合金组成的青铜器除具有不同的机械性能外,还具有不同的颜色。

  接下来,我们再来了解“颜色”是怎么回事。非发光物体的颜色,是物体反射光在正常人眼里引起的色觉反映,与其反射的光波波长相对应。而物体反射何种波长的光是由物体结构、相的组成、表面状况所决定的。

  比如为什么纯铜的颜色是红色的呢?因为它对约700纳米波长有较高的反射率,而这种反射率在人的眼中就呈现为橙红色。同样,锡呈银白色、铅呈带蓝色的银白色。

  而铜、锡和铅等元素组成的青铜合金的颜色与金属单质的颜色不同。基于类似的化学性质,铅和锡可以无限互溶,铅锡合金的颜色基本保持不变,为银白色,但若被锈蚀以后会呈灰白色,如甘肃张家川马家塬墓地出土铅锡合金铸成的人像。


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  铅在青铜器中不与铜锡合金互溶,呈颗粒状存在,可在一定程度上影响青铜器的色泽。在更大的程度上,青铜器的颜色主要由锡在铜中含量的多少来决定的。