河南收藏家如何破解千年铜镜不锈之谜

中国青铜文文震惊界,近年来,铜镜艺术备受关注,除了它那精美的铸帛工艺和纹饰的文化意蕴令人赞美之外,对于深埋地下数千年后,至今仍不锈蚀,着实是个不解之谜,古人是用什么手段防锈的呢?同样是古铜镜,何以又有黑色(墨漆古)和银色(水银古)之分呢?在文博界,青铜器上的锈斑被称之为无法“治愈”的“癌症锈”,甚至有人认为,锈斑是世界重大的“世界性难题”。

李怀通从《大百科全书化学券》中揭开了谜团
河南古铜镜收藏家李怀通,在二十多年的收藏、研究中发现,古铜镜不锈与青铜器的“癌症锈”病的原因相同,只因一种金属元素——锡,可谓“成也萧何,败也萧何。”
古人的烧铸铜镜离不开锡
《淮南子·修务训》中有明确记载:“明镜之始下型,朦然而未见形容,及其扢以玄锡,摩以白旃,须眉微毫可得而察。”《吕氏春秋·达郁》中也有早先秦两汉时,人们是用白毡蘸着“玄锡”来磨镜开光的记载,汉镜就曾有“和以银锡清且明”、“和以玄锡清而明”的铭文。
宋元以后兴起的“磨镜业”,便有了磨镜药之说。明代的冯梦祯在《快雪堂漫录 》中说:“铜镜铸成后开光:药,好锡一钱六分,好水银一钱。先投锡,次投水银,取起,入上好明矾一钱六分,研细听用。若欲水银古,用明矾水银等分,入新锡烧成豆腐渣状,少许涂镜上,火烧之。若欲墨漆古,开面后上水银完,入皂矾水中浸一日取起。诸颜色需梅天制造。上色后置湿地一月方外移 动,则诸颜色与秦汉物无二,白汁不能落矣。”
由此可知,控制水银古和墨漆古的关键是温度。制白色的水银古镜需“火烧之”,使之形成白色的二氧化锡,制黑色的墨漆古镜不须火烧,即形成黑色的一氧化锡。元代陶宗仪在《辍耕承》中说:“制伪古铜器之法以水银杂锡末,即今之磨镜药也。”
科学揭开不锈之谜
对“玄锡”究竟为何物,认识却很不一致。有的著作说是铅粉,有的说是水银,有的说是铅粉和银的混合物,有的说是水银和锡的混合物。李怀通说这此说法都不能令人信服,因为铅和锡的硬度都比铜大,古人也无法使铅变成粉,水银是在玄锡进行表面处理的基础上,在镜面作反光材料。现有汉、磨铜镜实物证明,反光的水银层已全部脱落,而玄锡进行的表面处理依然如故,说明玄锡如水银并非混合在一起的。
为了弄清“玄锡”到底为何物,李怀通查阅了大量资料,直到几个月前查到大百科全书,整整困扰他长达十年之久的疑惹才完全明白。原来古人所说的“玄锡”即为现代冶金学称之为“灰锡”。
锡现代冶金学证实,锡有三个同素异形体:灰锡(α_Sn)、白锡(β_Sn)和脆锡(γ_Sn)。三种同素异形的体,随温度不同性状也不一样。彭容秋所著《锡合金》中曾有这样描述:人们平常所见到的是白锡,白锡在十三点二度到一百六十一度间是稳定的,低于十三点二度便开始转变为灰锡,但其速度很慢。当冷过零下三十度时,转变速度达到最大值。灰锡先是以分散的小斑点出现在白锡表面,随着温度的降低,斑点逐渐扩大布满整个表面,随之整块锡碎成粉末,这种现象称为“锡疫”。
李怀通说,古人用玄锡对铜镜进行表面处理的全部程序:让白锡在十三点二度以下的低温环镜中发生“锡疫”,变成粉状灰锡,用白毡蘸上这种粉状灰锡对铜镜磨擦加工,使镜面镜背均匀布满灰锡,这层锡灰锡可以自然氧化形成氧化锡或二氧化锡晶状薄膜。这层膜不论是一氧化锡,还是二氧化锡,均呈酸性,是惰性物质,即与酸碱很难发生作用,因而有很好的防锈蚀性能。这就是汉代铜镜历经数千年不发生锈蚀的真正原因。
同样的古铜镜,何以又有墨色(黑漆古)和银色(水银古)之分,李怀通说,用现代治金科学来解释,其实并不难:古代制镜真是“扢以玄锡”,那么铜镜表面形成的锡,应自然形成一氧化锡或二氧化锡薄膜。现代化学告诉我们:一氧化锡为黑色立方晶体,二氧化锡为白色的四方晶体。前者在空气加热即容易氧化成后者。二氧化锡也可山金属锡在空气中加热来制取。这里我们应特别注意,一氧化锡和二氧化锡虽然只一字之差,其色相却一黑一白,截然相反。前者为黑色晶体,后者为白色晶体,这应该是铜镜之黑漆古和水银古色相形成的内在原由。
有力挽回古代青铜器的损失
青铜器上发生的粉状锈是文博部门十分头痛的事情,长期未能解决。这种锈在铜器上先在一处发生粉状斑点,然后逐步扩大蔓延,最后可将全部铜器锈蚀损坏,有时还祸及周围铜器也发生类似病锈。这种锈往往发生在早期重要青铜器上,是文物的大害。故宫博物院曾将此列为国家重点科研项目,采取过火烧、消毒、隔离等措施挽救发生病害的铜器,但都无效。因此,大家都称这种粉状锈为癌症锈。
六万多册藏书是李怀通破解谜团科学依据
李怀通说,铜镜也发生癌症锈,与青铜器粉状锈相同。这种锈均发生在汉、唐铜镜,含锡量较高,都是质量较好的铜镜。而宋元明清铜镜,则很少或没有粉状锈的发生,因为这个时期的铜镜含锡量很小,已不是青铜。这说明,在夏、商、周三代铜器及汉、唐铜镜中发生粉状锈是因为这些铜器中含锡量较高,这些锡在一定的储存环镜中,因为温度过低,器物内部的锡可转变为灰锡所致。铜镜中发生粉状锈有一个怪现象,它不是从铜镜表面开始锈蚀,而是从镜体膨胀,使镜体表面裂变,然后逐步损害,粉锈发黄,成粉沫状,不像正常铜锈,红斑绿锈,长在器物表面。这说明粉状锈的发生并非在铜镜表面的锡氧化物,而是镜体内部的锡分子发生了质变。
先秦时期铜(62870,320.00,0.51%,吧)镜的锈斑与宋元以后铜镜的不锈,都足以证实我国古人的智慧,他们深诣铜和锡等金属的属性,然后才一能使青铜艺术的创造得心应手。而锡的这一属性直到二十世纪初,自认为科技发达的西方人也未真正了解。一九一二年一月十七日,英国探险家斯科特等四人进入南极考察,在他们精心准备的器物中,竟用锡器盛液态燃料,结果锡在低温下发生锡疫,燃料流溢,污染食物,四人全部冻饿而死,这就是著名的“斯科特南极事件”。
被称为“癌症锈”锈斑
李怀通的这一发现在一定范围一经交流,便引起文物专家的极大关注,北京故宫博物院的一教授称:一直以来,对于青铜器的保存我们都以避阳低温下进行,由于找不到原因,每年因锈斑被废的古代青铜器不在少数。李怀通的这一发现将大大降低中国古代青铜器报废率,对于抢救中国古代青铜器有重要的现实意义。(中新社记者 王永记 慎重)