錫汞齊

表面銀白髮亮的古鏡, 俗稱“水銀沁”、“水銀古”或者“水銀青”; 表面漆黑髮亮的銅鏡, 俗稱“黑漆古”。我國宋代的學者(如宋趙希鵠) 就已開始對“水銀沁”鏡進行探討和研究, 之後明代方以智、清代李調元以及現代學者樑上椿等都對“水銀沁”鏡有過研究。近些年來, 國內外學術界對“水銀沁”、“黑漆古”鏡產生的原因進行過激烈的討論, 這其中最主要的探討為其是否採用過錫汞齊工藝,其次延伸為戰國時代至唐朝這一時期的銅鏡是否採用錫汞齊工藝進行表面處理。為此, 我們進行了實驗分析, 來討論Hg 在銅鏡表面處理過程中可能會產生的作用, 以及錫汞齊工藝在戰國時代至唐朝這一時期的可行性 ^[1]  。

在一模擬西漢青銅鏡樣品上(Cu78%、Sn22% ) 取大小相同的兩小塊, 編號分別為T 1、T 2。將兩塊樣品表面打磨平整光滑, 去污, 在T 1、T 2 上塗抹錫汞齊(錫汞配比為錫七汞三)。將T 1 放置馬弗爐中, 加熱至200℃, 保温0. 5h, 自然冷卻後取出; T 2 加熱至400℃, 保温0. 5h, 自然冷卻後取出。對T 1、T 2 進行了XRF 成分測試, 測試儀器為V F2320X 射線熒光光譜儀(日本Sh inadzu 公司) ,由於Hg 的沸點為356. 58℃, 因此隨着加熱温度的升高,Hg 在銅鏡中的含量越來越低, 但是在400℃的高温下Hg 的含量可以説, 依然是主成分之一。

另又對T 1、T 2 進行了XRD (X 射線衍射) 分析, 分析儀器為MXPAHF 型18kW 轉靶X 射線衍射儀(日本瑪珂公司) , 衍射角掃描範圍10°至70°, 工作電壓和電流分別為40kV , 100mA ,隨着温度的升高, 銅汞合金相逐漸減少, 到400℃時, 譜峯明顯減弱, 大量Hg 揮發掉, 這與其成分測試結果相一致, 但在400℃時並不足以使Hg 完全揮發 ^[2]  。

從湖北鄂州博物館處借得一枚直徑為9cm 的西漢銅鏡複製品。鄂州博物館工作人員曾在10 年前對此鏡進行了如下處理: 將錫汞齊鍍在銅鏡的背面, 鏡面不鍍。然後用硫磺粉對鏡背的錫汞齊鍍層進行了硫化處理, 直至鏡背被硫化成黑色的硫化汞。我們從鏡面邊緣到圓心依次取了編號分別為b1、b2、b3 的3 塊樣品,對其也進行了XRD 分析, 實驗條件與上相同。

隨着時間的推移,Hg 在銅鏡中有從邊緣向中心緩慢擴散的現象。b1距鏡背最近, 因此有大量的Hg 擴散過來, 並且黑色的硫化汞的也大量擴散過來; b2 距錫汞齊處理過的鏡背較遠,Hg 的擴散已不是很強烈; b3 為至今Hg 還沒有擴散到的部位, 但是隨着時間推移,Hg 也會緩慢擴散過來。銅鏡縱剖面沒有做分析測試, 但將銅鏡打碎取測試樣品時, 用肉眼可以清晰觀察到Hg 在銅鏡內部已有1mm 左右的擴散層, 説明Hg 在銅鏡內部也在緩慢擴散。

另外, 又對b2 進行了掃描電鏡的成分分析, 分析儀器為Q uan ta200 環境掃描電子顯微鏡(捷克FE I 公司) , 沿銅鏡直徑方向分別在b2 兩端掃描了約2mm 的長度, 觀察其成分的變化情況, Hg 確實有擴散的現象, 這與XRD 分析測試結果相對應。並且靠近銅鏡邊緣處的Hg 含量要比靠近中心區域的高, 也可以説明Hg 是從邊緣向鏡心逐漸進行擴散。

(1)在銅鏡表面塗抹錫汞齊後, 在進行蒸汞熱處理時, 即便在高於汞的沸點(356. 58℃) 温度條件下仍有較高含量的汞殘存, 主要是以銅、汞金屬化合物的形式存在。可以設想,隨着温度的提高, 時間的增加, 殘存的汞會逐漸減少; 但實驗又表明鏡面會被氧化成黑色或花斑狀,不能用於映照; 若將黑色表面打磨光滑, 則塗抹的錫汞齊層又會被打磨掉。

(2) Hg 在銅鏡中具有很強的擴散性, 如果銅鏡進行了錫汞齊處理, 必須對其再進行熱處理, 但是在400℃高温的熱處理下仍有Hg 的殘存。

另外, 我們知道銅鏡雖然由高錫青銅鑄造而成, 但鑄成之後並不能直接用於映照, 必須經過表面處理。大多數銅鏡經過機械加工、打磨拋光後, 便可用於映照, 這主要是由於銅鏡由高錫青銅合金組成, 鑄坯磨削加工拋光以後, 鏡面本身就呈現銀白色, 其映照效果可與現代玻璃鏡相媲美。因此,多數銅鏡只需要機械加工拋光, 便可使用, 無需再使用錫汞齊進行表面處理 ^[3]  。

(1) 如果對銅鏡表面進行了錫汞齊處理, 但是在高温排Hg 後, 錫汞齊中的Hg 依然是作為主元素殘存在銅鏡中, 並且由於Hg 在銅鏡中具有很強的擴散性, 殘留的Hg 會繼續擴散, 使銅鏡在短時間內又重新變得“朦然未見形容”, 不能使用。

(2) 戰國時代至唐朝這一時期, 多數銅鏡不太可能使用錫汞齊工藝對其表面進行處理, 而僅僅採用簡單的機械加工拋光作為銅鏡表面處理的主流工藝。另外, 我們在實驗中發現, 塗抹錫汞齊的銅鏡進行過高温熱處理後, 由於高温的作用, 銅鏡表面會有發暗、發黑的現象, 並不能用於照容 ^[2]  。