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清代五子登科铜镜鎏银、描银工艺探讨

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发表于 2024-4-3 17:00:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
摘要:湖南博物院藏有若干面清代描银镜,铜镜镜背装饰有白色纹饰,一直被认为是运用银于铜镜上书写而成。在利用便携式X射线荧光光谱分析仪(p-XRF)对清代“五子登科”描银镜和“状元及第”描银镜镜背的白色纹饰进行化学成分分析时,发现白色纹饰与银的含量两个变量之间不存在相关性。在此基础上利用微区X射线荧光光谱仪对镜背白色纹饰区域进行面扫描成分分析,借助超景深三维视频显微镜对镜背表面微痕进行显微观察,确定构成白色纹饰的物质是锡而非银,采用的鎏锡工艺,描银说法有误。

湖南省哲学社会科学规划基金课题《湖南古代铜镜研究》的基本思路是从宏观定性角度提炼铜镜的关键铸造工艺技术痕迹特征、关键形制特征、关键铭文特征、关键纹饰特征,从微观定量角度提炼铜镜合金和锈蚀物的关键组成元素含量,在此基础上建立一个尽可能具象化的关键时代特征数据库,形成一套眼学和仪器分析相辅相成的鉴定方法体系。因此,课题需要对铜镜的时代特征进行宏观和微观的考察、厘清、提炼。在对清代“五子登科”描银镜开展研究工作时,发现文物本体根本不含银,因此断定该铜镜并没有采用描银工艺,命名有误,本文由此展开。

一、清代“五子登科”描银镜

清代“五子登科”描银镜,文物编号27909,圆形,内凹式卷缘,一圈凸弦纹将镜背分为两部分,半圆纽,纽顶部平,纽外为一方框,两框之间各饰一朵花,方框外为四个相同大小的方框,分布于纽的四周,方框内饰“五子登科”四字,字体楷书,书法随意。镜背呈灰褐色,纹饰和铭文为白色,用手触摸镜背纹饰和地子较平整。从宏观上来看,该铜镜具备清代铜镜的时代特征。一般认为该白色物质为银,故而命名为描银镜。

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图一 清代“五子登科”描银镜(红色箭头所指为p-XRF检测位置)

(一)化学成分分析

使用便携式 X 射线荧光光谱分析仪(p-XRF),分别对铜镜镜背纹饰和镜面进行成分分析检测。仪器型号为德国布鲁克(Bruker)S1 TITAN 600,配备高性能微型陶瓷 X 射线管,铑靶,测试电压 50kV,电流200μA,探测器为 FAST SDD 硅漂移探测器,检测模式为金属模式,测试时间为30秒。检测地点为湖南博物院藏品保护中心分析检测室。检测数据保留两位小数,结果见表一。

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由表一可知,铜镜主要组成元素为铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、锡(Sn),该铜镜基体为黄铜,未检测到银(Ag),因此该铜镜不可能是采用了描银工艺,命名应有误。

二、清代“状元及第”描银镜

由于“五子登科”描银镜有展览任务,不便于进一步开展工作。我院藏有类似的铜镜:清代“状元及第”描银镜,图二所示,文物编号C9599,镜背有白色“状元及第”四字和花卉纹饰装饰,沿中间裂开一分为二,为参考品。我们选择对其进行更详细的无损分析检测,以探明该类铜镜表面白色纹饰的真相。

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图二 清代“状元及第”描银镜(红色箭头所指为p-XRF检测位置)

(一)化学成分分析

1.成分分析

使用便携式 X 射线荧光光谱分析仪 (p-XRF),分别对铜镜镜背纹饰和镜面进行成分分析检测,检测位置见图二中红色箭头标注。测试仪器和测试参数同“五子登科”描银镜p-XRF 测试。检测地点为湖南博物院藏品保护中心分析检测室。检测数据保留两位小数,结果见表二。

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由表二可知,该铜镜主要组成元素为铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、锡(Sn),亦为黄铜。背面和正面均检测出少量银(Ag),但含量很少,可能为矿物伴生而来。且从数据看,正反面银(Ag)含量基本一致,白色纹饰与银的含量两个变量之间不存在相关性。

另外,背面纹饰和正面都检测出锡(Sn)和汞(Hg)。背面纹饰位置Sn为 1.28%,Hg为0.35%, 正面Sn为1.04%,Hg为0.26%。宋代之后,常使用磨镜药,对镜面打磨抛光后镜面呈银白色,所以镜面会含有Hg。那么,镜背白色纹饰的Sn和Hg是否和锡汞齐有关呢?

2. 面扫描成分分析

为进一步验证上文猜想,在该铜镜背面选取一个区域,进行面扫描成分分析。检测仪器为德国布鲁克(Bruker)CRONO 微区X射线荧光光谱仪,该仪器为非接触式、灵活、可移动微区XRF成像光谱仪,可同时实现单点成分检测和面扫描快速元素成像。仪器采用Rh靶X射线管,测试电压 50kV,电流200μA,能量分辨率<140 eV@Mn Ka。检测面积为 42.98mm×51.32mm,分辨率0.5mm,测试时间为 2601s。检测地点为湖南博物院库房。检测结果见图三和表三。

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图三 “状元及第”描银镜背面元素分布图​
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图三为铜镜背面面扫描区域内元素分布图。其中图三(1)为面扫的区域范围,图三(2)为 Cu 和 Zn 元素的分布图,图三(3)为Pb元素的分布图,图三(4)和图三(5)为 Sn元素的分布图(两图分别为在不同的明暗衬度下显示的效果),图三(6)为 Hg 元素的分布图。图形中不同颜色代表各元素在检测区域内不同位置的分布,颜色的明暗差异代表含量的相对高低。

由图三(2)可以看到,Cu 和Zn 分布于整个检测区域,颜色明亮,含量高,是组成铜镜的主要元素。

由图三(3)可以看到,Pb 也遍布整个检测区域,且在检测区域内呈不均匀的分布。右下角更明亮,表示其含量更多,结合白色纹饰的位置图三(1),结果表明 :Pb 与白色纹饰无相关性。

由图三(4)可以看到,Sn 在整个检测区域内均有分布,但在有纹饰的位置明显更明亮,含量更高。图三(5)为调大明暗衬度后显示的图像,可以更明显看到在有纹饰的位置Sn 含量的富集。对比实物图与 Sn 元素分布图可以发现:实物图中白色越清晰浓厚的地方在元素分布图中越明亮,代表 Sn 元素在这些地方含量越高 ;实物图中白色越模糊、淡薄的地方,在元素分布图中越灰暗,代表 Sn元素在这些地方含量越低。所以,白色纹饰肯定与 Sn 有关。

由图三(6)可以看到,Hg 明显沿白色纹饰位置分布,且实物图中白色越清晰浓厚的地方在元素分布图中越明亮,代表 Hg 元素在这些地方含量越高;实物图中白色越模糊淡薄的地方在元素分布图中越灰暗,代表 Hg 元素在这些地方含量越低。所以,白色纹饰与 Hg 也有关。白色纹饰应为锡汞齐鎏锡而成。

为更清晰地对比铜镜背面有白色纹饰处和地子处的成分差异,我们在上述面扫描区域选取了4个点来对比它们点测成分结果。选取的测试点位置见图三(1)中红字标注(点 1、 2、3 为有白色纹饰的位置,点4为无纹饰的地子),检测数据保留两位小数,结果见表三所示。

由表三可知,纹饰和地子都有Sn,纹饰1和3的Sn含量高于纹饰2和地子4位置。这与上文 Sn 元素分布图图三(4)和图三(5)一致。纹饰 1、2、3 都检测出 Hg,而地子 4未检测出 Hg,这也与上文 Hg 元素分布图图三(6)一致,代表 Hg 只与纹饰层有关。我们还可以看到纹饰 1、2、3 位置的 Sn 和 Hg 含量是有较大差异的,在 Sn 和 Hg 元素分布图图三(4)(5)(6)不难发现,这3个位置是有明暗差异的,纹饰1最亮,纹饰3次之,纹饰2最暗,与点测的元素含量一致,纹饰1含量最高,纹饰3次之,纹饰2最低。再次证明了纹饰的不同位置上Sn和Hg含量差异与纹饰保存状况有关,保存状态好的位置白色清晰,Sn和Hg含量更高,保存状态差的位置白色模糊,Sn和Hg含量则更低。另外,Hg的含量明显低于Sn,这是由于鎏锡后会对铜镜加热,Hg被挥发而只残留少量在器表。

综合以上元素分布以及点测分析结果,验证了前文的猜想:镜背的白色纹饰与Sn和Hg有关,为使用锡汞齐鎏锡工艺形成,而非描银。

(二)表面微痕分析

为研究镜背纹饰的加工方式,使用基恩士超景深三维视频显微镜对表面微痕进行观察。仪器型号为VHX-6000,配备超景深变焦物镜(20X ~ 200X),可对文物表面微痕清晰观察和记录。典型显微图像见图四至图六。

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图四 铜镜表面纹饰线条细节图

图四为铜镜背面纹饰线条的细节,从图中可以清晰看到纹饰线条非常柔顺自然,宽窄不一,末端有类似扫帚尾的分叉细线,且细线和主体连成一体,纹饰中段也有由粗线转为数条细线连接的分叉情况。这些纹饰细节形态,为人工操作提供了证据。

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图五 铜镜截面

图五为铜镜截面图像,显微镜下看到纹饰层很薄,和镜背地子几乎平齐,手触摸镜背也比较平整,纹饰层与铜镜表面结合紧密。推测在表面鎏锡后,工匠在表面进行了精细的打磨抛光,使得纹饰呈现银白色光泽。从图六看到铜镜背面密集的打磨痕迹,可得到印证。

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图六 铜镜表面打磨痕迹

由以上微痕分析推测铜镜背面白色纹饰制作工艺过程为:首先,在加热辅助下把锡和汞熔化成锡汞齐 ;然后,借助鎏锡工具将锡汞齐涂抹在整洁的器物表面 ;之后,加热驱汞,金属锡则被留在青铜器表面上。最后,对铜镜表面进行打磨抛光,形成银白色的美丽纹饰。

三、关于镀锡工艺的讨论

镀锡工艺是通过某种人为方法,使铜器表面富集锡,而达到美观和保护器物的效果。锡熔点低(231.9℃),镀锡方法很多,包括表面擦镀、锡液淋镀、浸镀、二氧化锡被还原到器物表面、锡汞齐鎏锡等方法。中国青铜器上的镀锡工艺已有悠久的历史。在甘肃灵台白草坡出土的部分西周青铜兵器表面呈现银白色即系镀锡所致。这门技术从春秋时期开始流行,到战国至西汉时期广泛使用,一直延续到后世。主要盛行于中国北方和西北草原文化区、四川的巴蜀文化区、云南的滇文化区以及长江下游的吴越文化区。有着非常重要的地位。

经镀锡后铜器的表面经过打磨抛光常显现出银白色光泽,因而常常被误认为银。而银熔点高(961.78℃),一般先制备银汞齐,再鎏镀到铜器表面。与镀锡相比,鎏银的器物表面同样呈现银白色光泽,但其工序更复杂,且鎏银层和铜器表面结合不牢固,容易脱落,有的器物甚至需要先在表面鎏一层金,然后再鎏银。也许是由于这些原因,鎏银的铜器相对不多,古代工匠更愿意选择锡在铜器上描绘美丽的白色纹饰。许多经肉眼观察被认为描银的铜器,表面实际是镀锡而成,正如本文所讨论的这面铜镜,表面纹饰镀的锡,而非银。

鎏锡,即锡汞齐镀锡,是在加热辅助下把锡和汞熔化成锡汞齐,并涂镀在器物表面,然后加热烘烤,使汞升华,而金属锡则留在了铜器表面上,与鎏金、鎏银的工艺操作大致相似。锡汞齐镀锡具有操作简便易行,锡汞齐易涂抹和扩散,易与基体结合 ,以及镀层中汞残留量较低的特点,经打磨抛光后镀层表面也呈现银白色光泽。目前已有铜器表面鎏锡纹饰的相关研究报道 :曾中懋对 1 件战国青铜戈援上的圆斑纹和半圆斑纹进行了成分分析,认为纹饰为鎏锡形成的。Kossolapov 和 Twilley 对1件战国时期青铜短剑进行成分和物相分析后,认为短剑上的黑色斑纹采用了锡汞齐镀锡技术。王全玉对大英博物馆收藏的越国矛成分分析后,认为其表面的六角星纹为利用锡汞齐制作而成。本文所研究的铜镜表面白色纹饰的成分表现为Sn和Hg的富集,也应为锡汞齐鎏锡而成。

四、结论

经过对清代“状元及第”描银镜进行一系列无损分析检测后,确定构成白色纹饰的物质是锡而非银,采用的鎏锡工艺。“五子登科”描银镜上类似白色纹饰极可能同样采用的鎏锡工艺,描银说法有误。

我们在对古代铜镜开展研究工作时,应兼顾眼学观察和仪器分析,通过两种方法并重来构建正确的鉴定方法体系,以免误判,这正是本课题研究的初衷。
【作者:肖攀 刘亮 刘琦 吴小燕】

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