错金银青铜器是我们今天所见到的古代青铜器中,较为复杂的类型。所谓错金银,或称金银错,就是在铸造的铜器上用金丝或金片镶嵌成各种华丽秀美的纹饰或文字,然后用错石(应作厝石)在器表磨错光平。这是春秋战国时期青铜工艺方面出现的新技术,其艺术特征是用隐嵌的技法形成金线图案或文字,改变以前铜器模铸纹饰的呆板和拘束,突破传统的图形表象对称格式,具有比较丰富、活泼的内容。这种精细青铜工艺的出现,与春秋战国时期生产力发展、铁工具的广泛使用有密切关系[1]
  金错工艺近世多称错金,加银则称错金银。《汉书·食货志》称:“错刀以黄金错其文。”《盐铁论·散不足篇》称: “富者银口黄耳,多玉锺,中才野王(今本误作舒玉) 器,金黄错蜀杯。”张衡《四悉诗》:“美人赠我金错刀,何以报之英琼瑶。”《北堂书钞》卷一三六引曹操《上杂物疏》:“物有尺二寸金错铁镜一枚,皇后杂物用纯银错七寸铁镜四枚。”诸书所记汉代金错器物皆不称错金,谓之金错,加银则称之金银错。
  本文试图通过对该西汉错金银弩机合金比例、微观形貌检测分析,采用显微照相、金相显微分析、扫描电子显微镜能谱全元素扫描分析等现代仪器分析手段,为科技考古、文物保护、保存与修复提供科学信息,并在错金银工艺历史的研究上提供一些参考。

一、西汉错金银弩机简介


  我国古代有两句成语,叫做:“他山之石,可以为错。……他山之石,可以攻玉。”最早见于《诗经·小雅·鹤鸣篇》。关于这两句话的含义,历代解释《诗经》的人都以为是指攻玉而言,实际后者是指磨玉,前者主要是指错金。我们从文献和文物都可看到商周以来的铜器,在铸成以后,表面都是经过磨错的,否则器身不能光洁。《说文解字》: “厝,厝石也,从厂昔声。诗曰: ‘佗山之石,可以为厝。’”
  本次研究的弩机于1999年出土于雅荷M108: 9,属于实用器,其年代为西汉中期。与其一起出土的还有未错金银的弩机若干件。整件器物除了缺键外,其他部分保存完整。虽然其部分有残缺,但是在错金银部分还是比较完整的,少有剥落现象。这件错金银铜弩机制作精美,错落有致,具有典型的代表性,充分体现了我国古代劳动人民的高度智慧。在本次分析之前,我们在错金银上,金银、金铜、铜银部分都标了号,全面的用显微成像系统进行了拍照记录,作为保护方案设计的依据,并为研究制作工艺提供第一手资料。(图版二四五,1 )。

图版二四五 错金银铜弩机显微照片,西汉错金银铜弩机

二、错金银工艺历史介绍


  这里将涉及错金银技术方面的问题,有必要对金、银的使用作简单介绍金是最早发现和使用的金属之一,早在新石器时代,人类已能识别黄金。埃及、伊拉克美索不达米亚地区于公元前3000至前2000年,已采集黄金制作饰物,到公元前2000至前1000年已达到很高的水平,埃及法老墓中发现的埃及图坦卡门金棺即为一例。中国最早的金器发现于北京昌平雪山遗址和甘肃玉门火烧沟墓地,前者为夏家店文化,后者为四坝文化,距今皆近4000年,均以喇叭型金耳环最富特色。银也是较早使用的金属之一,乌尔和伊拉克美索不达米亚等地区出土有公元前3000至前2000年的银质品,在拉加什曾发现公元前2800年的银瓶。由于金和银鲜明有光泽,具有较好的延展性能,用它们来错镶青铜器,既美观又贵重,深受当时贵族的喜爱[2]
  关于错金银,许慎在《说文》中解释 “错”字时说 “金涂也,从金昔声”。错金银始于春秋时期,是镶嵌工艺的一种。制造时,先铸器形,依纹饰图案以硬度较大的利刃刻出沟槽,以金丝或银丝嵌入其中,作为纹饰或铭文,再锉磨平滑而成。最后在器表用木炭加清水进一步打磨,使器表更加光艳。被 “错金银”工艺装饰过的器物的表面,金银与青铜的不同光泽相映相托,将其图案与铭文衬透得格外华美典雅。
  错金银尤盛于战国时期,特别是在战国中、晚期有了长足的发展。其原因主要是这个时期冶铁技术在冶铜技术的基础上发展起来了,在城邑之中制铜作坊附近兴起了冶铁作坊,炉火烧得通红。战国时期制作青铜错金银器离不开利刃,利刃实际就是雕刻金石用的钢铁錾子,但在战国时无“钢”这个词,而称之为镂,源起镂刻之意。错金银工艺就是随镂刻工具的发明而出现并发展的[3]

三、工艺研究及修复保护方案


  (一)工艺研究
  我们的分析仪器采用了西安华山机械工业有限公司计量理化中心的JSM-840型扫描电子显微镜、EDAX9100-WDS型X射线能量分散谱仪和HX-1000显微硬度仪,以及西北大学文博学院文物保护实验室提供的显微成像系统 (图四八二)。

图四八二


  根据分析,可以初步推测出该器物的制作工序,可分下列几个步骤:


  1.铸器:在铸造错金银弩机作范时,由可能先把母范上的纹饰预刻凹槽,待器物铸成后,以便在凹槽内嵌金银。有的地方对于精细的错金银纹饰,其金丝较细,则是只铸器形,然后在器表錾刻凹线,以便金箔嵌入。在这个过程中,把大量的铅加入,除了为后面的进一步修整做准备外,还可以增加铜液的流动性[4]
  2. 錾槽。铜器铸成后,凹槽还需加工錾凿,精细的纹饰,需在器表用用墨笔绘成纹样,然后根据纹样, 錾刻浅槽,这在古代叫做刻镂,也叫镂金。这种浅槽要略成 “”形。在打起外型过程中一般要多次过火烧,以保持它的柔软度 (即延展性)。并辅以锋利的铁锉刀把想要嵌金银的地方错平滑。也有可能用的是锡青铜器,因为上述错金银弩机的维氏硬度经测量为109,纯金纯银的维氏硬度都相当低,分别为18和25,而当锡青铜中锡的含量在6%~7%的时候,其硬度已经达到维氏硬度200[5]。(图版二四五,2 )。

图版二四五 错金银铜弩机显微照片,錾 槽


  3.镶嵌。镶嵌金箔或者银箔时,金箔银箔都要用火适当加温,然后锤打,使之嵌入浅槽。大体上嵌好后,还要适当的用炭火回火。一来保持金银的延展性,二来增加它们与青铜之间的范德华力,使之结合更加紧密。反复多次,直至牢固。最后,用锋利的锉刀把表面上高过铜基体的部分错掉,一直处理到与平面铜基体相平。由下图可以看出他们之间的接口 (图版二四五,3 )。

图版二四五 错金银铜弩机显微照片,镶 嵌


  由于镶嵌工艺的复杂性让学术界对错金银产生不少的质疑。疑问之一:镶嵌金丝或金片的槽都呈梯形,槽深约1毫米左右,有的槽细如发,且底面凹凸不平。这就对金丝制作有很高的要求。金丝粗了嵌不进槽内,细了无法填满沟槽。金丝虽有良好的延展性,但它不会柔软到像面条或泥团那样,可以随意塑造和流动,虽经捶打,有的地方总不能严丝合缝,易出现凹坑,纹饰欠丰满,这样就再也不能用金丝或金片填补平了。疑问之二: “金错”器物纹饰或文字一般都不是用一根金丝或金片来完成的,有的需用两根或多根才能完成一组纹饰或文字,这样就会留下许多接口,不论用何种方法打磨也无法消除接口的痕迹。但通过对 “金错”文物的观察,发现 “金错”纹饰中应是两根金丝接头的部位并没有接口的痕迹,整体纹饰丰满平滑、浑然一体。疑问之三:相传的 “金错”工艺是用金丝或金片来镶嵌的,但据现有资料和实物证实,到东汉才出现用较精致的金丝编缀的头饰等器物。春秋、战国时代还没有拔丝技术,那如何搞镶嵌金丝呢? 梁中书先生在利用相传的“金错”制作工艺修复文物时,却发现修复的金线总和原器物的金银装饰有很大的差别,远没有原器物上的装饰平滑和丰满。今天的拔丝技术和打磨所用的工具、技术来说,肯定比2000多年前先进得多,为什么现在用相传的制作工艺来镶嵌的金银丝纹饰就达不到原器物上的效果?赵振茂老先生在修复 “金错”器物时,也提到用金银丝修复金银花纹时,虽经各种方法赚平打磨,但总有金银丝的接口,且不如原器物上的纹饰自然精致。后来在修复战国铜尊时,他发现口沿下有鎏金的痕迹,就用鎏金的方法来处理,修复后的金银花纹和原器物上的纹饰浑然一体。也就是说他认为错金即为鎏金[6]
  为了解决这些问题,先让我们来看下表:

西汉错金银铜弩机EDAX元素成分分析Weight(%)

[6]梁中书:《错金银质疑》。


  由上表可知,青铜及其表面含铅量较一般青铜器高。在青铜中加入一定量的铅,由两个优点。一是能改善青铜减磨性、导热性、抗疲劳性和切削加工性。二是可以降低青铜的硬度。说明该器物进行二次或者多次回火处理即把处理好的错金银青铜器从新放入300℃到400℃的火炉中加热后反复煅打。(常态下,金的熔点为1064摄氏度,银的熔点为960.5摄氏度,铅的熔点为327摄氏度它们的线膨胀系数也相当接近,分别为14.2、19.0和 16.7 (μm/℃)。铅在固态下完全与铜锡固溶体相不固溶,它们在液态下分成多相,因此,在青铜冶铸工艺中,铜、锡、铅从高温浇铸状态急冷到常温时,得到的就是游离态铅和铜锡固溶体相。当高温回火或热处理时,铅就会从铜合金中挥发富集于晶界,甚至流出表面。
  同时,西汉中期铁器的广泛应用更加不断扩大可错金银工艺的推广。铁器的坚硬和锋利远远胜过铜器,它可以在铜器上刻划花纹,并嵌入红铜丝或银丝,这为错金错银工艺的产生提供了前提,正是由于铁工具和原始钢的出现,才大大的推广了刻镂铜器的技术。否则用铜刀刻镂铜器是十分困难的。因此我们可以说错金银铜器的技术是和钢刀、钢凿、钢錾的使用分不开的。
  4. 磨错: 金箔或银箔镶嵌完毕,铜器的表面并不平整,必须用错石磨错,使金箔或银箔与铜器表面自然平滑,达到 “严丝合缝”的地步。然后在器表用木炭(椴木烧制的磨炭)加清水打磨,使之光滑平整。用皮革反复打磨,光泽更强。可以推测出可能先在凹槽部分先错一层银,再在银上错金。然后挫掉银上的金,露出银体,并将其处理光滑。(图版二四五,4,5 )

图版二四五 错金银铜弩机显微照片,10号区域180X金银交界

图版二四五 错金银铜弩机显微照片,9号区域180X银铜交界


  通过以上对西汉错金银弩机的合金成分分析,我们可以推测它采用的是多次炭火回火工艺,反复锻打镶嵌制作的,其磨错的工具可能为青铜锉刀。由于样品有限,没有其他同一时期的错金银器物对比,对磨错所使用的工具也没有太多的资料实物遗存,很难系统的全面的对其制作工艺做出准确的归纳,只是对现有资料的研究,得出的结果有待专家学者的进一步认证。
  (二)修复保护方案
  1.概况
  修复青铜错金器同青铜器的修复技术相似,包括整形、补配缺块、錾纹饰、咬旧、做锈色等技术,所不同的是由于金银部分的存在,限制了只能采取非浸泡非加热式的保护方法。观察该器物表面锈蚀严重,但由EDAX分析可知,其中不含有氯元素,说明其中没有有害锈。其中的硅钙磷,可能是由土壤带入的。所以对于该件器物,保持环境的温湿度,使其差值维持在一定范围内。
  模拟实验部分设计:进行涂刷渗透加固,方法为: 配置1%至10%的苯的有机硅GR-1320溶液进行反复循序渐进的涂刷,直到其表面形成一层肉眼看不到,但可通过显微系统观察出来的有机硅膜,以没有眩光为佳。
  2.实验原理及优点
  原理:有机硅GR-1320属于多羟基有机硅树脂,化学结构是以-Si-O-Si-为主链的热固性树脂。有机硅材料在与基材表面羟基形成保护膜的同时还存在自聚合反应,一方面起到了封护的作用,另一方面也对器物表面酥松锈层有渗透加固的效果。
  有机硅GR-1320在西汉错金银青铜器的处理保护中的优点集中表现在以下几个方面:
  ①在室温下良好的成膜特性,不需要加热固化,操作简便易行,不受任何器物、场地、仪器的影响;
  ②良好的渗透性,可以完全渗透锈蚀层,并可以在锈层内发生自聚合反应,既起到了表面封护作用,更起到了渗透加固的作用,这对青铜器的保护有很大的意义;
  ③有机硅GR-1320老化产物为二氧化硅,与锈蚀表层所混杂的土锈成分接近,对青铜器无任何不良影响,性质稳定。
  3.模拟实验方案步骤
  方案步骤:配制1%的有机硅GR-1320甲苯溶液,涂刷酥粉锈区域,待全部渗透后再次涂刷。重复上述步骤到1%的有机硅GR-1320甲苯溶液完全渗透酥粉锈层。更换2%的有机硅GR-1320甲苯溶液重复上述步骤。依次类推,直至10%的有机硅GR-1320甲苯溶液。用显微镜观察渗透的效果,如果渗透完全则及时停止涂刷工作。如果在涂刷过程中发现有眩光产生,无论是否已涂刷到10%的浓度,均停止增大有机硅GR-1320甲苯溶液的浓度,用甲苯清洗多余的有机硅GR-1320,消除眩光。然后,用红外灯或者吹风机等工具进行局部加热。这一步的目的是及时监测封护的效果,在封护剂未完全固化的时候采取补救措施。
  4.试验前后效果对比

(实验前)

(实验后)


  从实验前后的显微照片对比,可以看出封护后在青铜器表面形成了一层薄膜,且对青铜本体的颜色改变比较少,效果明显。因此,可以看出模拟实验的效果还是比较良好的。
  错金银青铜弩机是我国珍贵的历史文物,是我国社会和物质生产发展到了一定阶段的产物;它是我国悠久的物质文化的见证,体现了我国人民的勤劳、智慧和敢于向自然界斗争的革命精神;它是我国历史的珍贵遗产,文化的财富,劳动人民血汗的结晶。保护好这一珍贵文物是我们神圣而又光荣的任务,模拟实验只是我们的初步试验,我们将在实践中检验它。

刘成、李曼、陈武 (西北大学文博学院)
  冯健 (西安市文物保护考古所)
  黎晓华 (华山机械工业公司 )


  [1]史树青:《我国古代的金错工艺》,《文物》 1973年。
  [2]胡之德马清林李最雄苏伯民:《中国文物分析鉴别与科学保护》,科学出版社。
  [3]王海文:《青铜镶嵌工艺概述》。
  [4]王海文:《青铜镶嵌工艺概述》。
  [5]赵振茂: 《金银铜器的传统修复技术》。