鑄造五千年前"中華第一刀"　那時的青銅是怎樣煉成的?

　　原標(biāo)題：從“中華第一刀”述說銅的前世今生

　　●馮俊禮

　　2023年5月8日，“文明匯聚·光耀河州——史前文化臨夏論壇”在臨夏市開幕，臨夏出土的不少史前文物引起專家學(xué)者的濃厚興趣和熱情關(guān)注。

　　臨夏不僅出土了享譽(yù)全國的“彩陶王”、史前三大名盆之一的馬家窯類型弧線水波紋彩陶盆，也出土了被譽(yù)為“中華第一刀”的馬家窯文化青銅刀、被譽(yù)為“天下第一鏡”的齊家文化青銅鏡。其中，最引人矚目的是東鄉(xiāng)縣東塬鄉(xiāng)林家村林家遺址出土的一把青銅刀。

　　為什么這把青銅刀被譽(yù)為“中華第一刀”呢？原來，這把長12.7厘米、寬2.5厘米的銅刀，由錫青銅模鑄而成，刀身薄厚均勻，短柄長刃，是中國目前發(fā)現(xiàn)最早的青銅器，把我國制作青銅器的歷史提早了1000年。

　　銅是人類最早使用的金屬，是與人類關(guān)系十分親密的有色金屬，被普遍地應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑等工業(yè)領(lǐng)域，在我國有色金屬材料的消費(fèi)中僅次于鋁。銅在元素周期表中位于第4周期IB族。純銅呈紫紅色，故又稱紫銅。密度為8.96g/cm^3，比鐵略大，熔點(diǎn)為1083℃，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和耐腐蝕性。

　　制造銅器所用的銅一般不是純銅，而是銅合金。因?yàn)榧冦~質(zhì)地比較柔軟，非常容易彎曲，所以鑄造刀劍、工具及器物時不用純銅。那么什么是合金呢？合金有什么優(yōu)點(diǎn)？

　　把兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫作合金。合金具有如下特性，一是具有比各成分中金屬更大的硬度，如鎂鋁合金比鎂和鋁都硬。二是熔點(diǎn)一般比其中任一成分金屬低，如一般家用保險絲大都是用鉛（不少于98%）和銻（0.3%-1.5%）的合金制成。鉛的熔點(diǎn)為327℃，銻的熔點(diǎn)為630.5℃，而合金的熔點(diǎn)僅僅為246℃。三是導(dǎo)電性低于任一成分金屬。四是有的抗腐蝕能力強(qiáng)，如不銹鋼比鐵抗腐蝕能力強(qiáng)。

　　銅合金是以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構(gòu)成的合金。銅能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵、硅等金屬和非金屬形成合金。形成的合金主要分為3類：黃銅、青銅、白銅。黃銅是銅鋅合金，以鋅為主要添加元素。添加3種以上元素的黃銅稱為特殊黃銅或復(fù)雜黃銅。黃銅的機(jī)械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密儀器、船舶零件、槍炮的彈殼等。黃銅聽起來聲音好聽，所以鑼、鈸、鈴、號等樂器都是用黃銅制作的。青銅原指銅錫合金，后來除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅，并常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、耐磨性能和機(jī)械性能好，適合于制造軸承、渦輪、齒輪等。鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動機(jī)和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強(qiáng)度高，耐磨性和耐腐蝕性好，用于鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。白銅是以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱為普通白銅；加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的銅合金稱為復(fù)雜白銅。工業(yè)用白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩大類。前者的特點(diǎn)是機(jī)械性能和耐腐蝕性好，色澤美觀。這種白銅廣泛用于制造精密機(jī)械、化工機(jī)械和船舶構(gòu)件，后者一般有良好的熱電性能。

　　世界上各古老的文化發(fā)源地在使用和冶煉金屬的歷史上，都是銅先于鐵，這是一個普遍規(guī)律。那這又是為什么呢？其原因是，在金屬活動性“排行榜”中，銅排在鐵之后，它的還原性比鐵弱，要從化合態(tài)中把它還原成游離態(tài)相對容易一些。說到這兒，你們會問我國古代銅是怎樣煉成的呢？

　　銅在地殼中的含量約為0.01%，在自然界中銅多以化合態(tài)存在。常見的銅礦石有黃銅礦、輝銅礦、孔雀石、赤銅礦、膽礬等。

　　我國古代煉銅主要有2種方法。一種是濕法煉銅。西漢時期劉安所著的《淮南萬畢術(shù)》中有“曾青得鐵則化為銅”的記載，其含義是把鐵放入硫酸銅溶液中，可以置換出單質(zhì)銅，這種方法是現(xiàn)代濕法冶金的先驅(qū)。沈括所著的《夢溪筆談》有“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜亦化為銅。”“烹膽礬則成銅”說的是五水合硫酸銅受熱最終分解得到單質(zhì)銅。“熬膽礬鐵釜亦化為銅”說的仍然是單質(zhì)鐵與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)，得到單質(zhì)銅。濕法冶銅也稱膽銅法，其生產(chǎn)過程主要包括2個步驟，一是浸銅，把鐵放在膽礬溶液中，使膽礬溶液中的銅離子被鐵置換成單質(zhì)銅沉積下來；二是將沉積的銅粉收集起來，再加以熔煉。到南宋時，膽銅占總產(chǎn)量的85%。世界濕法冶銅第一人，北宋學(xué)者張潛，根據(jù)前人記述和自己長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套比較完整的膽水浸銅技術(shù)，寫成濕法冶銅專著《浸銅要略》，命其子張甲獻(xiàn)給朝廷，這種技術(shù)因“用費(fèi)少而收功博”，“歲收銅百萬”，受到朝廷嘉獎。

　　另一種是火法煉銅。據(jù)考證，商代的火法煉銅，主要是以孔雀石和木炭為原料，在高溫下灼燒。其原理是，讓孔雀石首先分解得到氧化銅。再用還原劑木炭和一氧化碳在較高溫度下與氧化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，還原制得單質(zhì)銅。

　　“中華第一刀”經(jīng)過碳-14年代測定，約在公元前3280年至公元前2740年之間，它是迄今為止中國發(fā)現(xiàn)最早的青銅器，距今已有5000年的歷史，將我國青銅器的制造歷史整整向前挪了1000年。小小銅刀，輕輕劃開了我國青銅器時代的序幕，我為自己的家鄉(xiāng)在史前文化發(fā)展中的重要地位感到自豪。