中国古代银锭的铸造工艺之 “关于银锭铸范材质问题的讨论”
银锭的铸范，民间习称模子。1998年陕西省岐山县曾出土两件北宋时期的铁范[1]；在清末和民初来华外国人的记述中，明确银锭采用铁范铸造[2]；涉及古代银锭铸造的一些文献，也都直接或间接地提到或暗示，银锭是用铁范浇铸的[3]。现存的一些传世银锭铸范，也皆为铁质范，如柳州市钱币学会收藏有一件铸造砝码锭的铁范[4]；我们在考察过程中看到的一些私人收藏的银锭范，也均为铁质。陕北一些地区沿袭下来的民间铸锭作坊，用的一直是铁范。四川凉山彝族自治州自清末以来就一直铸造银锭，这种铸锭工艺为民间传承下来直至今日，浇铸银锭用的都是铁范。
陕西岐山出土的北宋铁质银铤范
银-铁相图显示，银与铁不互溶，不能形成合金，银与铁在液态和固态下都是分离的，因此，从理论上来说，铁范适合浇铸银锭。另外，铁的熔点1535℃，银的熔点961℃，铁的熔点远远高于银的熔点，也使得铁质模具成为银锭铸造的理想选择。
在课题研究过程中，我们用铁范就历朝历代的银锭做了大量模拟实验，均取得了成功。下图是用铁范浇铸的银锭，银锭能顺利地脱范且无粘连，底部有蜂窝，如圆锭的底部蜂窝孔较大，可清晰地看到内部银白色光泽。船形银锭两端翘起均匀，形态规整，底部蜂窝平整、圆滑。束腰银铤的表面特别是四个角有细密而规则分布的丝纹，中心部位平整光滑，底部蜂窝明显。
铁范铸锭（模拟实验）
在对馆藏古代银锭进行成分分析的过程中，发现表面（包括底部、侧面和锭面杂质层）皆有含铁现象[5]。我们对实验中铁范浇铸的银锭，利用X射线荧光能谱仪（XRF）进行无损成分分析，在正面、侧面、底部及中心褐色部位都检测到铁的存在（为铁的氧化物）。正面、底部蜂窝的铁元素含量最高可达约5%，侧面也可检测到含铁2%左右。在银锭正面，会有暗褐色区域，含铁量在3%—12%，是铁范中的铁在银液中形成的氧化物，漂浮在银液表面。银料本身不含铁，银锭表面铁元素的存在，系铸造过程中铁范中的铁元素迁移到银锭，机械地附着在银锭表面的结果。这些现象进一步说明，古代银锭是采用铁范浇铸的。
然而，陶范、石范、铜范、砂型能否用于铸锭，目前仍有争议，至今无明确论断，为此，我们分别进行了模拟试验。
Ag-Fe相图
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陶范是中国古代传统铸造中常用的铸范，不仅曾大量运用于铸造青铜器、铁器，也大量应用于铸造钱币。春秋战国时期的刀币、布币等曾大量用陶范铸造，汉代至六朝的叠铸都用陶范[6]，直至五代十国时期的闽还大量用陶范铸造铁钱[7]。因此，陶范是否适合铸造银锭，需要加以验证。根据《中国古代范铸法铸钱工艺模拟实验研究》的课题报告[8]，在自然阴干条件下，陶范中仍保留一部分游离水、结晶水和结构水，在浇铸前须进行高温焙烧。结晶水从晶格中逸出的温度不超过600℃，大多为100-200℃，结构水的逸出温度约在600-1000℃[9]。因此，我们分两种情况进行了实验：①对制好的湿陶范直接烘烤至600℃以上进行浇铸（烘烤温度控制在1150℃以内，否则由于晶格结构的变化，陶范会出现玻璃化现象）；②对烘干后的陶范，置于室温下充分冷却，待浇铸时将陶范预热至100℃（去除吸附水）进行浇铸。不论哪种情况，银液倒入陶范后，都出现了较长时间的沸腾现象（并伴有飞溅），受银液多少、范腔体积、范壁厚薄的影响，这一沸腾过程约持续45秒至3分钟不等。这是因为陶范保温性好，不利于散热的缘故。我们还发现，即便是采用铁范内腔衬耐高温粘土制作的范体，也会出现这种情况。待浇铸银锭完全固化、冷却后，所得银锭表面有穿孔气泡，并分布大量不平整的颗粒状凸起物，无银锭特征性的丝纹；底部有一些大小不等的气孔，但不似蜂窝，也不显滴珠现象。
▎陶范铸锭（模拟实验）
可见，用陶范浇铸银液，得到的银锭表面极为粗糙，且没有银锭特有的丝纹，与历代银锭外观状态完全不符。因此，陶范不能用于浇铸银锭。
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石范也是我国古代常用的浇铸用范，我们在《中国古代范铸法铸钱工艺模拟实验研究》课题中曾对西汉石范铸钱的问题进行了仔细研究，实验证明，石范铸造铜钱是可行的，尤其是滑石，廉价、便利，在古代是较理想的铸钱范材[10]。那石范是否适合于铸造银锭？我们针对这一问题也进行了实验。在滑石表面直接凿出范腔，不烘范直接倒入银液会有炸范现象。这是因为滑石中含有较多的吸附水和结晶水。根据石范铸钱课题的研究结果，滑石烘范脱水的温度约在800℃为宜。我们将滑石范预热至约800℃，倒入银液（1230℃）浇铸，虽未产生强烈的沸腾现象，但冷却时间较长，并有少量银液喷溅，而且滑石范有开裂现象。取出银锭后，范腔底部会粘连凝固后的银液，所得银锭表面粗糙不平，呈坑洼状，无丝纹，正面有孔，底部虽然平整，但有穿孔，孔洞由外至内半径逐渐缩小，与正面贯通。
因此，石范也不适于铸造银锭。
开凿滑石范
石范预热及浇铸
银锭取出前后
滑石范铸锭效果
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铜与银能形成合金，从理论上讲，铜范不能直接浇铸高温银液。根据我们在《铜范铸钱工艺研究》和《楚国蚁鼻钱铸造工艺研究》课题中取得的成果[11]，在铜范表面制作炭化保护层后，即能成功铸造铜钱，这种方法是否适用于铸造银锭？我们尝试了直接用铜范和在铜范表面加炭化保护层两种情况浇铸银锭。直接浇铸，银与铜合金化造成凝固后的银与铜范体无法分离。用羊油、柴油和植物油（菜油）分别制作炭化隔离层后，然后倒入银液浇铸，银液很快凝固，银锭表面丝纹不明显，底部孔洞平而浅。经反复试验，银液温度约在1000℃可以铸造银锭。然而，银液的“吃范”现象，即使采用隔离物质也无法完全避免，也即银液容易冲蚀范腔，在范底形成凹坑，且与凹坑内的铜范体完全合金化，不仅损坏铸范，造成银锭与铜范很难（或无法）分离，银料也损失严重。因此，虽然不能说铜范不能浇铸银液，但至少说明铜质模范不是铸造银锭的理想选择。
浇铸完银锭的铜范
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研究表明，我国古代在隋唐时期已普遍采用母钱翻砂法铸钱[12]。考古界也有人认为明代宝翅大银锭是采用砂型浇铸而成[13]。因此，我们有必要就银锭（银铤）的砂型铸造进行模拟实验。实验结果表明，采用砂型直接浇铸银液，表面产生沸腾现象，且在表面喷出大量的圆球状小银珠颗粒；凝固时间较长（约40秒至1分钟不等），表面没有丝纹，粗糙不平，偶现穿孔，底部有不规则的孔洞。待取出银锭后，砂型底部有不平整的凹坑。可见，砂型浇铸的银锭与采用陶范铸造的银锭，外观状态极为相似。因此，我们认为，砂型同样不适合铸造银锭。
▎砂型铸造及效果
铁范适合铸造银锭，不会出现用陶范、石范、铜范和砂型铸造产生表面粗糙、没有丝纹、炸范或沸腾、与范体合金化等现象，但用铁范铸造银锭也需要满足一定的条件，例如，范体的外形结构，范体腔壁的合理厚度，范腔底部与口沿的垂直高度（即深度），范体与银液的合理温差，科学合理的浇铸方式等，都是关乎银锭浇铸成败的重要因素。
注释：
[1]庞文龙，周灵芝：《岐山县出土北宋铁钱窖藏和小银铤范模》，《中国钱币》，2002年第3期。
[2] Joe Cribb with an appendix by Mike Cowell: A Catalogue of Sycee in the British Museum, Chinese Silver Currency Ingots c. 1750-1933. British Museum Press, 1992: 18-24.
[3]丁浩卿：《为清史资料“银谱”补释》，《苏州钱币》，1988年第4期。
[4]徐国洪编著：《清代广西银锭鉴赏》，漓江出版社，2010年，106-107页。
[5]参见周卫荣，杨君，黄维，王金华：《中国古代银锭金属成分研究》，《中国钱币》，2013年第3期。
[6]关于这方面的综合资料，可参阅周卫荣：《中国传统铸钱工艺初探》，载周卫荣、戴志强等：《钱币学与冶铸史论丛》，中华书局，2002年，199-233页；镇江古城考古所：《镇江市萧梁铸钱遗址发掘报告》，《中国钱币》，1999年第3期。有关六朝铸钱的详细情况，还可参阅中国钱币学会古代钱币委员会、江苏省钱币学会编：《六朝货币与铸钱工艺研究》，凤凰出版社，2005年。
[7]中国钱币学会、福建省博物馆、福建省钱币学会、泉州市文管会：《泉州承天寺五代铸钱遗址发掘简报》，《中国钱币》，2004年第4期；何逞锋：《永隆通宝钱范》，中华书局，2005年。
[8]周卫荣：《中国古代范铸法铸钱工艺模拟实验研究简报》，《中国钱币》，2005年第1期。
[9]参见武汉地质学院矿物教研室：《结晶学及矿物学（上册）》，地质出版社，1979年。
[10]王楚栋、董亚巍、王金华、周卫荣、李秀辉：《中国古代石范铸钱模拟试验研究》，《中国钱币》，2003年第1期。
[11]蚁鼻钱铸造工艺研究课题组：《蚁鼻钱铸造工艺模拟实验研究》，载中国钱币学会编《中国钱币论文集》第五辑，金融出版社，2010年，54－70页。
[12]周卫荣：《中国古代的翻砂铸币工艺》，载姜振寰主编：《技术史理论与传统工艺》，中国科学技术出版社，2012年，104－112页。
[13]后德俊：《明代梁庄王墓出土金、银锭的初步研究》，《武汉金融》，2004年第6期。
（本文选自周卫荣杨君黄维《中国古代银锭科学研究》）
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