由锑元素在雕母铜材中的应用分析雕母的制作工艺作者：巴达拉来源：《文物鉴定与鉴赏》2021年第19期 摘 要：文章通过锑元素在古钱币中的应用，分析了锑元素对制作雕母及铸母币的影响，并得出通过锑元素的应用可以解决雕母切削表面的光滑度和铸母币表面的光滑度问题，在印范时可以达到钱局要求的印范不挂沙的目的。 中国经济硬着陆
关键词：锑元素;雕母;切屑;切削表面;粗糙度;精美度3r 我们通过对古钱币铜材的金属成分检测分析，发现一枚明崇祯通宝钱币的黄铜成分中含有锑元素。锑元素是一种金属元素，这种元素质坚而脆，容易粉碎，无延展性，在冶金中主要用于制造合金，加入黄铜中可以合成易切削锑黄铜。那么，古人为什么会在钱币的黄铜中加入锑元素呢？锑元素的应用会对古钱币制作产生什么影响呢？我们通过雕母的制作来分析锑元素对制作古钱币的影响。东流名优
1 黄铜中加入锑元素的背景分析
据清代钱币收藏家鲍康所著的《大钱图录》记载：“每改元铸新钱时，先选至洁之象牙刻做样钱呈‘钱法堂侍郎’鉴定，然后以精铜凿成祖钱（惟老启盛斋顶戴铺精此技，印范不挂沙），其穿口（局呼金口）非钱局人不能凿，再用祖钱翻砂铸母钱。以后开铸，则悉用母钱印范，颁发各省者亦谓之母钱，外省呈进者为样钱”，由此可知，雕母表面应具备印范不挂沙功能。根据雕母印范挂沙的原因可将其表面分为雕母打凿表面和雕母切削表面。雕母打凿表面挂沙主要是因为外力挤压其与钱范中对应沙面导致粘连造成的。在制作钱币时，可以通过选用黄铜和采用冷锻加工制作钱体坯子的方法提高其光滑度，达到印范不挂沙的目的。雕母切削表面挂沙主要是因为其表面刀痕接触钱范沙面导致粘连造成的，而雕母切削表面光滑度在古代出现黄铜雕母后很长一段时间内都无法得到提高，且无法达到钱局要求的印范挂沙程度。即便提高雕刻匠人的雕刻技术、改进雕刻刀具以及去除刀痕等方法都无法达到钱局的要求。因此，黄铜雕母切削表面的印范挂沙问题成了一直无法突破的难题。
2 雕母切削表面出现印范挂沙的原因分析
雕母钱文是由雕刻匠人用刀具在钱币模型钱体上通过切削方法雕刻完成的。然而雕刻
匠人用刀具在铜材上雕刻钱文时必然会在切削表面留下刀痕，而这些刀痕通过包括提高雕刻匠人的雕刻技术、改进雕刻刀具以及雕刻完钱文后再去除刀痕等方法都无法达到消除刀痕的目的。因为在钱币模型表面雕刻文字时其黄铜（早期雕母黄铜是一种易切削的铅黄铜）切屑呈现细长的短针状，而这种细长短针状切屑会导致切削表面不平整，甚至会出现因切屑未断裂而形成的毛刺状表面。其不平整或毛刺等状况很难通过上述方法达到光滑平整，使钱币模型切削表面变得粗糙（表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离很小，一般在1毫米以下，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑）。而这种粗糙的切削表面在印制钱范的过程中接触到钱范中的沙面时很容易出现粘连挂沙现象，影响钱范的精美度。所以，雕母切削表面出现挂沙是因为雕刻雕母钱文时由刀痕导致其切削表面粗糙造成的，且切削表面越粗糙越容易挂沙，反之则会减少挂沙概率。
3 钱局对雕母切削表面光滑度的要求分析
我们知道，在任何物体上进行雕刻时都会留下刀痕，而且这些刀痕是无法完全消除掉的，有些刀痕虽然肉眼看不见，但在显微镜下观察还是能看到的。而制作雕母及铸母币刀
痕导致的粗糙表面会在印范时出现挂沙现象。虽然雕母切削表面的挂沙现象不会严重影响翻铸钱币的清晰度，但会影响翻铸钱币的精美度。所以，在制作钱币过程中为了尽量减少印范挂沙程度，钱局会要求钱币制作匠人把雕母切削表面因刀痕导致的粗糙情况尽量去除掉。但是，既然物体上的刀痕无法完全消除掉。那么，在制作雕母时，钱局要求把切削表面出现的刀痕消除到什么程度呢？又要求其粗糙度需要控制在什么标准的呢？
其实，钱局对雕母表面不同部位光滑度的要求是不一样的。因为，雕母打凿表面的印范不挂沙情况决定钱范文字等凸出表面轮廓的完整度，决定翻铸钱币文字的清晰度，是识别钱币的硬性指标。所以，钱局对其光滑度要求应该是印范时绝对不挂沙，但是雕母切削表面的光滑度在一般情况下不会左右钱范文字的清晰度，只是决定翻铸钱币的精美度，是感性认识的软性指标，且不同时期的技术条件并不一样，雕母切削表面可以达到的光滑度也不一样。所以，钱局对雕母切削表面光滑度的要求是允许出现一定的印范挂沙情况。从明代出现黄铜雕母初始，因技术条件所限，钱局对雕母切削表面光滑度的要求仅是以不破坏钱文整体立体形状的原则为基础，允许其有一定的粗糙度，对翻铸钱币的精美度会通过精修钱范来适当提高。而随着科技的发展，冶炼出了性能更优异的黄铜，可以雕刻出更光滑的切面，钱局也会随之相应提高了对雕母切削表面光滑度的要求。我们得出结论：黄铜
切削表面光滑度会随着科技进步而不断提高，钱局对雕母切削表面光滑度的要求也会相应提高。所以，钱局对雕母切削表面光滑度的要求是根据当时技术条件下能够达到的光滑度上限为依据的。在当时技术条件下，雕母切削表面的光滑度越好，在印范时就越不易挂沙，对钱范的精修工序就越少，翻铸的钱币也就越精美。又因雕母切削表面光滑度影响的是翻铸钱币的精美度，并不直接影响钱文的清晰度。所以，对切削表面光滑度的要求也没有打凿表面那样高。在制作钱币时，钱局对雕母打凿表面光滑度的要求最高，而对切削表面的光滑度要求相对低一些，其中地章光滑度对翻铸钱币精美度的影响要大于切削侧壁。因为人们观察钱币时一般会重点關注钱币的文字、内外郭和地章等部位的表面精美度，不会刻意关注钱币切削侧壁，尤其对外郭内侧壁光滑度要求更低一些。因为人们观察钱币时不仅对外郭内侧壁关注度低，即便需要精修钱范中的外郭内侧壁，也属于钱范中比较容易修改的部位。所以，古钱币中会出现雕母外郭内侧壁没有铸币规整的现象。
综上，在制作雕母时钱局对其表面不同部位的光滑度要求是不同的，雕母打凿表面的光滑度影响钱范的清晰度，所以钱局对其光滑度要求最高。雕母切削表面的光滑度仅影响钱范的精美度，所以钱局对其光滑度要求次之，而对雕母地章的光滑度要求高于侧壁。另外，不同时期钱局对雕母切削表面光滑度的要求也是不同的，其要求是以当时的技术条件
w660i下能够达到的切削表面光滑度的上限为依据的。
4 解决雕母切削表面光滑度的方法分析
帝喾
虽然钱局对雕母切削表面光滑度的要求相对低一些，但其光滑度毕竟影响翻铸钱币的精美度和精修钱范的烦琐工序。所以，钱局在钱币制造的发展过程中会始终督促雕母制作方，促使其雕刻出更光滑的雕母切面。雕母制作方在钱局的督促要求下也会不断想办法提高雕母切削表面的光滑度，而且在雕刻钱币的过程中发现了不同的物体也会影响切削表面的粗糙度。这是因为不同物体的切屑形状不同，会导致其切削表面的光滑度也不同。例如，在削铅笔时，无论什么人用什么刀具采用什么方法或力度切削铅笔，其木杆和铅芯的切削表面粗糙度都不一样，这是因为两种物体的切屑不同导致的。从而推断出，不同性能黄铜的切屑若不同，其切削表面光滑度也会不同。所以，通过改变黄铜的性能来改善黄铜切屑以提高其切削表面的光滑度成了解决雕母切削表面挂沙问题的重要攻关技术项目。
根据现代金属加工行业，把塑性金属切屑主要分为带状切屑、节状切屑（挤裂切屑）和粒状切屑（单元切屑）。
带状切屑是最常见的一种切屑，它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的。如用显微镜观察，在侧面上也可以看到剪切面的条纹，但每个层片薄，肉眼看起来大体是平整的。在加工塑性金属材料时，切屑厚度较小，切削速度较快，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。其切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。节状切屑是外弧表面成锯齿形，内弧表面有时有裂纹，这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。粒状切屑是当切屑形成时，如果整个剪切面上剪切应力超过了材料的破裂强度，则整个单元被切离，成为梯形的粒状切屑，由于各粒形状相似，所以又叫“单元切屑”。三种切屑中带状切屑的切屑厚度较小，切削速度较快，切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。所以，当塑性金属切屑形成带状切屑时已加工表面最光滑。结合舒学鹏、肖来荣、易丹青、覃静丽、张路怀、张喜民等人于2008年在《铸造》期刊第一期中发表的《锑黄铜组织与性能的研究》记载：“无铅锑黄铜和铅黄铜HPb59-1合金的切屑中，两种合金切屑的尺寸都较小。铅黄铜HPb59-1合金的切屑细长，呈短针状，无铅锑黄铜的切屑为碎片状，它的内表面呈光滑状;无铅锑黄铜的切削过程较平稳，波动较小，已加工的合金表面光滑，表面粗糙度较小，可初步认定切削性能与铅黄铜HPb59-1相当。在铅黄铜中，铅不溶于黄铜，呈游离态均匀分布，切削时在刀头与屑的接触局部受热
而瞬间熔化（热脆），这有助于改变切屑的形状，并起到润滑工具的作用，故其切削性能良好。无铅锑黄铜中分布有含锑脆性化合物第二相粒子，与刀刃接触时在剪切应力的作用下易于破碎，断口处接触的金属发生应力集中，很容易萌生裂纹并扩展，使切屑很快断裂而不连续长大，减小切屑的尺寸，从而提高了无铅锑黄铜的切削性能”。由此可见，锑元素可以改善黄铜的切屑。加入锑元素的黄铜切削过程平稳，波动较小，其切屑容易断裂破碎，从而减小切屑尺寸并使其呈碎片状，使黄铜切削表面呈光滑状。可以推断明代末期，人们在黄铜钱币中加入适量锑元素是为了提高其切削表面的光滑度。
从明崇祯通宝中检测出锑元素来看，明代晚期开始人们对锑元素的合金性能已经有了较好的了解。已经通过在黄铜中加入适量锑元素，冶炼出了可以改善切屑的含锑黄铜。含锑黄铜的切削表面相较无锑的铅黄铜有更好的光滑度。用含锑黄铜制作雕母可以改善其切屑形状，显著提高雕母切削表面的光滑度，可以明显减少雕母切削表面在印范时的挂沙程度。我们从含有锑元素崇祯通宝的切削表面可以看出，其相较不含锑元素的同版黄铜钱币的切削表面明显更光滑。说明古人在黄铜中加入锑元素是为了提高雕母切削表面的光滑度，也为了减少钱局对钱范精修的烦琐工序。当然，雕母黄铜中加入锑元素也并不能完全消除刀痕，因为即使用现代先进的抛光技术也无法将刀痕完全消除掉，何况古代消除刀痕
技术相对落后，对雕母切削表面光滑度的提高也是有限的。所以，古人在雕刻钱文时还会把侧壁刀痕切削方向与拔模方向雕刻成一致的方向，就是因为拔模时與拔模同向的刀痕受到的阻力小，可以减少印范挂沙量，在一定程度上弥补无法完全消除刀痕的缺陷。
湖南电力客户服务中心 综上，古人在制作钱币时，为了印制出规整精美的钱范，简化对钱范中雕刻瑕疵的烦琐精修工序，通过在黄铜中加入适量锑元素的方法，冶炼出了一种可以改善切屑的含锑黄铜。用含锑黄铜制作雕母可以进一步提高雕母的切削表面光滑度，减少雕母切削表面在印范时的挂沙程度，可以进一步提高雕母及铸币的精美度并减少精修钱范的烦琐工序。
5 古人在黄铜钱币中加入锑元素的意义分析
明代末期锑元素在黄铜钱币中的应用说明，从那时开始人们对锑元素的冶炼技术和合金性能已经有了较好的掌握和了解，且已经开始探索雕母黄铜切屑的种类以及其对切削表面光滑度的影响，并开始根据改善切屑形状的方法逐步提高雕母切削表面的光滑度，为以后能够制作出更精美的雕母奠定了基础。
我们知道铸母币也是用来印制钱范的，而在翻铸母币的过程中其表面会出现铸痕导致
的粗糙表面，这种粗糙表面在印范过程中也会出现挂沙现象，也会破坏钱范。但是通过在铸母币的黄铜中加入适量锑元素可以改善铸母币的切屑。当铸母币表面出现影响印范的粗糙表面时可以通过加刀处理，提高铸母币表面的光滑度，并在印范时减少挂沙情况。可见锑元素在古钱币制造中的应用不仅可以改善雕母切削表面的光滑度，还可以改善铸母币表面的光滑度，并通过改善雕母切削表面和铸母币表面的光滑度可以印制出更规整光滑的钱范，减少精修两种钱范的烦琐工序，为翻铸更精美流通币创造了条件。
由此可见，锑元素的应用对于古钱币制作非常重要，在古钱币制造的发展过程中具有里程碑的意义。如果说在我国古钱币制造中，锌元素的应用解决了用铜质雕母直接印制清晰钱范的问题，锑元素的应用则是解决了用黄铜雕母印制精美钱范的问题。当然，在古代，锌元素并不是提高雕母打凿表面光滑度的唯一合金元素，锑元素也不是提高雕母切面光滑度的唯一合金元素。这是因为钱币制造属于每个国家或地区的机密工艺，钱币的制作工艺技术不会随意泄露出去。所以各个国家或地区的钱币制作工艺技术都有所不同。例如，古代日本也用翻砂铸币法制造钱币，但其冶炼的雕母铜材技术和我国的并不一样。日本雕母的铜材中并不含锌元素和锑元素，而是用铜元素和铁元素冶炼出了一种铜铁合金，这种合金结合了铜和铁的优点，具有较好的切削性，也有良好的延展性和表面光滑度，他
们用这种铜材制作雕母，也可以达到钱局要求的印范不挂沙功能。
6 结论
锑元素在古钱币制造中的应用开启了人们对金属切屑形状的探索，掌握了切屑形状对金属切面的影响，并解决了雕母切面光滑度的问题和铸母币表面因铸痕导致的粗糙问题，减少了对钱范的精修工序。为之后可以制作出更精美的雕母和铸母币奠定了基础。所以，锑元素的应用在古钱币制造的发展过程中具有划时代的意义。
参考文献
[1]鲍康.大钱图录[M].北京：北京大学出版社，1989.
[2]舒学鹏，肖来荣，易丹青，等.锑黄铜组织与性能的研究[J].铸造，2008（1）：59-62.
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