第二章 中國古代冶金中的化學成就 第四節 中國古代獨特的兩種白銅

中國古代曾經發明和研製出兩種燦爛的銀白色銅合金,一種是砷白銅,是用砒霜點化成的;一種是鎳白銅,是用銅礦石與含鎳礦石一起合煉製得的。

砷白銅的淵源很早,它完全是中國煉丹術活動的成果。在晉代時,就已經有方士用雄黃(ASS)點化紅銅成為砷黃銅了,那是一種含砷在5%左右的銅砷合金,當時叫「雄黃金」。隋代方士蘇元明對此就很有經驗,他是把雄黃和草木灰(含有豐富的KCO)一起加熱,先製得所謂「伏火雄黃」(即砷酸鉀),再用這種「點化葯」與紅銅、木炭一起合煉,便得到雄黃金了。到了唐代後期,前文提到的那位方士金陵子發展了這種技藝,他先把劇毒的砒霜(ASO)與麵粉用水拌合揉成團,粘在一根柳木棍上,陰乾,然後把紅銅熔化,把粘著砒霜團塊的木棍直插到液態銅的下層,不斷攪拌,ASO中的砷很快被炭化的麵粉還原成元素砷,並立即溶解在銅中。經反覆多次後,當銅中的含砷量超過10%時,就生成了銀白色的銅砷合金,也就是「點銅成銀」了,他稱之為「丹陽銀」。金陵子就是這樣以極巧妙的方法完成了一項極危險的化學試驗。這種白銅質地很硬,雪白如銀,非常漂亮。但它有毒性,而且日久天長後,其中的砷會慢慢揮發以致逐漸變黃,色澤不能持久,所以沒有發展成為一種實用的合金。但在古代能點化出這種煉製難度很大的合金,應該說是一項很了不起的化學成就。

鎳白銅自古是雲南、四川地區的特產。中國古籍有所謂「鋈」〔wu誤〕,或許就是這種白銅。東晉時人常璩寫了一本書《華陽國志》,其中談到「堂螂縣因山名也,出銀、鉛、白銅、雜葯」。按堂螂縣即今雲南會澤、巧家一帶,那裡產的白銅可以肯定是鎳白銅。這表明鎳白銅在晉代時已經煉成,並販運到中原。據《唐書》記載,那時只有一品大官所乘的牛車才允許用白銅的裝飾品。及至清代,雲南白銅的生產達到了鼎盛時期,白銅的面盆、墨盒、香爐、燭台、水煙袋遠銷海內外,極受歡迎。嘉慶年間成書的《滇海虞衡志》曾描述了當時雲南生產白銅「居肆之眾,器別之多,工匠之自遠而至」的盛況。清代還有很多著作述及雲南白銅的場礦和稅收情況,但都沒有明確說明煉製白銅所用的礦品和冶煉方法。

1946年,近代礦產地質學家於錫猷對鎳白銅生產作了實地調查,寫了一本書,名叫《西康之礦產》,首次闡明了雲南傳統白銅工藝的詳情。近年又有人對四川會理縣(川滇交界處)的白銅傳統工藝做了進一步考察,他們了解到煉製白銅的原料是鎳鐵礦(硫化鎳鐵,四川會理縣力馬河、青礦山諸處都有古鎳礦遺址,可以採集到古礦樣)和黃銅礦或黝銅礦(CuO),其冶煉過程是先將兩種礦石混合起來放在冶銅爐中煉成所謂的「冰銅鎳」(主要成分為NiS、CuS和FeS),再放入煅銅爐中反覆焙燒,除去其中的硫質。接著又返回冶銅爐中以木炭把它還原成粗製的鎳銅合金。最後以精銅與此粗製合金在1300—1400℃下合煉,便得到白銅了。但通常所謂的雲南白銅中一般還特意摻了黃銅或倭鉛,所以是一種i—Zn三元合金,含銅40—58%,含鎳7—32%,含鋅25—45%,據說可使白銅「色亮而韌」。

18世紀時,中國雲南白銅經東印度公司販運到歐洲,備受青睞,非常昂貴,價錢僅次於金銀,所以僅充作貴族私邸的裝飾。直到1832年,英國人湯麥遜(E.Thomason)才仿製成這種合金。次年,德國的罕寧格(Henninger)兩兄弟也仿製成功,取名叫「德國銀」,從此鎳白銅才在歐洲大量生產和推廣。

有些科學史家不了解中國古代有兩種白銅,所以把「白銅」都解釋成鎳白銅,發生過不少差錯,所以讀書時要注意分辨,凡指明用砒石點化的白銅都是砷白銅。

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