提到青銅器，人們腦海中浮現的第壹印象大多是威嚴的後母武丁，優雅的四羊塑像，越王勾踐的寶劍，閃著寒光。人們心中對古人高超的制造技藝充滿了敬佩。中國的青銅文明博大精深。今天希望這篇文章能帶領大家從“知其所以然”走向“知其所以然”，讓我們領略古人的智慧，看看青銅是如何冶煉的。
青銅器制造技術
什麽是青銅？
我們先從化學的角度來看青銅是什麽。
銅大家都不陌生。是壹種常見的金屬，初中化學課本上描述為“常溫下呈紫色固體，有金屬光澤”。在自然界中，銅礦露頭中有含銅量高達98~99%的自然銅，又稱紫銅或純銅。它質地柔軟，延展性好，不需要熱處理就可以鍛造成所需的形狀。早在公元前7000年的中東，就發現了農耕部落制作的紅色青銅飾品。
青銅壹般是指所有以銅為主要成分的合金，但在考古學中，壹般是指含有壹定比例錫和鉛的銅基合金。“五金”——錫，金、銀、銅、鐵、錫中的壹種，是壹種具有銀白色光澤的軟金屬；鉛是壹種高密度的軟質藍灰色金屬，常溫下在空氣中容易氧化，在其表面會形成壹層氧化膜。銅比較軟，鑄造時需要高溫。但加入錫或鉛形成合金時，熔點降低，硬度增加，顏色由紅變白變亮。雖然失去了韌性，整體變得更脆，但只要比例控制得當，韌性是可以保持在合適的範圍內的。
20世紀30年代，丹麥考古學家GJ·湯姆森提出了人類物質進化階段的概念。他根據不同時期人類使用的生產工具，將人類文明史分為石器時代、青銅時代和鐵器時代。事實上，現代考古發掘已經證明，紅銅的發現和使用早於青銅，但為什麽歷史學家沒有指明壹個時期叫紅銅時代？這主要是因為人類在使用紫銅，石器也在廣泛使用。銅制品多為小物件，多用於裝飾，對整個社會生活意義不大，不能替代石器的使用。因此，青銅時代並沒有被考古學家廣泛接受。
此外，許多人想知道為什麽銅比鐵更早被發現和利用。這主要是因為銅顏色鮮艷，容易引起人們的註意，而且自然界有天然礦藏，熔點只有1087，比較容易冶煉。相反，自然界幾乎沒有天然鐵。它主要以氧化物或其他化合物的形式存在。鐵礦石和普通石頭沒什麽區別。另外，鐵的熔點是1537，比銅高很多，很難冶煉。即使是從礦石中提煉出來的，也是海綿狀的，不打也打不完。綜上所述，人類對金屬的冶煉和利用是從銅開始的。
煉銅
青銅是壹種復雜的合金，含有多種元素，冶煉技術出現較晚。我們先來研究成分相對簡單的銅的冶煉。
在自然界中，銅是天然存在的。因為它鮮艷的顏色，非常容易引起人們的註意。世界上發現的最早的青銅器是由紫銅制成的，但在中國尚未發現。學者推測，人類最開始可能是把銅礦石當成普通石頭打磨，發現銅延展性好。它不像石頭那麽容易碎，可以打薄，做成不同形狀的飾品。後來人們逐漸發現，銅加熱到壹定溫度會變軟，更容易成形。銅的熔點是1083。如果把陶器燒到最高溫度，紫銅就能熔化成熔銅，冷卻凝固後就能和容器形成壹定的形狀。
然而，自然界中的銅並不多，與之常見的含銅礦石孔雀石也開始走向人類的視野。孔雀石，化學式為Cu22CO3，因顏色類似孔雀羽毛而得名。考古學家推測，古代銅冶煉始於孔雀石。人類開始嘗試把孔雀石扔進火裏。在木炭存在下加熱到1083時，銅發生氧化還原反應，反應式如下:
此後，人類掌握了銅的冶煉方法，但熔出的銅難以鑄造成型，容易吸收空氣。陶器制品往往有氣孔，表面粗糙，成型後硬度不夠，大大限制了其應用。
青銅冶煉
關於青銅是如何被發明的，考古學家有兩種理論:
壹種觀點認為，青銅是在長期冶煉紫銅的實踐中逐漸摸索出來的。銅，最初由礦石冶煉而成，純度不是很高，含有少量的鉛、錫、鐵等雜質，但鉛、錫含量較低，不能稱為青銅。但人們偶然發現這種合金的機械性能比紫銅好，於是開始有意識地在紫銅中加入錫來制備青銅。
另壹種觀點認為，青銅冶煉可能是人類在開采金屬礦石時，用火烘烤巖石，然後加水使礦石破碎。當青銅中錫的含量為25%時，熔點只有800。當礦石為銅錫原礦時，可在800℃左右的木炭或幹柴火焰中獲得青銅。
兩種觀點都有壹定道理，在學術界都獲得了廣泛支持。
中國的青銅冶煉
中國的青銅冶煉大致可分為以下三步:選礦、初煉和精煉。現在，考古發現表明，在大多數情況下，礦石開采和初級冶煉在產銅地區進行，而精煉和鑄造將在其他地方進行。
1.礦物加工
中國的銅儲量非常大。早在關子帝年間，就有這樣的記載:“銅出四百六十七山，鐵出三千六百九三。”相傳古代神話中補天女神所用的五色石，即黃銅礦、孔雀石、石青、黃銅礦和石英，是銅礦及其伴生脈石的壹種。古人根據經驗尋找銅礦。顏色為綠色的孔雀石和地面生長的銅草都是找礦標誌。壹般開采出來的銅礦需要人工精選，篩選出雜質少的礦石進行初煉。而在商代，銅主要是從孔雀石銅礦中冶煉出來的，孔雀石的含銅量很高，也有可能是直接在爐中冶煉而不經過富集。
2.初級精煉
接下來，需要將銅礦石粉碎，然後與用作燃料和還原劑的木炭壹起放入爐中。升溫至1100進行初煉，精煉銅液凝固得到粗銅。壹般粗銅還是含有大量雜質，需要進壹步精煉提純。
改善
精煉時將粗銅放入熔銅設備中進行熔煉，並根據要鑄造的器具類型不同，加入壹定比例的錫、鉛等合金成分，以調節青銅的性能。加錫加鉛的操作，或稱“配藥”，最早記載於《李周考公基》:“其金先隔，謂鐘鼎之平價；晉五分於壹處，即斧等於金；金Xi四分於壹，即葛吉氣；把金錫分成壹個，叫刀鋒；晉五分排第二，意思是壹起砍殺箭；半個金錫，也就是學人家的。”
不同時期煉銅使用的工具形狀各異，其中最廣為人知的是“將軍盔”。“將軍的頭盔”是由紅粘土制成的紅色陶瓷坩堝。因其形狀與後世的倒盔相似，由當時參與殷墟考古的工人命名。下圖為出土的“將軍盔”
中國青銅冶煉的發展
在中國，青銅時代壹般指夏商周。這個時候世界上所有的青銅冶煉工藝都是火法冶煉，直到中國發明了濕法煉銅技術才改變了這個面貌。早在西漢劉安的《淮南萬筆書》中就有“曾慶化鐵為銅”的記載。曾青，又名芒硝，指天然硫酸銅或其他可溶性銅礦物。鐵放入膽汁明礬溶液中，發生置換反應。用金屬鐵代替硫酸中的銅離子制備單質銅，化學反應式如下。宋代，濕法煉銅在生產中得到廣泛應用，成為我國生產銅的主要方法之壹。
在中國，青銅不僅與生產生活息息相關，而且成為祭祀和權力的代言。青銅禮器要按階級使用，這是不可逾越的；傳說鐘大羽鑄九鼎，流傳於夏商周，成為皇權的象征。“贏”字沿用至今。青銅文明在中國悠久的歷史中熠熠生輝。通過壹件件精致的裝備，我們穿越了時間的限制，看到了千年前的祥光和羽毛。