秦俑坑出土的铜铍文档格式.docx
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探求金属表面抗锈耐腐,延长设备和用具的寿命,就成了人们一直努力的方向。
德国人总算在1937年突破了这个难关,用铬酸盐处理金属表面,从而生成一层薄薄的含铬化合物的保护膜。
接着,美国人也于1950年起掌握了这一工艺。
他们都以此列为专利,并在联合国备案而获得了专利号。
但是,我们应该喊响这样的口号:
“真正握有发明权的是两千多年前的中国人!
”
我们之所以要争这个权利,因为秦始皇陵兵马俑坑的考古发现提供了证据。
在那里出土的剑、矛、殳、镞、鐏等青铜兵器,一当拭去上面的泥土,即显示出它们光洁、坚利、精制的本色。
经激光显微光谱、质子X光萤光、电子探针和光谱分析检测,原来它们表面是一层呈青灰色的氧化膜。
北京钢铁学院曾用电子探针对三棱铜镞和铜剑测定,其表层结果如下:
成份
名称
铬
其他元素
表层含量
厚
度
铜
镞
0.87~2.23%
10微米
铜、锡、铅
剑
0.6~2%
10~15微米
铜、锡、镍
青铜镞和青铜剑都是含锡的铜基合金,内部不含铬。
同样,镞铸造的金相组织内部只有铜、锡的a和δ固溶体,表而是黑色的含铬氧化层。
表层一旦经过锉磨,在金相照片上再不显示铬的存在。
这些兵器表面确是经过人工处理的,北京钢铁学院(今北京科技大学)的冶金史研究室曾作过模拟实验。
其法是:
用铬铁矿石、火硝在空气参与下,经过850℃~950℃的焙烧,浸出制备,即可得到铬酸盐或重铬酸盐。
然后将重铬酸盐(NaCr2O7,可由天然碱——Na2CO3、K2CO3可由含K2CO3的草木灰和熬硝取得KNO3,分别同铬铁矿焙烧而得到),加温356.7℃~398℃,使之变为溶融状态,蘸入青铜器制品,即可得到含铬的人工氧化层。
用铬铁矿、火硝制备铬酸盐或重铬酸盐的反应式如下:
2Fe0•Cr202+4Na203+7/2=4Na2CrO4+Fe202+4C02
分离出Fe2O3之后,在有CO2的参与下,铬酸盐可变为重铬酸盐:
2Na2CrO4+2C02+H2O=Na2Cr07+2NaHCO3
将重铬酸盐加温,蘸入青铜制品得到含铬化合物的人工氧化层的反应式是:
3Pb+K2Cr207=3PbO+Cr203+K3O
3Sn+2K2Cr2O7=3Sn02+2Cr203+2K2O
3Cu+K2Cr207=3Cu0+Cr203+K20
秦俑兵器表面经过铬盐氧化处理的,不是偶然和个别的现象。
或说,秦德“尚黑”故作染色。
乍看似乎不无道理。
但箭镞作为多发性的消耗品,显然没有此种必要。
再秦俑服饰,色彩绚丽多姿,也不尽是一抹黑。
可见防锈耐腐,以便武库中长期贮存和使用是当时真正用意的所在。
这种处理工艺的结果,在河北满城汉墓中也有同样的例证。
说明秦汉时期我国已纯熟地掌握了铬盐氧化处理技术,其发明时间应说远比秦代为早。
据悉,周代已有了这一制品发现的信息。
今青海、甘肃和内蒙古等地,都有铬铁矿的存在。
《神农本草经》一书中,就有冬灰(或藜灰)、消石(或火消)、石灰(或石墨)和朴消的记载。
晋人葛洪(286~361年)在著作《抱朴子》中,也谈到醋在炼丹中的应用。
应该说这些材料早在秦代已被人们所使用,只是作为文字的记载自然要晚一些时间。
那么,就地取材,简便处理,效果理想,这应该说是中国式的金属表面处理技术。
显然比欧洲人早了两千多年,即使是在今天,它对于国民经济、国防建设和宇航技术的意义仍值得进一步研究。
至于在古代那样简陋条件下,何以出现、又是什么样的工艺过程等等,都是尚待破解之谜。
秦俑坑出土的青铜镞
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