中国古代银锭的铸造工艺之“模拟实验（上）”
铸造工艺是古代银锭研究的重要内涵，它不仅关乎银锭的器形，更与银锭的外观特征直接相关。因此，要对古代银锭作深入研究，必须对其铸造工艺作科学而透彻的探究。
通过对铸造工艺特征加以分析可知[1]，在传统铸造技术的背景下，中国古代银锭应该采用范铸技术浇铸成型；从各个历史时期银锭（铤）实物的外观状态来看，古代银锭确实皆系模具浇铸态。但历代银锭到底如何浇铸？采用什么样的模和范？银锭的蜂窝、丝纹等标志性的外观特征与铸造工艺之间有何关联？等等，一系列的专业问题都必须作具体深入的研究。为此，我们在文献考查的基础上[2]，参考近年来考古出土的银锭范模形制，结合冶金学原理，设计了系统的古代银锭铸造实验。
（一）制作铸锭用范。根据具体锭形，先设计制作芯和模，然后翻制砂型，铸造铁质锭范[3]。这一过程是用粘土或木材等制作成形状与银锭相同的范芯和带内腔的外范，然后在砂箱中压出相应的型腔，填入芯范，再用砂压紧填实，浇入铁水，得到铸造银锭用的铁范。
（二）备好白银原料、熔炉、坩埚、燃料、测温仪、电子天平等物品。
（三）银料入炉熔化及除渣，是将准备好的银料放入炉火中加热，然后切割至适当大小，再投入坩埚中熔化，在银料熔化成液态后，加入硝石粉进行除渣操作。
（四）将银液倒入铁范、浇铸得到所需银锭，这一过程受到很多因素的影响，也需要一定的技巧。
（五）打印戳记，在银液冷却后的不同时间段，用铁质印戳打击银锭表面，砸印出铭文，分热打与冷打。
具体工艺流程图如下：
银锭铸造工艺流程简图
根据历代银锭形制与考古出土的铁范，以及古代银锭表面丝纹的外观特征，我们设计制作了各种样式的铸铁范。铸铁范的制作，按照古代银锭的样式造形，先制作相应的范芯，可以用粘土、木材制作，粘土制好的型芯应在约900℃的火炉中进行焙烧，然后再用粘土或石膏等可塑性材料将型芯夹在中间，放置在带有标记的木板上制作出范型，待范硬化后取出型芯，或进行焙烧以增加硬度。接下来可用此木质、石膏与陶土范模翻砂铸造铁范。我们根据实验需要，采用传统翻砂工艺铸造了各种样式的铁范约六百余件。
石膏与陶土范芯、范腔
木质、石膏、陶土范模
制作陶土外范
石膏范芯、外范与翻砂铸成的铁范
翻砂
浇铸铁范
各式铁范
随形“元宝”五十两型铁范（重3.9kg，总长22cm，宽14cm，腰宽10cm，壁厚1.8cm，腔深3cm）
随形铁范是指范腔的形状与铁范外表面的几何形状相同。
随形“元宝”五十两型铁范（重2.5kg，总长19.8cm，宽13cm，高5cm，壁厚0.7cm，腔深3cm）
不随形[五十两型铁范（重8kg，总长28cm，宽14.5cm，高6.5cm，壁厚2cm，最厚处3.5cm；内口沿长16.5cm，内腔宽11cm，腰宽8cm；内腔底长13cm，内腔宽6.5cm，腰宽4cm）
不随形铁范是指范腔的形状与铁范外表面的几何形状不同。
五十两型异型范（重3.8kg，总长22.5cm，宽11.6cm，高5cm，壁厚1.2cm、中间最厚处2.8cm，腰宽5.6cm；内腔口沿长14.2cm、底长13.5cm，内腔宽0.9cm、深3.2cm）
不随形五十两型特厚壁浅槽范（重7.3kg，总长24cm，宽16.5cm，高5cm；前壁厚2cm，侧壁厚5.5cm）
随形范系列
不随形范系列
银料采用国标1#电解银板，置于炉火中加热至约600℃，取出用铁砧子砸击切割至合适重量。另准备少量纯铜片，进行含少量铜的银液浇铸实验。
加热银板
切割银板
称量银块
纯铜片
熔化银料的耐火材料，实验之初选用陕西省榆林市当地的“安泥”，主要由高岭土与石英砂组成，捣碎后加水搅伴，制成传统耐火坩埚，在熔化过程中，发现银料损耗很大，后来购置石墨坩埚。熔银设备，用砖和泥砌成火炉，备置焦碳和鼓风机。
榆林“安泥”石料
铸造场地与熔炉
石墨坩埚与传统耐火坩埚
先对坩埚和银块进行预热，再将银料放入坩埚中入炉熔化，将坩埚埋入碳火中，用砖石盖住坩埚口。银块从740℃开始软化，约6分钟后，达到980℃开始熔化，约5-6分钟后，银块完全熔融达到1200℃。
熔银
拨渣
实验中银液的除渣操作完全按古法进行。得益于《铸宝见闻录》留下的清末光绪年间四川铸银锭的工艺细节：“在碎銀熔化時，工匠用小鏟將少許硝石投入鍋裡，接著丟進一、兩條鉛片。他由銀液表面狀態注意到其內含有雜質，於是再丟入幾條鉛片。之後加添些硝石，硝石使雜質釋放並浮起到銀液表面。這時灑上砷粉，使雜質流至坩鍋邊緣。工匠把折彎的鐵條的尾端插入鍋內，雜質即附著其上，當鐵條尾端變紅熱時將其拔出，再以另根鐵條刮除。這個動作重複多次，由於雜質中仍含有微量之銀，這些都成了工匠的外快。最後是把相當數量的硼砂灑在銀液上，它會逐漸流向坩鍋邊緣，然後以彎曲的鐵條去除。”[4]
前人记载细节清晰，我们一一准备材料进行实验，得出了和前人记载一致的结论：硝石（亦名硭硝、苦硝、焰硝、火硝等）的作用是释放并聚集银液中的杂质到液面，砷粉（五氧化二砷）的作用是聚集杂质到坩埚的边缘，铅条的使用和灰吹法提炼纯银的作用相同，硼砂（四硼酸钠，Na2B4O7·10H2O）的作用与砷粉有相似处，能慢慢聚集杂质到坩埚边缘。
“脱氧”是现代铸造工艺中的名词，因为银液中的氧会使银锭表面出现蜂窝、滴珠、麻面、缩凹、穿孔等缺陷[5]，这是现代铸锭工艺中需要避免的。现代铸锭脱氧工艺，是浇铸前在银液面上覆盖一层木炭等还原剂[6]，或在炉料中加入一块松木，随着银的熔融而燃烧以除去部分氧。浇铸前将液面清除不尽的少量余渣从坩埚口拨向后面，在坩埚口可放置一块石墨（可从废石墨坩埚上锯下），在往液面加以大碗草灰后浇铸。这样既能燃烧除去部分氧，又能保温和吸附液面余渣，以提高铸锭质量。
前人记载中不见明确的银液脱氧工艺，古代银锭铸造中蜂窝、滴珠等缺陷普遍存在，这些铸造缺陷形成的特征反而成了古人鉴定银锭真伪和成色高低的依据，当时人仿造假银锭都要刻意锥凿出凹坑来仿制蜂窝。因此，我们认为，中国历史上银锭铸造一般不专门采用除氧工艺。
历史上假银锭底部仿制出的假蜂窝
（银锭铸造模拟实验的后续流程包括浇铸、铭文制作等，详见下回分解）
注释：
[1] 详见周卫荣，杨君，黄维：《中国古代银锭科学研究》第72-73页。
[2] 详见周卫荣，杨君，黄维：《中国古代银锭科学研究》第70-72页。
[3] 系指铸造银锭用的铁质空腔，在民间有“铁模具”、“铁范模”，“铁模”、“铁范”等诸多习惯称谓，在本研究中，铸造银锭的铁质空腔系用陶土及石膏等制作的相应材料的模和范翻砂铸造而成，这些铁质空腔是翻砂铸造的模具，而对银锭铸造而言，又是范腔，在此以“铁范”称之，下同。
[4] 孙浩：《铸宝见闻录——清末洋人在中国所见之银锭制程》，《中国钱币》2008年第3期。
[5][6] 陈祖让：《银锭浇铸表面质量控制研究》，《科技信息》，2010年第35期，第687页。
（本文选自周卫荣、杨君、黄维著《中国古代银锭科学研究》一书）