中国古钱币的铸造工艺
2012-02-26 07:02阅读：
在中国历史上，自从先案铸币产生以后，用冶铸法制造钱币长达几千年，直至清末，才逐渐被引进的国外机制生产工艺所替代。所谓冶铸法制造钱币，乃是将熔化的液态高温金属注入预制有钱币型腔的器具中，金属在型腔中冷却凝固成型，再经过一定的加工程序制成钱币。因预制型腔工艺的不同，冶铸法先后出现了范铸法和翻砂铸造法两种生产工艺。中国早期制造钱币采用的是范铸法，后来经过技术上的改进与发展，唐朝前后开始普遍采用了翻砂铸造法。
(1)范铸法
范铸法铸钱的主要工具是硬质的钱范。根据钱范的功能不同，可区分为子范、母范、祖范与钱样范，根据制作钱范的材料不同，则可分为石范、陶范、铜范、铁范、铅范等。
①子范：是指直接用以浇铸钱币的钱范。在范体上预制了凹陷的待铸钱币型腔，一般是正背两块对合。最原始的子范型腔是
直接由入工在范体上刻制出来的，如石范和早期的泥陶范。后来发展为印制和用模型翻制子范，翻制的子范有泥陶范、铜范、铁范等多种。
②母范：是指用以翻制子范的模具。在范体上制有待铸钱币的凸体模型，通常是两块配对，有陶质母范、铜质母范、铅质母范，大部分母范是用统一的模具翻制而成，亦有部分母范是直接刻印加工成的。
③祖范：是指用以翻制母范的模具，在范体上预制有翻制母范的型腔。翻制一件母范，至少要有两块配套的祖范对合使用，祖范的型腔大都是由人工直接刻印而成。
④钱样范：是指为印制泥陶母范的凸体钱模型所用的一种模具，在范体上制有1到2枚待铸钱币的型腔。钱样范大都是铜质的，由专用的祖范翻制而成。《古泉汇》录有一具成连珠形布列2权五铢钱型腔的铜质钱样范，范体上无流道。用它印制五铢钱泥陶母范，可按适当间距先在泥范坯上印出凸体钱型，再加作浇口、流槽模型。由于用了钱样范，印出的钱型比较一致。用它翻制的子范所铸的钱币，型制、重量就比较统一。
⑤石范：人类祖先首先制造和使用的工具即为石器，用石制作钱范理所当然成了人们首先采用的方法之一。制作石范的材料，是质地细腻、硬度适于雕刻扣能耐高温的石料。石范直接作子范使用，为便于脱模和提高耐高温性能，使用前在范面还要上一层涂料。
发现的石范，有先秦“成白”刀币残石范，“安阳”方足布石范，汉代“三株”钱残石范。
⑥泥陶范：制
作泥陶范的主要材料是粘土。早在新石器时代，人类已掌握了以粘土烧制陶器的技能。粘土可塑性很强，因而泥陶范亦成为我国最早采用的铸钱工具之一。早期的泥陶子范，是在泥范坯上直接刻划或用模印出钱币型腔的，有的还需刻印各种线条和反书的阴刻文字，为便于脱模和提高泥陶范的耐高温性能，在范型腔一面要涂上一层和以泥炭、石英粉等的混合涂料。制成的泥范坯强度很低，待阴干后再置入窑个焙烧，制成可用的泥陶钱范。后来，制作泥陶子范的方法有了改进，采用了母范翻制泥陶子范的技术。西汉以后，又出现了泥陶母范的制作技术，如西汉的五铢面母范，普遍采用了泥陶母范，在《古泉汇》等旧谱中早有收录。在陕西等地也发现了大量实物。
发现的先秦泥陶子范，有晋国的耸肩尖足空首布、燕国刀币、齐国刀币等等。
⑦铜范：由青铜铸成，可以反复使用，提高了铸钱的质量和效率。但是，铜范的制作比较复杂，铜质子范大都是用母范浇铸而成，铜质范范面光滑清洁，使用时在表面需涂上一层涂料，既可调节铸钱时冷却的时间，又可减轻高温的金属熔液对铜范的损伤程度，以延长铜范的使用寿命。发现的先秦铜子范有半两钱范、“贝益”六化范、鬼脸钱范等等。汉至南北朝，五铢钱制的铜子范就更多了。
近10年来，陕西等地连续发现了战国半两、秦半两和汉半两、五铢等铜子范。
铜母范亦陆续有所发现，如“贝益”六化范、“贝益”四化范、秦半两范、汉半两范、五铢钱范，还有王莽时期和南北朝时期的多种钱范。
⑧其他质地的钱范，亦有所发现。
铅范，如1975年在内蒙古自治区喀喇沁旗上瓦房乡出土一块燕国“一化”圆钱铅质母范，1983年在河北平泉县榆林子乡发现一件西汉“半两”铅质母范。
铁范，如清末《泉货汇考》一书，辑入王莽“货泉”铁母范一块；山西定襄县出土过汉“五铢”铁子范。
范铸法是在不断进化与发展的，如制范工艺，最早是直接刻制而成的石、泥子范，钱范用后即毁，一次铸钱不多，且形制不一，铸钱的质量和效率都很低。后来出现了母范翻制技术，节省了制作子范的时间，所铸钱币的形制又比较一致。特别是出现了铜子范，可以反复使用，大大提高了铸钱的质量与效率。范铸法的发展不仅表现在制范工艺上，亦反映在浇铸工艺的改进与革新上。最原始的是单范浇铸，一般将钱范竖立，金属熔液自上部浇口注入，从而完成浇铸工序。后来出现了卧式叠铸技术，将多块竖立的钱范排合在一起，沟通它们的烧注口，注入一次金属熔液，可完成多块钱范浇铸的工序。进而又革新为立式叠铸技术，每块钱范的浇注口都设于中心，钱币型腔呈放射形列于浇注口四周，钱范平放，多块相叠，使浇注口上下相通，外用草泥包裹。这样，注入一次金属熔液可以完成更多块钱范的浇铸工序，使铸钱的效率得到更大的提高。卧式叠铸法为春秋战国时期钱币主要铸造方法。汉魏南北朝时期，立式叠铸法逐步取代了卧式叠铸法。然而，由于各地区的经济、技术水平和其他条件存在差别，新的浇铸技术出现并非一下子就将旧工艺全部淘汰了。直到五代十国时期，地处东南沿海的闽国，依然在采用单范单枚的泥陶范浇铸工艺铸造“永隆通宝”铁钱。而南汉则仍在沿用石范铸钱的旧工艺铸造“乾亨重宝”铅钱。在清朝咸丰年间，民间还出现用人工刻制的泥陶钱范私铸“咸丰元宝”当百大钱的现象。
(2)翻砂法
翻砂法铸钱与范铸法铸钱的主要区别，在于预制钱币型腔的方法有了根本的变化。它不再以硬质的范体为制作型腔的依托，而是采用土陶末或型砂等，适当掺入其他混合物作为凝聚材料，将凝聚材料分置上下两个框内组成一对“砂箱”，制作精整的钱币模具——母钱，在砂箱内印制出钱币型腔、流槽、浇注口，往往上下砂箱各印其半，印毕后取出母钱，上下砂箱原样对合，以完成钱币型腔的制作工序。又常用类似范铸的立式叠制法，将多框已预制的钱币型腔的砂箱重叠，连通它们的浇注口，以一次注入金属熔液完成多框的浇铸工序。
翻砂法铸钱在唐代前后已有出现，到宋代已达到非常成熟的程度，一直沿用到近代冶铸法铸钱以后才结束。尽管翻砂法在不断改进与发展，但其基本原理和主要操作过程不离其宗。明代宋应星在《天工开物》一书中对当时以翻砂法铸钱有比较详细的记载：“凡铸钱模，以木四条为空框(木长一尺一寸，阔一寸二分)。土炭末筛令极细，填实框中，微洒杉木炭灰或柳木炭灰于其面上，或熏模，则用松香与清油，然后以母钱百文(以锡雕成)，或字或背，布置其上，又用一框，如前法填实合盖之。既合之后，已成面背两框，随手覆转，母钱尽落后框之上，又用一框填实，合上后框，如是覆转，只合十余框，然后以绳捆定，其木框上弦原留入铜眼孔，铸工用鹰嘴钳烘炉，提出容罐，一人到钳扶抬罐底相助，逐一倾入孔中冷定，解绳开框，则磊落百文，如花果附枝，模中原印空梗，走铜如树枝样，挟出逐一摘断，以待磨锉成钱。”
母钱，作为印制砂箱内钱币型腔的模具，要求比较高。它应该选取精纯的金属材料铸成，母钱上无肉眼可辨的气孔；钱文笔划挺拔，文字与周郭、地张间不允许有流铜侵入，如果发现流铜，必须修去，否则无法使用；正背之间不能有明显的错范。发现的母钱，一般是将铜或铅锡台金等金属材料用翻砂法浇铸而成，并且经过精心加工，达到了模具的要求。翻制第一批母钱的模具，是由专门的技术人员雕刻而成的。这些由人工雕刻的钱币模具称为雕母钱。制作雕母钱的材料，通常有铜、铅锡合金等。清朝的雕母钱在凿成之后，其穿口仅留一圆孔，即所谓“金口未开”，在使用之前，由钱局专人开凿成方孔，才正式启用。
一、石范及铜范技术的应用
早在青铜时代我国就发明了各种范铸工艺，从而制造出了无数精美的青铜器。在青铜范铸中大多用陶范，但也有采用石范及金属范进行铸造的。各地出土资料表明，除大多采用陶范技术外，先秦已经有石范及铜范铸造了。
1. 石范铸钱
上个世纪以来，各地曾出土过许多石范，有战国的、有西周的、亦有商代的，说明石范铸器最迟在商代。在汉代遗存中，山东、山西、河南、陕西等省均有铸钱的石范出土，数量之大空前（多见于专业杂志报道）。这说明西汉继承前代，将石范技术广泛用于铸钱。
2. 铜范铸钱
1982年2月，安徽省繁昌县的文物工作者在该县横山镇收集到两件蚁鼻钱青铜范，是农民在开挖房基时发现的。其中一件长27、宽10.7、厚0.95厘米，重1055克，范面有64枚蚁鼻钱腔，另一件有65个蚁鼻钱的钱腔。这些币型主要分为四排，中间有直浇道与每个钱腔相通。范的正面型腔内有凸起的阳文，文字的下方有一凸起的圆点，与出土的蚁鼻钱上的凹圆点相吻合。类似的蚁鼻钱青铜范在上海博物馆、武汉市博物馆也有收藏，说明楚国当年是采用青铜范来铸造蚁鼻钱的。
3. 叠铸范包铸钱
到目前为止，考古出土的叠铸范模和范片数量已不算少，但没有早于汉代的。从各地发掘的铸造遗址看，先秦尚未发现有真正的叠铸技术，最早采用叠铸技术的是西汉早期的半两钱【3】。
4.有关铸钱工艺
综上所述，虽然西汉的石范铸钱和铜范铸钱的工艺都是继承了先秦的范铸技术。但先秦的石范及铜范技术在范铸中的应用并不普遍，而西汉才将石范及铜范技术普遍用于铸钱行业。出土资料表明，先秦时期钱币的铸造工艺比较复杂，春秋时晋、郑等国的空首布币是陶范铸造；战国秦半两钱则既有石范铸造，也有铜范铸造；楚国的蚁鼻钱则都是铜范铸造。之所以采用不同方式铸钱，是由于各国钱币的大小不一、形制不一、合金亦不相同，这是由物质的物理及化学性能所决定的，只能按照各种钱币的形制及合金成分的综合要求来选择与适当的铸造方式，否则会造成大量废品。
二、不同钱币与其不同范铸工艺的关系
如果我们根据各种不同形制的钱币来研究各种币形与各种工艺之间的关系，就不难发现其中的某些规律。
1.先秦空首布为什么采用陶范铸造
在山西侯马东周铸铜遗址中，出土了铸造空首布的陶范，在山西也出土了许多空首布。这种钱币的体积都较大，耸肩尖足，首长5.5、肩长9.5、肩宽6厘米，其厚度一般不足0.4厘米。从铸造角度看，这种几何形状的铸件，不仅要求合金中有较高的铅含量，而且要求范材要有较好的保温性能，象石范或铜范这样的材料，保温性能差而使铜液凝固速度过快，甚至来不及充满范腔即已凝固，因此，石范或铜范不适宜浇注空首布这样薄的铸件。从对21枚空首布所作的化学成分分析得知，铅的平均含量达24.30%【4】，尽管含铅量较高，但毕竟空首布很薄，所以，只能采用保温性能较好的陶范铸造，石范及铜范是无法铸出空首布这类几何形状的钱币的，只适宜浇铸径间较厚的铸件。关于空首布的具体铸造方法，我们将有专题模拟实验研究报告刊出。
2.西汉半两为什么采用石范铸造
在山东、陕西、山西等地都出土了一些铸造过西汉半两的石范。西汉半两钱有薄有厚，薄的不足0.05厘米，可能会采用陶范铸造；厚的一般在0.2厘米左右，约为耸肩尖足空首布厚度的5倍。从对13枚秦半两钱所作的化学成分分析得知，其含铅量平均值为19.42%【5】，其中最低为8.01%，最高达
29.74%，如果将这种含铅的合金液体浇入陶质范腔，至少在浇铸后半个小时或更长的时间内，其液体不凝固或不能彻底凝固。我们曾于1996年作过模拟实验，采用陶范竖式浇铸，即双合范立式串铸，铜液含铅量为30%，浇铸1小时后，打开范腔，钱坯尚未彻底凝固，用小木棍一碰，液体就立即被挤压出来。这一模拟实验说明了一个问题，即陶范不适宜铸造含铅量高并体积较厚的铸件，原因是陶范具有较好的保温性能。同时，我们还认识到，用含铅量偏高的铜合金液体浇铸径间较厚的铸件时，不适宜采用陶范。2002年我们进行了石范铸钱模拟实验【6】，通过实验得知，用含铅量在20%以上的铜合金液体浇铸厚度
0.15-0.2厘米的铸件时，浇注到石范范腔中的合金液体凝固正常。这就从技术上说明了西汉初年至武帝统一铸钱以前，大多采用石范铸钱是十分合理的。
3. 上林三官五铢为什么采用铜范铸造
武帝以前的铸钱较杂，民间及郡国都能铸，其规模自然不能与国家铸币厂相比，民间大多采用简单易行的石范铸钱，郡国因财力及技术力量远胜于民间，则大多采用铜范铸钱。由于民间及郡国铸钱都为取利，因此，钱往往越铸越小。作为一个国家，要想统一币形，除颁布严格的法令以外，还必须从技术上做到形制的统一。石范工艺虽然易于操作，但石范毕竟用的是质地较软的滑石料，在铸钱过程中容易破损，如果大批量铸钱，就必须经常更新石范，钱的形制就难以统一。所以，只有采用经久耐用的铜范，才能铸造大批量的形制、质量一致的钱币。
4.王莽及其以后为什么大多采用叠铸工艺铸钱
所谓叠铸即叠式浇铸，是将用泥料在铜质模盒（范母）中压印出的子泥范层层相叠，然后用草拌泥包裹起来，共用一个主浇道进行浇铸的一种工艺。这种工艺较之传统的竖式陶范、石范及铜范铸钱而言，优点是不言而喻的，不但便于统一钱型、保证质量，而且大大提高了劳动力工效。在王莽之前的西汉初年，就已出现了叠式铸钱工艺，但比较原始，只是一层层同向叠压铸造光背的半两钱。出土资料表明，到王莽时期，叠铸技术已相当成熟，叠式铸造的规模史无前例。王莽时期钱币几次改制易形，如大布黄千、一刀平五千等这样的币形，己打破了秦以来的圆形方孔钱形制。虽然王莽也用铜范直接浇技术铸钱，但相比之下，陶范叠铸技术则更显示出其优越性。从大泉五十、货泉、大布黄千及小泉直一等71枚钱的化学成分看，其铅含量较低的平均值仅为7.07%【7】；若用这种铅含量的铜液在铜范上浇铸钱币，其成活率显然不及陶范高，加之陶范叠铸工艺的成本更低，所以，王莽时期的铸钱工艺从铜范直接浇铸逐渐过渡到陶范叠铸，应该说这是铸钱技术一次大的进步。
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