世界上最早的氧化保護術
在秦始皇陵兵馬俑坑中,發現了一柄青銅劍,為銅錫合金製成,並含有微量的鎳、鋁、鐵、鋅等十多種金屬元素。這種合金的硬度為HRC22至24度,已達到調質後的中碳鋼的硬度。最令人驚奇的是,這把劍在地下埋了二千多年,當場去土銹後,表面光亮如新,劍刃非常鋒利,一劍可劃透12層報紙。
為什麼秦俑坑出土的青銅兵器不生鏽呢?科學家對出土的青銅劍、青銅矛等兵器經電子探針和質子X光螢光分析,劍的表面有一層10至15微米的含鉻氧化物保護層,表明曾採用鉻鹽氧化處理技術。這些兵器的表面有一層含鉻化合物的氧化層,其含鉻量達到0.78%至2.32%,厚度為10至15微米。用氧化鉻防鏽是一種先進的工藝方法,經過了鉻鹽氧化處理的青銅兵器具有防腐抗銹的良好性能,所以這些兵器雖藏在地下2000餘年仍然無銹,光亮如新。
我們知道,現代鉻化處理技術是美國在1937年、德國在1954年分別獲得發明專利權的,而且防鏽一般只能保持60年左右,而2200年前的秦代人是怎么掌握鉻鹽氧化處理技術的,至今還是一個謎。
青銅劍經銼磨拋光,其表面光潔度達 △7至 △10,簡直是一個奇蹟。
青銅劍兩千年不折
從二號坑出土的青銅劍,長86厘米劍身上有8個棱面,極為對稱均衡。它們歷經2,000年,從地下出土,卻無蝕無銹,光潔如新。用現代科學方法檢測分析,這些青銅劍表面竟塗有一層厚約10微米的氧化膜,其中含鉻2%。這一發現立即震動了世界,因為這種銘鹽氧化處理是近代才掌握的先進工藝。據說德國在1937年,美國在1950年才先後發明並申請專利,而且只有在一套比較複雜的設備和工藝流程下才得以實現。秦人的鑄造水平之高,真是不可思議。
這些青銅劍的韌性異常驚人。有一口劍,被一具150公斤重的陶俑壓彎了,彎曲度超過45度。當陶俑被移開的一瞬間,奇蹟發生了,青銅劍反彈平直,自然還原。這精湛的鑄劍技藝,令人膛目結舌,卻不知為何。