古代失蜡铸造判别方法探索：泥芯吸附残留物分析

失蜡法（又称熔模铸造，lost-wax casting）是指以蜡、油脂等易熔材料制模，外敷粘土等耐火材料，干燥后加热排蜡得到铸型的铸造方法。自青铜时代早期以来，失蜡法在世界上许多地区被广泛应用。但在组合陶范铸造为主流的中国青铜时代，失蜡法的使用和发展情况还存在诸多争议。当前研究中对失蜡铸造的判定，大多基于对铸件形制和工艺痕迹的观察，对制膜材料的研究却付诸阙如，在一定程度上导致工艺判断缺乏确凿的证据。

我院冶金与材料史团队另辟蹊径，尝试从熔膜材料的辨识探索失蜡法的判别方法。众所周知，失蜡法的核心在于“蜡模”的使用。理论上而言，在制范与失蜡的过程中，多孔质的泥范（芯）将与熔化的蜡料相接触，可能会吸附并保留蜡料中的有机成分。基于该假设，本研究借鉴陶器吸收脂类残留物的理论方法，考察了蜡料在高温条件下的变化过程及其在泥芯中的吸附行为，以期为古代失蜡铸件的判别提供新的方法。该研究已发表于国际著名科技考古期刊Journal of Archaeological Science: Reports。

本研究采用实验考古学方法，模拟古代直接失蜡铸造的整个过程。通过设置不同的烘范温度（烘范组）和浇注模拟实验（浇注组），考察不同的热过程对吸附蜡料的影响。采用直接酸甲醇萃取法提取泥芯表面中的脂质残留，利用气相色谱-质谱（GC-MS）进行定性和定量分析（图1）。

图1模拟实验与分析流程图

结果显示，在蜡模排出过程中，大量液态蜡被多孔粘土芯吸收。烘范和浇注的高温过程，对吸附蜡料产生了较大影响。在模拟实验的条件下，烘范温度低于100℃时，土范芯中的残留物含量较高且保留了蜂蜡的特征标志物（如14-和15-羟基棕榈酸）。当烘范温度低于300℃时，吸附残留的含量仍较为显著（远大于粘土中的含量），并可通过特征分解产物判断蜡料的存在。当烘范温度超过400℃时，泥芯中的吸附蜡料已分解（燃烧）殆尽，脂质含量甚至低于未经处理的粘土。浇注过程对蜡料也存在较大影响，但吸附脂质的总量和构成仍可支撑蜡料的判断（图2）。

图2.不同处理条件下泥芯脂质残留物的主要构成与含量