铜炉表面氧化层厚度与颜色的关系

dingbird 2013-12-07

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铜炉表面氧化层厚度与颜色的关系

卢圣
2011.4.28

对古玩年代的鉴别，人们都以器型、材质、“包浆”等因素判别。某个时代人们习惯使用或采用的样式，被定为一种特定器型，这种物件因而容易被后人甄别，物件材质的选用也和当时人们就地取用而被后人比对后识别，但两者都可模仿。而“包浆”是物件经大自然的天工造物而生成，有很强的时差概念。人们以“包浆”厚度来评断时代久远，而对不同材质的古玩，“包浆”的形成也是不同的，“包浆”是种特殊的保护层，到现在人们还没有彻底分析它的组成成份。
“包浆”无外乎由以下几种构成，对石头一类外表面形成的“包浆”，称为硅化，对竹木、骨骼或竹木一类织造物为原料生产的物件外表面形成的 “包浆”称为碳化（钙化）,金属一类制品外表面形成的“包浆”称为氧化。或者由于时间和所处环境的不同，“包浆”又同时有多种形态共同产生。、
不管是硅化、碳化（钙化）或是氧化，都离不开大自然的杰作。
由于大自然的造山运动，会把地下的岩石拱碎到地表，也可能把地面的动植物翻入地下，自然界会把埋置地下的树干硅化成石头，也能把地表松碎的石头外表硅化成皮壳。如我国云南的硅化木，就是木头变成了化石，而缅甸翡翠石的皮壳和新疆和田玉仔料的皮壳，都是石头表皮被硅化的结果，因而让现代的人们产生一种神秘感，为识别石料、为获取优质的原料而参与赌石这种商业行为。
而碳化是更容易让人们理解，由于时间的效应，动植物体表和体内的毛细管长期接触大气，表面和内部中的一些有机成份被析出，整体碳水化合物中仅留下碳的成份或以碳为主的化合物，久而久之，物体变的轻了，物体以碳为主，这就是碳化。
金属的氧化就更直观了，有的金属只会氧化出稀松的氧化物，而有的金属会氧化出致密氧化层。如：铁，只会氧化出铁锈，铁锈疏松透气，因此铁容易烂掉；铜和铝会氧化出致密的氧化层，对铜和铝会产生很好的保护，并且氧化层会产生不同的颜色。
本文要讨论的是金属氧化层厚度与颜色的关系。
根据测试，氧化层厚度与颜色的关系如下表：

氧化层颜色

氧化层厚度与颜色的关系（A）

第一周期

第二周期

第三周期

第四周期

灰色

100

黄褐色

300

棕色

500

蓝色

800

紫色

1000

2750

4650

6500

深蓝色

1500

3000

4900

6850

绿色

1850

3300

5200

7200

黄色

2100

3700

5600

7500

橙色

2250

4000

6000

红色

2500

4300

6250

可见，金属元素的氧化物按它在元素周期表中所处的位置而产生不同的颜色，而不同厚度的氧化层又会显现不同的颜色。且有2000埃左右厚度即循环一次的特性。有经验的可单凭颜色而判断出大约的氧化层厚度。
这里要说明的是如果超过1.5微米以上的厚度时。氧化层颜色改变便渐渐不明显。
同样，如果要生长出更厚的氧化层。遇到的阻碍也越来越大。一般而言。很少成长2微米厚以上之氧化层。
对于铜炉的材质，在传世的铜炉或能挤进宣德炉名称之中的香炉，大部分都是黄铜制作的。黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。
普通黄铜的含锌量变化范围较大，且锌铜合金中的锌是溶于铜中的，它的工业价值随着含锌量超过45%而变得无实用价值，也就是杂铜。如含锌30％的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。
工业上取用的黄铜有几十种，铜不但能和金属融和成黄铜，也可和非金属结合生成黄铜，例如非金属硅，硅黄铜有如下特点：力学性能高，铸造性能好，耐低温，可焊接，压力加工性能好，抗腐蚀性等。
为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
铅黄铜：铅实际不溶于黄铜内，呈游离质点状态分布在晶界上。因此锌铜的氧化层主要显示铜元素氧化色彩，而铅铜中的铅有害作用较大，氧化层主要显示铅元素氧化色彩。其它元素的铜合金颜色，因各种元素在铜中的溶解度不同而不同，铜合金的氧化层会显示不同金属氧化层的颜色
，而颜色的变化也随着氧化层厚度的变化而变化。

下面色条是sio2的层厚与颜色的对比，大家可比较。