文物中的化学
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五、青花瓷中的钴颜料

青花瓷器是指用含钴的颜料在瓷胎上绘画,然后上一层透明釉,在高温下一次烧成呈现蓝色花纹图案的釉下彩瓷器。这种瓷器的釉彩着色力强,发色鲜艳,呈色稳定,彩在釉下不易磨损模糊,加上白地蓝花有一种特别的明净素雅之感,具有中国传统水墨画的效果。美观实用的特点使青花瓷器深受人们喜爱,从而获得迅速发展,从元代起,它逐渐成为景德镇生产的主流瓷器产品,远销国内外。可以非常肯定地说,现在国内的每一个博物馆(与陶瓷无关的专业博物馆除外)和世界上许多著名的博物馆都藏有中国的青花瓷器文物。

釉下彩绘和运用钴颜料作为呈色剂是青花瓷器烧制的基本工艺要素。通过对这两个要素的考察,可以看到青花瓷器的烧制成功和发展都不是偶然的,而是瓷工们在长期的配釉烧瓷实践中,对那些作为颜料的矿物,特别是含钴矿物探索试验的结果。

早在唐代,湖南的长沙窑(在今长沙附近的铜官镇)已采用含铜和铁的矿物做颜料,烧成了釉下彩瓷器(见图1-16)。到了北宋,这种釉下彩装饰方法为磁州窑所继承,创制了白地黑花釉下彩瓷器。随后,这种装饰方法为更多瓷厂工匠所掌握。这种釉下彩的技法经历了400多年的发展,到了元代,在青花瓷器中的烧制技艺才趋于成熟。运用含钴矿物做颜料,对于唐代的瓷工已不是生疏的事,唐三彩的蓝色釉就是这种应用的证明。一些学者曾推测,在唐代应已有青花瓷器。一些出土的文物也证实了这一推测:1975年在江苏扬州唐城遗址中出土了青花瓷残片,香港冯平山博物馆(香港大学美术博物馆)收藏着一件据说是1948年出土于河南洛阳的唐代白釉蓝彩三足釜(见图1-17)。宋代的青花瓷片也有多处出土,例如在浙江龙泉金沙塔的塔基和绍兴环翠塔的塔基中都发现了宋代青花瓷片。从这些瓷片的外观来看,青花色彩暗蓝,甚至带有一点黑色,据测定其烧成温度在1270℃左右,MnO/Co比为10.25,Fe2O3/CoO比为0.61,由此可以认为这是采用了含氧化锰很高的当地钴土矿,由此可以推测,唐宋时期,青花瓷器的烧制还处于探索试制阶段。

图1-16 唐代长沙窑青釉褐彩七贤人物诗文瓷罐(长沙博物馆藏)

图1-17 唐代白釉蓝彩三足釜(香港大学美术博物馆藏)

到了元代,青花瓷器的烧制技艺逐渐成熟,并开始在景德镇大量生产。近几十年来,在元代居住遗址、元代窑藏及元代墓葬中陆续出土了不少青花瓷器(见图1-18)。它们的共同点是施青白釉,而不是透明釉,青花的色泽带灰,而不是典型的深蓝色,纹饰也比较简单。通过对景德镇元代青花瓷片的检测,发现它是在当时青白瓷的基础上发展而来的,胎中氧化铝含量明显增加,表明当时制瓷的胎料已开始采用瓷石加高岭土的二元配方,而不是沿用单一的瓷石配方。

图1-18 元代青花瓷瓶:① 萧何月下追韩信图梅瓶(南京博物院藏);② 景德镇青花缠枝牡丹纹梅瓶(上海博物馆藏)

由于高岭土一般含氧化铝较瓷石高,烧成温度相应提高,胎质的韧度也会提高。元代青花瓷的釉色白中略透微青,光润透亮,釉中氧化钙含量减少,而钠、钾离子成分相应增加,表明所使用的釉也不是原先的石灰釉,而是在釉的配方中加入含钠、钾的硝酸盐或碳酸盐,即向石灰碱釉过渡。石灰碱釉在烧成中,黏度增加,从而使釉层得以增厚。使用的青花颜料既有国产钴土矿,又有进口钴土矿:苏泥勃青(又名苏麻离青)。此外,元代青花瓷器在胎釉方面普遍出现淘洗不细、制作较粗糙的缺点,这里既有时代的烙印,又有起始阶段的特征。

在明代,青花瓷器的生产迈入了一个黄金时代,不仅因为它已成为景德镇瓷业的主流产品,而且还因它胎质细腻洁白,釉色晶莹透亮,青色浓艳和纹饰优美而负盛名。从明代永乐年间(1403—1424年)到嘉靖年间(1522—1566年),瓷工们对来源不同的含钴色料进行了试验研究。永乐年间和宣德年间(1426—1435年)早期的产品,瓷工们使用的青花色料主要是郑和等从南洋、伊斯兰国家带回来的苏泥勃青,这是一种含锰低、含铁高的钴土矿。用它烧成的青花瓷器色彩深且艳,但是由于氧化铁晶体的存在,时有黑斑出现。宣德年间后期,由于进口青料的减少,而使用较多的是进口青料和国产青料的混合料。在适当的烧成温度下,青花蓝彩变得柔和淡雅,黑斑也少见。成化年间(1465—1487年)和正德年间(1506—1521年),由于几乎完全采用国产的青料,这时的青花瓷的蓝彩大多是较淡浅或稍浓带灰的。嘉靖年间又恢复了使用进口青料,这时瓷工们使用青料已有了丰富的经验,都是有意地将进口青料和国产青料以适当比例混合,因此烧出来的青花瓷器蓝中微泛红紫,浓重鲜艳。万历(1573—1619年)中期以后,可能由于进口青料的中断,瓷工们不得不完全改用国产青料。这时期的瓷工对于国产青料的呈色效果已有较多的认识,同时积累了加工国产青料的丰富经验,虽然他们完全采用国产青料来烧制,但青花瓷的颜色没有嘉靖时那么浓艳,而是蓝中微微泛灰,也颇有沉静之感。明代青花瓷瓶如图1-19所示。

图1-19 明代青花瓷瓶(上海博物馆藏)

瓷工们在长期配釉和烧制青花瓷器的实践中,通过试验和对比,对国产和进口青料有了较多的认识,并积累了丰富的加工经验和合理的配方。由于时代的局限,古代的瓷工不可能了解这些含钴矿物的化学成分和它们在釉中的呈色机理,但是他们能根据自己在使用和配制青料的实践中,将经验认识总结并运用于具体的工艺技巧之中,这正是古代劳动人民智慧的体现。

现在,我们运用近代的科学知识和实验手段,通过研究才认识到,国产青料——矿物学上称钴土矿——实际上是由氧化锰、氧化钴和其他氧化物所组成的复合矿。它的产地分布颇广,古代常使用浙江、云南的钴土矿,其化学成分见表1-1。

表1-1 钴土化学成分

产地

色泽

化学成分(%)

SiO2

Al2O3

Fe2O3

BaO

MnO

TiO2

CaO

CuO

浙江

黑灰色

18.31

19.01

6.96

1.80

30.12

1.58

0.16

0.10

云南

淡绿色

28.97

32.81

6.58

少量

19.30

0.38

0.66

0.58

产地

色泽

化学成分(%)

CoO

NiO

MgO

K2O

Na2O

有效氧

烧失

总计

浙江

黑灰色

1.86

0.36

0.20

6.65

13.43

100.54

云南

淡绿色

4.46

0.05

少量

0.43

0.24

4.37

1.40

100.29

(转录自周仁等著《中国古陶瓷研究论文集》第83页,轻工业出版社,1982 年)

从这一分析中,可见氧化锰含量高,而氧化钴的含量除云南部分矿高于2%以外,一般在2%以下。通常未经炼制的钴土矿是不能用作青料的。只经过一般加工的国产青料,呈色往往明显带灰。进口青料,即来自南洋或伊斯兰国家的苏泥勃青中,氧化锰含量不高,和氧化钴差不多,而铁含量却非常高,所以在还原气氛中烧成的青花,其色调是蓝中泛绿,深色部分呈黑色,大的呈黑斑,小的呈黑点。明代的瓷工不可能了解到,青花的主要着色剂是钴的氧化物,而氧化钴含量过高,易使色泽发紫黑,氧化钴含量偏低则不能显出青蓝色。钴土矿中氧化锰、氧化铁也是呈色剂,它们或多或少必然对氧化钴的呈色产生影响。然而瓷工们通过自己的摸索,不仅清楚了进口青料和国产青料的性质,掌握了使用进口青料和国产青料的适当配比,还发展出一套鉴别和加工这些青料的方法。他们在配制颜料时,已认识到若钴土矿用多了,色彩就易泛紫(由于铁、锰氧化物增加),于是有意识地在颜料中加入一些矾土石(矾土石的主要成分是氧化铝);矾土石也不能加多,否则会使研磨加工变得困难。对国产钴土矿的挑选、富集等加工手段,明代宋应星在《天工开物》中介绍道:

凡画碗青料,总一味无名异(漆匠煎油,亦用以收火色)。此物不生深土,浮生地面。深者掘下三尺即止。各省直皆有之,亦辨认上料、中料、下料。用时先将炭火丛红煅过,上者出火成翠毛色,中者微青,下者近土褐。上者每斤煅出只得七两,中、下者以次缩减。如上品细料器及御器龙凤等,皆以上料画成。……凡饶镇所用,以衢、信两郡山中者为上料,名曰浙料,上高诸邑者为中,丰城诸处者为下也。凡使料煅过之后,以乳钵极研(其钵底留粗不转锈)。然后调画水。调研时色如皂,入火则成青碧色。

清代学者朱琰在《陶说》中写得更为详细:

瓷器青花霁青大釉,悉借青料,出浙江绍兴、金华二府所属诸山。采者入山得料,于溪流漂去浮土。其色黑黄、大而圆者为上青,名顶圆子。携至镇,埋窑地三日,取出,重淘洗之,始出售。其江西、广东诸山产者,色薄不耐火,止可画粗器。

白地青花,亦资青料。明宣德用苏泥勃青。嘉靖用回青。青非不佳,然产地太远,可得而不可继。

青料拣选,有料户专司其事。黑绿润泽,光色全者为上选,仿古霁青、青花,细器用之。虽黑绿,而欠润泽,只供粗瓷。至光色全无者,一切选弃。用青之法,画坯上罩以釉水,入窑烧成,俱变青翠。若不罩釉,其色仍黑。火候稍过,所画青花,亦多散漫。

明用回青法:先敲青,用捶碎之。拣有朱砂斑者为上,有银星者为次,约可得十分之二。其奇零琐碎,碾之入水澄定,约可得二十分之一,所得亦甚少。选料不精,出器减色,故必属之料户专司。

从宋应星和朱琰的介绍,可以清楚地看到当时对钴颜料的加工,从选矿、淘洗、煅烧到拣选、磨研等有一整套工序。通过加工富集了颜料中氧化钴的含量,相应地降低了铁和锰的氧化物含量,大大提高了颜料的质量。同时颜料磨细程度不仅影响画工的使用,对显色来说也是很重要的:颜料愈细,颜色就愈均匀调和;若颜料中有过粗颗粒,在烧成中就可能出现被还原金属的黑斑。

正是由于掌握了青料,特别是国产青料的采选、加工工艺,到了清代康熙、雍正、乾隆时期,景德镇的釉料仍采用主要是来自浙江的青料,烧出的青花瓷都呈纯蓝色,不泛紫色,并有深浅分明的色调,充分显示了他们加工、应用青料的熟练技艺,也揭示了他们所具有的丰富的矿物学知识。