Vì sao các thanh kiếm cổ bằng đồng đen không bị gỉ?

Vào năm 1965, Viện bảo tàng tỉnh Hồ Nam khai quật được một ngôi mộ cổ nước Sở tại Giang Lăng, đã tìm thấy hai thanh kiếm cổ phát sáng lấp lánh: Trên thân kiếm màu vàng có các hoa văn hình thoi màu đen, trên thân kiếm có khắc dòng chữ "Thanh kiếm của Việt vương Câu Tiễn". Đó chính là thanh kiếm Câu Tiễn nổi tiếng. Hai thanh kiếm chôn vùi dưới đất đã hơn 2000 năm, khi đào được đã thấy phát ánh sáng loé mắt, rất sắc bén, không hề có một vết gỉ nào. Đến năm 1973, khi đem kiếm triển lãm ở nước ngoài làm nhiều khách tham quan hết sức kinh ngạc.

Vào năm 1974, tại địa phương Lâm Đồng thuộc tỉnh Thiểm Tây người ta phát hiện một hầm mộ các chiến binh bằng gốm chôn cùng với Tần Thuỷ Hoàng, đã đào được ba thanh kiếm báu. Kiếm có màu đen bóng phát ra khí lạnh kinh người. Ba thanh kiếm vùi sáu mét, dưới tầng đất nhão đã hơn 2000 năm. Khi đưa ra khỏi lớp đất không hề có một vết gỉ, hết sức sắc bén có thể chém gọn 10 lớp giấy báo làm mọi người hết sức kinh ngạc.

Để tìm hiểu các bí ẩn về các thanh kiếm không bị gỉ, người ta đã tiến hành phân tích thành phần hoá học của thanh kiếm, đặc biệt thành phần hoá học của lớp ngoài cùng. Để không làm tổn hại thanh kiếm quý, các nhà khảo cổ dùng các phương pháp phân tích dụng cụ, tiến hành kiểm tra thành phần các thanh kiếm bằng các phép đo đạc vật lý. Từ các kết quả phân tích người ta tìm thấy thành phần chính của thanh kiếm là đồng đen là hợp kim của đồng và thiếc. Thiếc vốn là một kim loại có tính chống ăn mòn rất mạnh, vì vậy đồng đen có tính chống ăn mòn, chống bị gỉ rất cao, so với sắt thì tốt hơn rất nhiều. Nhưng điều chủ yếu là mặt ngoài của thanh kiếm đã qua biện pháp xử lý đặc biệt.

Trên thân kiếm màu vàng của thanh kiếm "Việt vương Câu Tiễn" có các hoa văn hình quả trám màu đen đã được xử lý bằng cách lưu hoá bề mặt: Người ta đã dùng lưu huỳnh hoặc các chất có chứa lưu huỳnh để xử lý bề mặt, giữa bề mặt kim loại và hợp chất chứa lưu huỳnh hoặc lưu huỳnh đã xảy ra các phản ứng hoá học. Qua cách xử lý này, thanh kiếm không chỉ được tăng vẻ đẹp mà còn tăng cường tính chịu ăn mòn, tính chống gỉ của thanh kiếm báu.

Ba thanh kiếm cổ đại của thời nhà Tần còn được xử lý bề mặt tiên tiến hơn. Theo các kết quả phân tích, người cổ đại đã xử lý bề mặt thanh kiếm bằng các muối cromat. Muối cromat là những hợp chất có tính oxy hoá rất mạnh. Dùng cách xử lý bằng các cromat, trên mặt ngoài của thanh kiếm sẽ tạo thành một lớp oxit kim loại rất mỏng, rất bền chắc, phủ kín toàn bộ bề mặt của thanh kiếm. Lớp oxit rất ổn định này dù rất mỏng, chỉ dày khoảng 1/100 mm nhưng đã tạo cho thanh kiếm một tấm áo khoác ngoài rất bền, che kín toàn bộ kim loại bên trong thanh kiếm, nên thanh kiếm không bị gỉ. Điều này hoàn toàn giống với kỹ thuật xử lý bề mặt kim loại hiện đại. Cần chú ý là ở các nước châu Âu, kỹ thuật xử lý chỉ mới được sử dụng vào những năm 30 của thế kỷ XX.