燕国货币是先秦货币中的重要一支，去毛刺它有几个显著的特点，一是铸行年代较早，根据考古界的研究，尖首刀始铸于春秋早中期，是先秦货币中比较早的一种；二是有比较明确的发展序列，从尖首刀到明刀，从大弧尖首到小弧尖首，从弧折明刀到方折明刀，发展脉络清晰可辨；三是铸行量大，据不完全统计，到目前为止，尖首刀出土了30余公斤又5000余枚，明刀出土了1900公斤又5800余枚，如此庞大的数量在先秦列国中是绝无仅有的。近年来，燕国货币的研究取得了不少重要的成果，如利用田野考古资料对尖首刀和明刀类型、分期的重新划分，大量出土实物科学检测资料的公布等。这为燕国货币合金成分的科学研究提供了可能。本文即是基于业已发表的140枚燕国货币的定量检测结果，利用数理统计等手段，从钱币学、金属化学和铸造技术等方面进行综合探讨的一种尝试。
一、合金成分的特点
考量140枚燕国货币的定量分析数据，我们认为燕国货币的合金成分具有如下几方面的特点。
1.高铅低铜。高铅低铜是燕国货币合金成分最显著的特点。140枚实物中，铜含量最高62.49%，最低27.60%，平均44.11%；铅含量最高67.29%，最低27.82%，平均49.75%。可见，无论是最高值、最低值还是平均值，铅都高于铜。因此，从现代冶金学的角度来说，燕国货币已不能算作一般概念上的青铜合金，而是铅(基)铜合金。
2.锡含量普遍很低且波动很大。锡含量普遍很低是燕国货币的另一大特点。根据我们的统计结果，约有16%的样品锡含量在1%以下，有52%的样品锡含量低于2%，但最高值达9.52%，显然变化很大。但从数值统计分布来看，图3的统计结果，仍表明燕国货币的含锡量是有规律的：它在低含量区间(0—3.5%),成正态分布，主要分布在1—2.5%(有77枚，占55%)，但整体状况呈指数分布(X-n)，充分显示了燕国货币普遍低锡含量这一特点。
3.合金组成不随时代而变。根据燕明刀及其铸范在燕下都遗址出土的地层关系，石永士将明刀按年代顺序分成六种版式，这六种版式的明刀分别属于不同的时期，最早的I式铸行于春秋晚期，最晚的VI式铸行于战国晚期。
将尖首刀与明刀相比较，合金组成也大体相当，所不同的是，尖首刀的含锡量要稍稍高一些，特别是较早期的尖首刀。
可见，从尖首刀到明刀，燕国货币的合金组成基本上未有变化。尖首刀铸行于春秋中期前后，Ⅵ式明刀铸行于战国末期，前后跨度三百余年，合金组成基本保持不变，这无论是在先秦其它诸侯列国，还是后来的各朝各代都是罕见的。
4.铁含量较低。铁是青铜中最常见的杂质元素之一，常常被忽视，以致不被检测或检测了置之不理。但青铜中铁杂质的含量，与合金元素铜、锡的冶炼技术水平密切相关。由于燕国货币中锡含量很低，因此，铁杂质可以认为是随原料铜而来的。从理论上讲，铜中铁杂质的含量取决于铜矿的类型与冶炼技术水平，但一般来说，完全不含铁的铜矿是极其稀少的，因此，铁杂质的含量直接取决于冶炼技术。早在1970s，S.R.B.Cooke和R.F.Tylecote等人就指出，铁杂质是在冶炼过程中进入铜中的。在青铜文化的早期，人们采集到的常常是浅表层的高品位氧化铜矿，只需简单的还原过程即可成功地获得金属铜，在这种炼炉中，还原温度较低，不足以将铁还原出来(要将铁成功地还原出来温度至少要达1000℃左右)，当炼铜技术进一步成熟以后，由炼铜炉出来的铜就会有规则地含百分之几以上的铁杂质，以致需要经过精炼方可使用。燕国货币的年代在春秋战国，这时的中国，早已进入铁器时代，冶炼温度已具有还原铁的能力。根据近年来对大冶铜绿山炼铜遗址的研究，春秋战国时期黄铜矿炼铜已很成熟，一般从炼炉出来的铜锭，杂质铁的含量在3～5%。根据我们的统计，有80%的燕国货币铁杂质含量在0.5%以下，平均含量为0.34%。由此可见，当时在将铜用于铸钱之前是经过精炼除铁的，而且精炼技术程度较高。
二、合金组成的成因与合金配比
1.锡的来源。锡是我国古代青铜合金的主要合金元素，从目前公布的各类青铜器成分数据来看，从青铜时代一开始，锡即成为青铜合金的基本元素被广泛采用，在春秋晚期至战国末期的青铜器中，锡含量的分布范围为7—20%。据此，比较燕国货币，其锡含量是非常低的。再看图3的数值统计结果，有80%以上概率的燕国货币锡含量在0—3%的范围，而且分散性较大。这种状况，笔者认为不大可能是有意配加，而由原料夹杂而引入的可能性则很大。然而，无论是铜矿还是铅矿，与锡矿共生的现象都很少，况且，即使偶有伴生，从当时的采矿冶炼技术来看，引入锡的可能也不大。因此，燕国货币中的锡来自于青铜旧料的可能性很大。春秋战国时期，尤其是战国，燕国战事不断，连年的战争，武器消耗很大，每一场战争以后，都会有许多报废的青铜兵器。这些报废的兵器，以及其它损坏的礼器、工具等，很可能即充作铜原料用于铸币。
2.原料配比。上文已经述及，燕国货币有83.6%的概率铜含量分布在36%—56%的范围，中心值为42—44%(取平均值43%)；有78.6%的概率铅含量分布在40%—60%的范围，中心值52—54%(取平均值53%)。再逐枚比较铜铅锡的含量，我们发现，(a)70%左右的燕国货币铅含量高于铜含量；(b)铜含量大于铅含量的燕币，锡含量普遍较高，并且，铜含量集中在50%左右，铅含量集中在40%左右，平均值为：铜52.5%，铅40.7%，锡3.5%，折合100%为：铜54.4%，铜42.0%，锡3.6%。据此，笔者认为，燕国货币很可能是按如下两种方式配料铸造的：第一种，铜料(铜+青铜)：铅料=1∶1，货币实物中铜铅锡含量的百分数随所用青铜旧料的量的不同，有所波动，但铜的含量总是低于铅的含量，青铜旧料使用量越大，其中的铅、锡含量越高，相应的铜的百分比就越低；第二种，用新料铸造，根据上述折合值，再考虑到原料熔炼过程中的损耗，铜、铅、锡的配比大约可定为55.5∶40∶5。
三、燕国货币的质量问题
熟悉古币的人都知道，在先秦货币中，燕国货币的质量是比较差的，常常锈蚀严重，表面粗糙，易断易变形，在分析了燕币的合金组成之后，我们有必要来讨论一下其的内在原因。
1.高铅是造成燕国货币低劣的直接因素。铅是一种价廉易得的金属，熔点低，流动性强，很适合于铸造，所以，铜中加铅，不仅可以降低熔点、提高熔液流动性，有效地改善合金的铸造性能，而且可能充当填充原料，节省铜料。所以，纵观中国古代铸币，基本上历朝历代都采用高铅青铜。但是，铅并不溶于铜，只是以机械混合物的形式分散于铜中，但这种分散混合并不是无限制的，一般来说，铜铅合金当铅含量达到36%时，铜与铅在液相就分成两相⑩，因此，在浇铸时，即使是快速冷却，也会产生纯铅相大颗粒，严重影响铸币的机械强度和抗蚀性能，所以，出土的燕国货币大都腐蚀严重，一折即断。常见的燕刀表面坑坑洼洼、非常粗糙，即是由于表层铅因腐蚀而流失造成的。
2.低锡是燕币质劣的另一重要因素。锡元素在青铜铸币中有很重要的作用，适当的含2锡量(5—20%），不仅可以改善铜的铸造性能，而且可以提高铸币的强度、硬度、光洁度和抗蚀性能。正常的含锡青铜的铸造表面有一层致密的激冷层“硬皮”，可以有效地阻止腐蚀介质的涉入。80%以上燕国货币的含量在3%以下，显然缺少“锡”的保护作用。这也是造成燕国货币质劣的重要因素。
另外，合金熔炼与浇铸技术水平也是影响铸币质量的一个不可忽视的因素，因制范和浇铸温度等方面控制不当，会发生诸如冲砂或发气等问题，如表1中第109号，表面极其粗糙，字迹模糊，但合金组成为铜61.46%，铅27.82%，锡8.24%，与北宋钱类同，显然，这种明刀是浇铸工艺质量差造成的。
