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    金屬和合金是制造機(jī)器、國(guó)防器械、運(yùn)輸工具、日常用具以及建筑方面等的重要材料，由于它們具有優(yōu)良的機(jī)械性能，因此應(yīng)用范圍很廣，用量也日益增加，但是，金屬在空氣中大都容易生銹，從而減小了它們的使用價(jià)值。

    我們知道，當(dāng)金屬制品用舊后，它的表面往往會(huì)失去企屬光澤，或生成粒屑狀物質(zhì)，特別是鐵制器，生成的棕黃色鐵銹，質(zhì)地疏松，會(huì)層層剝落，日久之后，竟會(huì)全部變成鐵銹，致使不能應(yīng)用。

    金屬生銹，科學(xué)上叫做金屬的銹蝕，是指金屬或合金由于限周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過(guò)程。金屬的銹蝕給人類造成很大損失，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由于銹蝕而直接損耗的金屬材料約占年產(chǎn)金屬量的十分之一。加上由于金屬部分銹蝕后，器械的性能受到影響，而必須加以修理或縮短了它的使用期限的損失，數(shù)字是很驚人的。因此，怎樣防止金屬銹蝕具有重大的意義。

    下面我們先研究金屬銹蝕的原因，再介紹防止金屬銹蝕的方法。

    金屬銹蝕的原因  金屬的銹蝕是一個(gè)氧化反應(yīng)，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，都是金屬原子放出電子的過(guò)程，但是，從引起銹蝕的原因和機(jī)理來(lái)說(shuō)，銹蝕可以分成兩種:化學(xué)銹蝕和電化銹蝕。

      1.化學(xué)鑄蝕   化學(xué)銹蝕是由于金國(guó)跟周圍環(huán)境里接觸到的物質(zhì)(一般是非電解質(zhì))直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而引起的一種銹蝕。

     例如，在高溫下，鐵、錫、錯(cuò)等和空氣接觸時(shí)的迅速氧化，這是金屬跟氧氣直接反應(yīng)所引起的銹蝕。具有更強(qiáng)氧化性的氣體或液休，例如化學(xué)工廠里或?qū)嶒?yàn)室里擴(kuò)散在空氣里的氯氣、氮的氧化物等跟金屬接觸時(shí)將更迅速地直接反應(yīng)，使后者銹蝕。這種銹蝕的化學(xué)反應(yīng)比較單純，僅是金屬跟特定物質(zhì)間的氧化還原反應(yīng)。

      2.電化銹蝕電化銹蝕是另一種金屬銹蝕的形式，它的反應(yīng)過(guò)程比化學(xué)銹蝕復(fù)雜得多，金屬在潮濕的空氣里所發(fā)生的銹蝕，就是這種銹蝕的最普通的一個(gè)例子。

     事實(shí)證明，鋼鐵(普通碳鋼)在干燥的空氣里，長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)生銹，可是放在洲濕空氣里，很快就生銹了。顯然這種銹蝕不是單純的跟氧氣直接反應(yīng)所引起的，那末，這是什么原因呢?要回答這個(gè)問(wèn)題，我們先來(lái)講一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

     我們記得鋅粒和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)吧我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下，用不純的鋅粒要比用純凈的鋅粒，放出氫氣的速度快得多、如果在純凈的鋅粒上加微量銅屑或鐵屑，放出氫氣的速度也會(huì)立刻快起來(lái)。這是什么道理呢?

     可以這樣來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn):把一塊純鋅片插入盛有稀碗酸的燒杯中，開(kāi)始時(shí)，有少量氣泡發(fā)生(氫氣產(chǎn)生了)，隨即氣泡吸附在鋅片的表面上，反應(yīng)越來(lái)越慢而幾乎停止了。再把一塊純銅片插進(jìn)去(不碰到鋅片)，可以看出上面沒(méi)有反應(yīng)發(fā)生(銅和稀硫酸是沒(méi)有反應(yīng)的).于是，用一根銅絲把鋅片和銅片的上端連接起來(lái)，立刻可看到，大量的氫氣氣泡在銅片上敢出來(lái)了。怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象呢?

     原來(lái)當(dāng)鋅片單獨(dú)插入酸溶液中時(shí)，鋅原子開(kāi)始放出電子，變成鋅離子，進(jìn)入溶液中:

Zn-2e→Zn++

放出的電子給氫離子得到，使其變成氫原子，結(jié)合成氫分子而

放出氣泡:

2H++2e→2H

2H=H2↑

這就是鋅置換氫的過(guò)程，

    但是，微小的氫氣氣泡會(huì)吸附在鋅片的表面，使鋅和酸溶液隔離開(kāi)來(lái)，阻礙了鋅原子放出的電子直接轉(zhuǎn)移給氫離子.這些電子積儲(chǔ)在鋅片上會(huì)阻止其他鋅原子繼續(xù)放出電子，也會(huì)吸住鋅離子進(jìn)入溶液去，這樣，反應(yīng)就減慢下來(lái)了。

    如果插入一塊銅片，并用導(dǎo)線(銅絲)和鋅片連接起來(lái)后，鋅原子放出的電子可以沿著導(dǎo)線傳遞到銅片上，在那里轉(zhuǎn)移給氫離子，使它變成氫氣放出(注意不是銅和殷反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的);在鋅片上因?yàn)闆](méi)有積儲(chǔ)的電子，鋅原子就能暢快地，不斷地放出電子面變成鋒高子進(jìn)入推液中去、這樣反應(yīng)就大加快了

     電子從鋅片經(jīng)過(guò)導(dǎo)線移轉(zhuǎn)到銅片上去時(shí)就形成電流，這可以用電流計(jì)測(cè)景出來(lái)，圖的裝豎，就是在物理學(xué)中學(xué)到的原電池。在那里著重講解的是電流產(chǎn)生的原理，而現(xiàn)在我們是用來(lái)說(shuō)明，為什么鋅(較活動(dòng)的金屬)和另一種金屬(較不活動(dòng)的金屬》連接時(shí)，它跟酸的反應(yīng)會(huì)加快的原因。

    到此，不難理解，在純凈鋅粒上加微景銅屑或鐵屏?xí)r，或者不純的鋅粒(即含有微量的其他雜質(zhì))實(shí)際上組成了很多個(gè)微型的原電池，這樣就導(dǎo)政鋅原子的加快放出電子而加速鋅的消耗。

    現(xiàn)在可以回過(guò)頭來(lái)，回答金屬的電化銹蝕的原因了。

    用例鐵在潮濕空氣里很快銹蝕為例來(lái)說(shuō)，一般固體的表面都有吸附濕氣的性質(zhì)，訓(xùn)濕空氣使鋼鐵的表而上常存在一層板薄極薄的水質(zhì)，空氣里的二氧化碳或其他酸性氧化物氣休溶解在這層水膜里，就形成了弱酸性溶液.如果表面碰到過(guò)礦物鹽類，則這層本聯(lián)即變成更濃的電解質(zhì)辯液薄膜、鋼鐵本身是一種合金，這樣，鋼鐵的表面就形成了無(wú)數(shù)個(gè)微型原電池，如果鋼鐵中的雜質(zhì)比鐵不活動(dòng)(碳鋼中主要是碳)，鐵流成了原電池中的負(fù)板，加快放出電子而氧化了。這就是鋼鐵在潮濕空氣里發(fā)生銹蝕的原理。

    這種銹蝕就是電化銹蝕，它是指由于電解質(zhì)的存在，產(chǎn)生了原電池作用，引起較活動(dòng)的金屬放出電子而發(fā)生氧化反應(yīng)的一種銹蝕。

    不難理解，純凈金屬，或者表面非常凈潔、非常干燥的金屬材料是不會(huì)發(fā)生電化銹蝕的。金屬器城的表面情況，對(duì)發(fā)生電化銹蝕有很大關(guān)系，例如凹凸不平的表面和洞穴、裂紋、鉚釘?shù)忍幦菀撞匚奂{垢的地方，最易發(fā)生銹蝕，金屬發(fā)生銹蝕大都屬于電化銹蝕類型的，它較化學(xué)銹蝕

普遍得多，值得我們特別注意。

     防止金屬銹蝕的方法  了解了金屬銹蝕的原因以后，我們就可以來(lái)討論防止金同銹蝕的方法。防止金屬銹蝕般有下列幾種:

   (1)設(shè)法改變金屬的性質(zhì)，使它不易跟周圍物質(zhì)起反應(yīng);

   (2)在金屬的表面上復(fù)蓋一層堅(jiān)固的保護(hù)膜，使它和外界隔絕;

   (3)使金屬經(jīng)常保持潔凈、干燥，避免放在潮濕處所; 

   (4)避免金屬和有腐蝕性的物質(zhì)經(jīng)常接觸，

    第一一種方法當(dāng)然是最理想的，在合金一節(jié)里曾提到，有些合金，除物理性質(zhì)外，在化學(xué)性質(zhì)方面也有很大的改變。例如不銹時(shí)就以不生銹的特點(diǎn)命名的。很多合金鋼和由有色金屬制成的合金，有的具有很高的耐酸、耐堿和抗附蝕的性質(zhì)，甚至可以用作硫酸確肢，這樣一些腐蝕性很強(qiáng)的物質(zhì)的生產(chǎn)和儲(chǔ)存的容器。但是，這樣的合金是不多的，而且價(jià)格也很貴，不能普遍應(yīng)用。所以防止銹蝕主要采用第二種方法，

    在金屬表面上復(fù)盜一層保護(hù)膜的具體方法有很多種。例如涂機(jī)器油、凡士林，徐千性油港，挑覽，鍵上或包上另一種金屬和膠合一層塑料，等等，這些方法， 各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，各有各的應(yīng)用對(duì)象。但不論什么方法，總的要求是那層保護(hù)膜的本身必須是在特定的環(huán)境里是相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)，并且能夠緊密地附在和這益住金屬的表面，而不易脫落。

    鍍上另一種金屬這個(gè)方法具有較多的優(yōu)點(diǎn)，譬如，比較耐久、耐熱和耐磨等，鍍上去的金屬按理應(yīng)該是一一種比原來(lái)的金屬不活動(dòng)，本身不易氧化的金屬，例如銅上面鍍層金，鐵上面鍍層錫，才能達(dá)到保護(hù)的目的，但實(shí)際上并不完全需要這樣。

    有些金屬，例如鋁、鉻等，本身是相當(dāng)活動(dòng)的，容易氧化，但是它們會(huì)很快地生成一層透明的氧化物，能緊密地復(fù)蓋在它自身的表面上，因而保護(hù)了內(nèi)層不再繼續(xù)氧化，起了自身防止銹蝕的作用.“鋼精”(錯(cuò))制品之所以耐久，道理就在這里。但有些金屬不是這樣，例如鐵，它的氧化物疏松面容易剝落，不能起防護(hù)作用。

    現(xiàn)在用兩種熟悉的鐵制品一鍍鋅鐵和鍍錫鐵為例，來(lái)說(shuō)明兩種不同性質(zhì)的鍍料的不同保護(hù)作用。

      鍍鋅鐵俗稱白鐵，一般用作“鉛桶”、水落管等日用品的材料，是快皮上鍍一層鋅的鐵制品，鋅比鐵活動(dòng)，但它有優(yōu)良的保護(hù)自己的能力，即前面提到過(guò)的生成致密的氧化物保護(hù)層，因此鋅鍍?cè)阼F皮上也間接保護(hù)了鐵。

      鍍錫鐵俗稱馬口鐵，就是用來(lái)制造煤油聽(tīng)、罐頭等的材料，是鐵皮上鍵一層錫的鐵制品，錫比鐵不活動(dòng)，它不易氧化，有較強(qiáng)的抗蝕性。因此，得鍍?cè)阼F面上就起著隔離作用，

      但是，鍍錫快如果表面有任何損壞，底層鐵只要有一部分裸露時(shí)，不僅會(huì)失去防護(hù)作用，而且會(huì)加速鐵的銹蝕。這是因?yàn)槿绻兴蚱渌娊赓|(zhì)存在，探露的快和表面的鍋就組成個(gè)原電池， 鐵較據(jù)活動(dòng)，電子將由鐵放出，它做了原電池的負(fù)極，從而鐵迅速氧化而鑄蝕了?？墒牵阻F就不會(huì)這樣。因?yàn)殓娸^鐵話動(dòng)，在損壞處所形成的原電池的負(fù)極是鋅而不是快就是說(shuō)，鋅將放出電子面氧化。這樣就防止了鐵的氧化，除非全部鋅銹蝕完了以后，鐵才有銹蝕可能。

    從而可見(jiàn)，鍍一一層較活動(dòng)的金屬(當(dāng)然它自身要有保護(hù)能力的)對(duì)底層金屬的防銷作用比較有利。如果鍍一層堅(jiān)硬而不易磨損的金屬，如鉻、鎳等，則防銹作用將會(huì)更理想些。

    必須指出，不是任何金屬都可能鍍到另一種金屬上去的。

    至于鍍上去的方法，也有好多種，常用的有熱鍍法，即把底層金屬漫入熔融的另一金屬中，例如鐵漫入熔鋅里而鍍上一層鋅.有噴鍍法，即把熔融金屬加壓噴酒到底層金屬上去。有電鍍法，即在電解槽中，用鍍上去的金屬鹽類(例如ZnSO)做成電解溶液，以底層金屬(例如鐵)做陰極，用鍍上去的金屬（例如鋅)做陽(yáng)極，進(jìn)行電解，鋅溶解而鋅離子移向陰極，在那里放電成金屬鍍上，等等。

    第三、第四種方法對(duì)維護(hù)機(jī)器、器械，延長(zhǎng)它們的使用壽命有很大作用，我們知道，經(jīng)常使用著的器具是不會(huì)生銹的，這是因?yàn)樵谒厦娴娜魏武P斑、塵埃，在使用時(shí)被去除了，不易發(fā)生電化銹蝕的緣故。要避免金屬器械受潮的道理，前面已經(jīng)闡明了，此外，也要避免不同金屬放在一一起， 例如用鐵螺釘裝在銅板上，或者相反;否則，鐵會(huì)加速銹蝕。