冶金学家解析：什么是锈及其形成机理
腐蚀化学：如何清洁保护您的金属物品
锈是铁与氧和水反应生成化学物质的通用名称。然而化学中“锈”定义不佳——铁暴露可形成许多化学物质。但我们通常指某些化学物质导致的红色片状外观为锈。
常规环境条件下腐蚀铁钢产生许多不同化合物。视从环境抓取何种分子，这些化学物质呈黑、蓝、黄、灰、褐色。例如含硫酸雨与铁结合生成黄铁矿分子，即“愚人金”黄色矿物。这些矿物绝非我们认知的锈。我们通常指某种三氧化二铁，呈红或红褐色外观。
谈铁生锈时，我们不总将其关联到我们常用其他金属观察到的化学变化。我们不说银或铜“生锈”。铜说成钝化层，银说成变色。所有这些术语描述暴露金属腐蚀。
为什么铁生锈？为什么铜不生锈？
金属通过与环境化学反应腐蚀。精炼的人用金属常非热力学最稳定形式。它们与周围空气分子反应寻求更稳定状态。
铁生锈是氧化过程，氧和水产生氧化铁。腐蚀也可涉及其他分子。银变色常由硫化氢反应产生，这是腐烂蛋气味气体，低氧环境细菌分解产生。若您银器近沼泽或垃圾场，变色极快！
有些金属不腐蚀因已化学稳定。金铂例证：因此地壳中更易以纯元素金属形式发现。银也以纯金属形式发现，因变色本身在其余金属周围形成热力学稳定密封，即钝化膜，防止深层进一步腐蚀，称钝化过程。
铜的钝化层，造就自由女神像独特绿色，是保护底层金属的钝化膜例证；铜风化形成的铜绿与下层铜保持结合，密封保护免受大气分子侵害。
相反，红色三氧化二铁不结合下层铁，而是剥离脱落。因此锈不提供钝化层，反而腐蚀剥落，暴露下层铁氧化。
某些铁基合金如不锈钢以防锈著称。防锈铁合金混入能在锈蚀前形成钝化保护膜的金属。不锈钢靠添加铬钝化，铬快速氧化留极薄层保护铁。
常见金属腐蚀类型
金属在不同环境通过不同过程腐蚀。最简单形式是金属表面与水分空气反应。盐环境中盐中氯加速调节此过程。酸雨中硫化合物可能致因。
盐环境也促进稍复杂的电化学腐蚀。电化学腐蚀中，电位差极大的两类金属在电解质浴（如海水）中电接触或物理接触。较被动金属（阴极金属）从活性阳极金属汲取电子。此化学反应是腐蚀形式，也是电化学电池基础。
阳极金属新带电分子通过与环境分子结合稳定自身，通常生成氧化物或其他矿物。钢中这些氧化物即锈。
铝通常受钝化膜保护。但铝若用不锈钢螺栓螺栓连接，因电化学腐蚀可快速腐蚀失效！钢螺栓反而更耐锈！阳极提供稳定电子流防止阴极金属腐蚀。因此有时在暴露海水金属（如船体）连接“牺牲阳极”，电化学保护船体膜。
点蚀腐蚀指非均匀分布于金属表面的腐蚀。金属出现小孔。这些加速腐蚀区通常因材料“密封”失效，无论人造密封剂（油漆粉末涂层）还是顶层腐蚀钝化膜密封。钝化层可能因金属夹杂或合金不均失效。金属是晶粒晶体结构，晶粒结构有不同相。化学不规则变形可导致更易腐蚀点，甚至在同一金属本体内产生电化学腐蚀。
不锈钢会生锈吗？
不锈钢是耐腐蚀铁基合金，靠添加铬抗锈。不同铬百分比用于常规使用或盐环境重度使用（如 316 不锈钢）。
然而，即使不锈钢也会生锈！锁在金属中所有铁只需暴露即可反应。它依赖“密封”钝化氧化铬层保护。
氧化铬层仅几分子厚，非瞬间形成。不锈钢制造时用酸清洗。此酸移除表面铁、盐、油脂沉积，防止铬化学反应出问题。视酸类型，可为钝化过程一部分，或仅制备钢自然空气中钝化。
因钝化膜是化学物质，可被破坏。750°F 以上极高热导致铬分子变化阻止氧化，故不锈钢焊接处周围可生锈。其他情况，钝化层可被快速热变化、磨损、断裂、盐、酸、其他金属沉积破坏。若不锈钢接触过多铁，局部铬百分比可能降至维持膜所需最低百分比以下（下限 10.5%）。
因此，用钢丝球擦洗不锈钢会让锈问题更糟！铬磨损时，擦洗钢分子成为基体金属一部分，降低局部铬含量。钝化失效时，铁暴露于水空气，锈蚀滋生。
如何清洁不锈钢锈迹
不锈钢清洁建议常说“小心划伤铬表面”，故建议禁用磨料和其他化学品。这不完全正确：锈表明氧化铬表面已受损。非工业场景（家庭或小商厨）清洁不锈钢锈迹目标：先彻底清洁不锈钢合金，移除所有锈及铁沉积、盐、油脂、酸，再让材料“自动钝化”，即与空气反应重建密封。远离所有铁钢是满意结果一途径。
清洁不锈钢锈迹：
- 温和磨料如小苏打配布、海绵或软毛刷擦洗表面去除锈。
- 随锈和污染物移除，铬即时自动钝化，形成自身保护屏障。
- 氧化铬层随后几天增厚，过夜风干助其构建保护！
- 充分冲洗后，不锈钢可风干，或用专用不锈钢清洁剂清洁抛光。
制造环境中，不锈钢有时用热硝酸浴清洗，“强制”形成更厚钝化层。环保原因，许多制造商现转用柠檬酸清洗，如家庭常见，再让不锈钢“自动钝化”。
如何去除铸铁和钢锈迹
与清洁不锈钢合金锈不同，钢丝球或钢丝刷有助去除铸铁或钢锈！
简单小表面如生锈铸铁锅：
- 钢丝球加点力气可去除氧化铁层。盐常用磨料。
- 锅彻底清洗。
- 锅加热烘干，驱除表面所有孔隙液体。
- 铸铁必油养，烘烤形成聚合物密封剂。
- 薄层油刷表面倒扣防积油，375°F 烘烤 1 小时。可加层。
- 食品级亚麻籽油是理想养护油，提供硬质光泽面。
擦洗不适用许多复杂形状尺寸物体。化学去除法则最佳。功效因合金类型异。醋、糖蜜、柠檬酸等常见家用成分可用。糖蜜惊人选择，比醋慢但有效，因分解生成草酸助除锈。
商业除锈产品——常用强酸——也可用。浸泡后取出干燥能有效修复旧锈宝贝。
同铸铁锅，清洁后考虑如何保护钢铁免受环境侵害。
保护铁基金属
铁在空气水中会生锈。意味着人类铁器历史同时也是寻找铁最佳密封剂历史。有多种方法创建紧密层。
强制钝化——密封铁钢常见形式是腐蚀第一层成氧化亚铁（FeO）或黑色氧化铁（Fe3O4），像其他金属钝化层一样封住金属。唯一区别：常规环境条件下不发生。故物品顶层受损，整件需重新精加工。枪支用一法称“发蓝”，机床车间用类似工艺稍异化学品称“发黑”。冷发黑工艺中氧化亚铁可涂覆表面，提供稍弱保护。
常规使用保养，含上油打蜡——一些工作铁钢基本保持原始，靠使用、保养、环境保持光亮。传统武器如剑、装备如刀可能留“生”但干燥上矿物油或食用油，为需定期重涂的临时密封剂。长期存放可用蜡等抛光剂创建密封——但使用仍磨损。
发动机零件暴露常规油可留生，因发动机周围热油使其不易锈，但外表面可喷漆。汽车排气系统靠全热发动机高温防腐，开足够长时间热发动机缸体是防消音器生锈途径。（高性能赛车发动机内部也可能喷漆，但主要助机油循环。）
涂覆密封剂——许多铁钢产品通过涂覆硬质他物质层保护。包括：
- 聚合油： 亚麻籽油（亚麻制非食品级）是早期锻铁产品原始处理之一。铁匠可能油淬或刷油后烧枪，提供我们仍在锻铁模仿的传统黑褐光泽——现在通常用清漆、油漆、漆。
- 热浸镀锌： 熔融锌浴中锌涂覆钢铁。锌镀层多重保护性能。首先，形成钝化层封住锌和下层钢铁。其次，比所涂金属更“活性”。镀锌钢寿命期内，锌作“牺牲阳极”。随降解保护减缓下层钢腐蚀，即使钢暴露。
- 电镀： 锌不通过浸浴，而是通电钢件喷涂带电锌颗粒。电结合使金属表面均匀无中断。
- 粉末涂层： 施工工艺似锌电镀，物件和密封剂均带静电荷，意味分子结合无微小中断让水分透。树脂粉末热烤固化。涂层多年保持光泽，提供卓越保护且极少维护。
- 油漆： 室内外甚至高性能发动机核心，油漆是流行多功能密封剂。作为廉价密封剂仍出色保护铁钢免环境侵害。开裂磨损时打磨重涂简单。油漆缺点是自身易因天气开裂剥落：密封层小孔即可启动下层锈蚀。但这些缺点有时可在零件使用或定期维护中管理。
金属物品保养
金属是经典耐用材料，创造跨越多生命周期的物体结构。然大多数金属仍易腐蚀电化学衰变。项目开始时考虑金属所处环境，让设计师选在该条件下表现最佳的金属。
铁极易氧化， slightest 水氧暗示即锈。别的金属氧化形成自身密封钝化层，铁不。故铁基金属常用密封剂。选对类型并随数十年使用关注金属，可延长任何金属物体寿命。
金属