什么金属生锈?
什么是锈?
当铁或含铁的金属合金(如钢)长时间暴露在氧气和水中时,就会发生锈蚀,通常称为氧化。
当铁经历氧化过程时会形成锈,但并非所有的氧化都会形成锈。如前所述,只有铁或含铁合金会生锈,但其他金属也会以类似的方式腐蚀。
什么是腐蚀?
当容易失去电子的元素(如某些金属)与吸收额外电子的元素(氧)结合,然后与电解质溶液(水)接触时,就会发生腐蚀。水在腐蚀过程中的作用是加速电子从金属流向氧气。
这个过程称为氧化还原反应,实际上是两个同时发生的化学过程:还原和氧化。
什么是减少?
还原是分子获得电子时发生的化学反应的名称。这就是氧气在金属腐蚀中的作用。
什么是氧化?
氧化与还原相反,是分子失去电子时发生的化学反应的名称。这就是金属在金属腐蚀中的作用。铁锈和铜的铜绿(奇怪的绿色)是金属失去电子到空气中的可见结果。
铜、铁和铝会生锈吗?
从技术上讲,只有铁和含铁的合金才会生锈。其他金属,包括黄金和白银等贵金属,也会以类似的方式腐蚀。
使某些金属与众不同的是持续时间 它们开始生锈或腐蚀所需的时间。
以下是一些最常见的金属以及它们如何抵抗生锈和腐蚀。
铜会生锈吗?
铜不会生锈,但会腐蚀。铜是天然的棕色,在腐蚀时会变成亮绿色。虽然有些人认为铜的反应是失去光泽而不是氧化,但金属仍然会经历类似的“生锈”过程。
在自然环境中,铜极难腐蚀。最终破坏铜饮用水管的腐蚀类型称为侵蚀腐蚀,它仅在长时间暴露于流动的湍流水中时才会发生。
常见于旧硬币上,著名的美丽绿色“铜绿”实际上可能需要长达 20 年才能完全形成。
它是在自然界中作为可直接使用的金属自然存在的少数金属之一,而不是从矿石中开采出来的(尽管它可以通过其他方式产生)。这一点,以及铜非常柔软且易于加工的事实,使其成为人类历史上最早使用的金属之一。
事实上,铜是如此重要,以至于我们实际上有一个称为铜器时代的历史时期。
铜对热和电具有很高的导电性,因此通常用于电线。
它在反应性系列中也非常低,这是一种化学工具,是金属对酸、水的反应性从最高到最低排列的顺序,从矿石中提取金属以及其他反应。由于其低反应性,一种特定的铜合金(90% 的铜和 10% 的镍)用于制造暴露在海水中的船只部件,或用作输送饮用水的管道。如果您环顾您的房屋或建筑物,您会发现您的许多电器都使用铜管来进水或出水。
根据美国住房和城市发展部的数据,铜水管的平均使用寿命应为 50-70 年。
铁会生锈吗?
是的。请记住,从技术上讲,只有铁和含铁合金才会生锈。
与其他金属的腐蚀相比,铁生锈的速度相对较快,尤其是在暴露于水和氧气的情况下。事实上,当铁暴露在水和氧气中时,它会在几个小时内开始生锈。
如果暴露在高温下,铁也会很快生锈。极端温度会改变金属的化学成分,使其极易与环境中的氧气重新结合。
铝会生锈吗?
铝是地球上最常用的金属之一,可以说它最出名的是不生锈。铝不会生锈,只有铁的特定氧化称为生锈,制造铝时不使用铁。然而,与所有金属一样,铝也容易受到腐蚀。
铝的制造分为 3 个阶段:
第 1 阶段。 采矿
第 2 阶段。 处理
第 3 阶段。 电解还原(产生真正的铝)
铝来自一种叫做铝土矿的矿物。铝土矿最常见于亚热带地区,如非洲、西印度群岛、南美和澳大利亚——尽管在欧洲等其他地方也有一些小矿床。澳大利亚是最大的铝土矿生产国,供应全球约 23% 的铝土矿。
然后将铝土矿加工成氧化铝,氧化铝只是由铝原子和氧原子键合而成。
然后氧化铝有电流流过它,从而将不同的成分相互分离。一端形成氧气气泡,另一端聚集纯铝液滴。
大约4-5吨铝土矿加工成2吨氧化铝,生产1吨纯铝。
铝的腐蚀速度比铁等其他金属慢得多。根据斯坦福的说法,铝之所以不像其他金属那样容易腐蚀,是因为它与水的特殊反应。
通常,当水与金属接触时,它会促使金属更快地将其电子放弃给周围的氧气。
但是铝对水有特殊的反应。当水接触铝时,铝和氧原子(包含在金属中,而不是周围空气中的氧)彼此之间的距离会更远。
它们之间的距离将比开始的地方远近 50%。这种离开的反应改变了铝的分子结构刚好 它变得化学惰性,这意味着它不会那么容易腐蚀。
如何防止金属生锈
生锈是一种自然发生的化学反应。尽管某些金属会比其他金属生锈得更快,但这不应阻止您将这些金属用于某些用途。有很多方法可以防止金属生锈,例如金属油漆和涂层、牺牲屏障、阻隔膜以及多种防锈溶液和镀锡。每种方法都利用不同的化合物和材料在金属与导致生锈和腐蚀的元素之间形成保护屏障。
在这里了解哪些金属不会生锈。
有关如何防止生锈的更多信息,请查看我们的博客: 如何防止钢铁生锈 和 不锈钢产品的防锈解决方案
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