读懂锈蚀：哪些金属腐蚀及其成因

什么是锈？

锈，常称氧化，指铁或含铁金属合金（如钢）长期暴露于氧气和水中发生的现象。

铁经氧化过程生锈，但非所有氧化形成锈。如前所述，仅铁或含铁合金会生锈，但其他金属会以类似方式腐蚀。

什么是腐蚀？

腐蚀发生在易失电子元素（如某些金属）与吸电子元素（氧气）结合，再接触电解质溶液（水）时。水在腐蚀过程中加速电子从金属流向氧气。

此过程称氧化还原反应，实为同时发生的两个化学过程：还原与氧化。

什么是还原？

还原是分子获得电子的化学反应。这是氧气在金属腐蚀中的角色。

什么是氧化？

氧化是还原的反面，指分子失去电子的化学反应。这是金属在金属腐蚀中的角色。锈和铜的铜绿（怪异绿色）是金属失去电子的可见结果。

铜、铁、铝会生锈吗？

技术上讲，仅铁和含铁合金会生锈。其他金属（含金银等贵金属）会以类似方式腐蚀。

区分金属的是开始生锈或腐蚀所需的时间长短。

以下是几种最常见金属对抗锈蚀的表现。

铜会生锈吗？

铜不生锈，但会腐蚀。铜天然褐色，腐蚀时变亮绿。虽有人视铜反应为氧化变色而非氧化，但金属仍经历类似“生锈”过程。

自然环境中，铜极不易腐蚀。最终破坏铜饮水管的腐蚀类型叫冲蚀腐蚀，仅因长期暴露于湍流水中发生。

常见于旧便士，著名美丽的绿色“铜绿”完全形成可能长达20年。

铜是少数自然界直接可用金属（而非从矿石开采），且质地软易加工，因此成为人类历史上最早加工的金属之一。

事实上，铜影响力大到我们历史上有个“铜器时代”。

铜导热导电性极佳，常用于电气布线。

在反应性序列（化学工具，按金属对酸、水、矿石提金属及其他反应的反应性高低排列）中极低。因低反应性，特定铜合金（90%铜10%镍）用于暴露海水的船舶部件或输送饮用水管道。观察家中或建筑内，您会发现许多电器用铜管进出水。

据美国住房城市发展部，平均铜水管寿命50-70年。

铁会生锈吗？

会。技术上仅铁和含铁合金生锈。

相比其他金属腐蚀，铁生锈相对快，尤其暴露于水氧中。事实上，铁暴露于水氧中可在几小时内开始生锈。

铁暴露于高温下也会快速生锈。极端温度改变金属化学成分，使其极易与环境中氧气重新结合。

铝会生锈吗？

铝是地球上最常用金属之一，可以说最著名的是不生锈。铝不生锈——仅铁特定氧化叫锈，制造铝不使用铁。但像所有金属，铝易腐蚀。

铝制造分三阶段：
阶段1. 开采
阶段2. 处理
阶段3. 电解还原（产生实际铝）

铝源自矿物铝土矿。铝土矿多见于非洲、西印度群岛、南美、澳大利亚等亚热带地区——虽欧洲等地有少量矿床。澳大利亚最大铝土矿产国，供应约23%全球产量。

铝土矿加工成氧化铝，仅由铝氧原子键合组成。

氧化铝通电流，分离不同成分。一端产生氧气泡，另一端收集纯熔融铝液滴。

约4-5吨铝土矿加工成2吨氧化铝，产出1吨纯铝。

铝腐蚀比铁等金属慢得多。据斯坦福，铝不易腐蚀因其与水的特殊反应。

通常水接触金属会鼓励金属更快失去电子给周围氧气。

铝对水有特殊反应。水接触铝时，铝原子和氧原子（金属内含、非周围空气氧气）彼此远离。

它们最终几乎比起始位置远50%。这种远离反应改变铝分子结构刚好足够使其化学惰性，即不易腐蚀。

如何防止金属生锈

锈是自然化学反应。虽某些金属生锈更快，不应阻碍您特定用途使用这些金属。防止金属生锈方法多：金属漆涂层、牺牲阳极、阻隔膜、各类防锈溶液、镀锡等。每种方法利用不同化合物材料在金属与致锈腐蚀元素间建立保护屏障。

了解哪些金属不生锈。

更多防锈信息，查阅我们博客：如何防止钢铁生锈和不锈钢产品防锈方案