1. 首頁 > 生活 > >

鋼鐵為什么會生銹？

知識百科

        我們日常的生產和生活離不開鋼鐵材料，但是世界上每年因銹蝕而損失的鋼鐵數量十分巨大 。 因此，如何保護鋼鐵防止其銹蝕意義重大 。 鋼鐵銹蝕原理是什么？我們可以根據下圖所示的小實驗進行探究：在第1支試管中加入少量氯化鈣（氯化鈣可吸收空氣中的水蒸氣，起干燥作用），放入一根鐵釘，塞緊試管口 。 在第2支試管中放入一根鐵釘，加入經煮沸并迅速冷卻的蒸餾水浸沒鐵釘，再注入植物油，使水面上形成油層 。 在第3支試管中放入一根鐵釘，加入少量蒸餾水使鐵釘的一部分浸在水中 。 連續一周定時對三支試管進行觀察并記錄現象 。 我們從實驗結果可以發現第1支、第2支試管中的鐵釘沒有生銹，但第3支試管中的鐵釘卻生銹了，鐵釘表面出現了紅棕色的鐵銹 。 由此可見鐵生銹需要水、氧氣的參與 。

鋼鐵為什么會生銹？

文章插圖

圖 探究鐵生銹的條件
鋼鐵制品的腐蝕過程，是一個復雜的化學反應過程 。 鐵銹通常為紅棕色，不同情況下會生成不同形式的鐵銹，鐵銹主要由氧化鐵的水合物（Fe2O3·nH2O）和氫氧化鐵[Fe(OH)3]組成 。 鋼鐵表面的鐵銹結構疏松，不能阻礙內部的鐵與氧氣、水蒸氣等接觸，最終導致鐵全部生銹 。
我們了解了鋼鐵生銹的條件，只需要將鋼鐵制品與水和氧氣隔絕，就可以阻止鋼鐵銹蝕 。 因此，防止鐵生銹最簡單的方法是保持鋼鐵制品表面光潔干燥 。 防止鋼鐵生銹還可在其表面形成保護層，如涂油、噴漆、燒制搪瓷、噴塑等 。 在日常生活中，人們經常會對車廂、水桶等采取涂油漆的措施，而機器需要涂礦物性油 。 除此之外，還可以在鋼鐵表面采用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等 。 這些金屬表面能夠形成一層致密的氧化物薄膜，從而防止鐵制品和水、空氣等物質接觸而生銹 。 另外，還可以將鋼鐵組成合金，以改變其內部的組織結構，例如在鉻、鎳等金屬中加入普通鋼里制成不銹鋼，有效地增加了鋼鐵制品的抗生銹能力 。
【鋼鐵為什么會生銹？】鋼鐵銹蝕會損失金屬資源，但是鋼鐵銹蝕的原理也有有利的一面 。 例如糕點包裝中常使用脫氧劑，其主要成分包含鐵粉 。 脫氧劑利用鐵粉生銹的原理消耗氧氣，從而防止食品變質 。
同時，鐵生銹是放熱反應，人們利用該作用生產了“自熱帖” 。 “自熱帖”的主要成分是鐵粉、蛭石、活性炭、無機鹽（例如食鹽）、水等 。 在自然條件下，鐵進行氧化反應的速度緩慢，為了加快該反應的速度，需采用表面積大的鐵粉末 。 活性炭的作用是形成原電池促進反應；同時利用活性炭的強吸附性，在其疏松的結構中儲存水 。 無機鹽的作用是和活性炭形成原電池促進反應 。 蛭石是一種鐵鎂質鋁硅酸鹽礦物，可以起到儲熱的作用 。
在化學實驗室中我們也可以自制“自熱帖”，按照5:2:2:2的質量比稱量鐵粉、活性炭、食鹽、蛭石 。 將稱量好的鐵粉、活性炭、食鹽、蛭石（蛭石也可以不加）倒入燒杯中，加幾滴水，用玻璃棒充分攪勻后，裝入無紡布袋中，放入自封袋密封（或者使用塑封機密封），使用時取出即可 。 另外，鐵粉和活性炭顆粒越細（鐵粉以100目為宜，活性炭為150目為宜）反應越快，升溫越明顯 。