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2019年6月17日，上海市氣象局官宣，申城即日起正式入梅。

又到梅雨季。

梅雨季的主要?dú)夂蛱卣魇怯昶陂L，雨量大，氣溫高、空氣濕度大?！懊诽煜旅酚?，綏綏如亂絲。”（梅堯臣《五月十日雨中飲》）“乳鴨池塘水淺深，熟梅天氣半晴陰?！保ù鲝?fù)古《游張園》）“已止還復(fù)作，瀉檐聲更長。苔錢添晚翠，梅子試新黃?！保◤埦懦伞队辍罚┻@些詩句，都形象地表現(xiàn)了梅雨的主要?dú)夂蛱卣鳌?/span>

由于梅雨時(shí)節(jié)的空氣濕度很大，百物極易受潮霉?fàn)€，因而人們又給梅雨起了一個(gè)別名，叫做“霉雨”。梅堯臣的《梅雨》一詩就寫出了這個(gè)特點(diǎn)：“三日雨不止，蚯蚓上我堂。濕菌生枯籬，潤氣醭素裳。”梅雨季節(jié)氣溫已經(jīng)逐漸升高，空氣濕度大，衣物容易長霉。詩中的“潤氣”即潮氣、濕氣，“醭”說的就是因受潮而生霉斑。

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每年的梅雨季，對(duì)鋼廠和鋼鐵產(chǎn)品的用戶而言，不啻是一種煎熬。

這是因?yàn)?，在梅雨季期間，由于周圍環(huán)境中水分含量的大大增加，以及環(huán)境溫度的提高，在制、在途、在庫及在用鐵制品的生銹風(fēng)險(xiǎn)大大增加。

喬納森·瓦爾德曼在其撰寫的《銹蝕：人類最漫長的戰(zhàn)爭》一書認(rèn)為，銹蝕很可能是人類最可怕的敵人之一。盡管形形色色的金屬助推人類文明不斷攀上新高度，但銹蝕這種看不見的隱形危機(jī)，同時(shí)也可能是人類文明的“終結(jié)者”。

圖片源自網(wǎng)絡(luò)

另外，對(duì)于“銹”字，康熙字典有如下解釋：『銹』，繁體字為銹，鏽，異體字為鏥；【集韻】息救切，音秀。鐵生衣也。本作鏥。

不得不驚嘆，我們古人在對(duì)銹的微觀機(jī)理并不了解的情況下，準(zhǔn)確定義了銹的本質(zhì)：鐵生衣。

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鐵銹是鐵氧化物的統(tǒng)稱，通常為紅色，由鐵和氧氣境下進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而生成。

不同情況下會(huì)生成不同形式的鐵銹。

鐵銹主要由三氧化二鐵水合物Fe2O3?nH2O和氫氧化鐵 [ FeO(OH), Fe(OH)3 ]組成。其他金屬亦會(huì)被氧化，但是通常不稱為“銹”。

生銹的鐵鏈,CC BY-SA 3.0

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5241917

足夠的時(shí)間后，在氧氣和水充足的情況下，鐵會(huì)完全氧化成銹。

鋁的氧化非常緩慢，因?yàn)檠鯕庠阡X的表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜，這層薄膜可以一定程度上隔絕腐蝕氣氛，此反應(yīng)稱為鈍化。

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化學(xué)反應(yīng)

鐵金屬的氧化

鐵在與水、氧氣或其他氧化劑或酸接觸時(shí)，會(huì)生銹。如果鹽存在，由于電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，鐵生銹會(huì)更快。純水或干燥氧氣對(duì)鐵有影響。

若在鐵表面鍍上其他金屬，可以形成氧化物薄膜，阻止鐵的進(jìn)一步氧化。溶有二氧化硫或二氧化碳的水亦會(huì)使鐵銹蝕。三價(jià)鐵（Fe3+）會(huì)形成。因?yàn)殍F銹不附著在鐵表面，它會(huì)脫落，導(dǎo)致內(nèi)部的鐵暴露在水、氧氣之下，進(jìn)一步被銹蝕，最終整塊鐵被氧化。（這是鋁和鐵腐蝕的比較大的一個(gè)差異）

與生銹有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)

鐵的生銹是一種電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的第一步是鐵將電子轉(zhuǎn)移到氧。生銹的速度會(huì)受水影響，也會(huì)因?yàn)殡娊赓|(zhì)存在而加速。例如汽車在有鹽的環(huán)境較容易生銹。

生銹主要的反應(yīng)是氧的還原：

O2 +4 e-+2H2O→4OH-

由于其反應(yīng)產(chǎn)生氫氧根離子，酸的存在會(huì)加速此反應(yīng)的進(jìn)行。上述反應(yīng)消耗電子，因此可以進(jìn)行以下氧化反應(yīng)，將鐵氧化為亞鐵離子：

Fe→Fe2+ + 2 e?

若有氧的存在，亞鐵離子還會(huì)再度氧化：

4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2?

亞鐵離子和鐵離子和水會(huì)產(chǎn)生酸堿反應(yīng)，形成氫氧化鐵及氫氧化亞鐵：

Fe2+ + 2H2O?Fe(OH)2 + 2H+

Fe3+ + 3H2O ?Fe(OH)3 + 3H+

最后氫氧化鐵及氫氧化亞鐵會(huì)和其脫水物形成以下的平衡：

Fe(OH)2?FeO + H2O

Fe(OH)3?FeO(OH)+ H2O

2 FeO(OH)?Fe2O3 + H2O

依以上反應(yīng)式，可以看出鐵生銹會(huì)受到氧和水的影響。若溶氧量有限，較容易產(chǎn)生含亞鐵離子的產(chǎn)物，例如氧化亞鐵及黑色的四氧化三鐵。若溶氧量高，則會(huì)產(chǎn)生鐵離子的產(chǎn)物，其化學(xué)式為Fe(OH)3-xOx/2。由于鐵銹中的固體仍在緩慢的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，鐵銹的成分會(huì)隨時(shí)間變化。

上述的反應(yīng)也會(huì)受到其他離子的影響，例如當(dāng)鈣離子存在時(shí)，因?yàn)殁}離子是電解質(zhì)，會(huì)加速鐵銹的產(chǎn)生，鈣離子也會(huì)和鐵的氧化物及氫氧化物結(jié)合，形成Ca-Fe-O-OH形式的沉淀。

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防銹

鐵銹沒有致密的組織。水和氧氣會(huì)穿透銹，繼續(xù)使內(nèi)部的鐵生銹。若要防銹，就需要有可以防止生銹的致密表層。

不銹鋼的表面是一層不容易反應(yīng)的三氧化二鉻。若使用鎂、鈦、鋅、鋁，也會(huì)產(chǎn)生類似不易反應(yīng)的致密氧化物表層。

鍍鋅是一種常見的防銹處理方式，在要保護(hù)的物品上，利用電鍍或熱浸鍍鋅的方式鍍上一層鋅。

使用鋅的原因很多，包括其價(jià)格便宜、和鐵的附著性好，而且當(dāng)鋅和鐵接觸時(shí)，鋅和鐵會(huì)形成一個(gè)電池，由于鋅活性較強(qiáng)，鋅是電池的陽極，會(huì)被氧化，借此可保護(hù)電池陰極的鐵不被氧化（即陰極保護(hù)）。

若在腐蝕性更強(qiáng)的環(huán)境中（例如鹽水中），會(huì)用鎘來代替鋅。若在接合口，接頭或孔穴附近，鍍層會(huì)因外力或加工而受到破壞，無法完整的包覆待保護(hù)物，此時(shí)鍍層就只能靠陽極保護(hù)的方式來發(fā)揮保護(hù)作用了。有些先進(jìn)的鍍層，鋅之外還會(huì)加入鋁，鋁會(huì)移轉(zhuǎn)到鍍層被破壞的部分，鋁和氧化鋅均可保護(hù)鐵，效果更好。

若針對(duì)更惡劣的環(huán)境或希望產(chǎn)品有更長的壽命，防銹處理方式時(shí)，也會(huì)同時(shí)使用鍍鋅和涂層。

除了鍍鋅之外，以下的方式也可用來抑制銹的形成：

• 陽極保護(hù)利用提供電荷的方式，抑制鐵的氧化反應(yīng)。

若正確使用，生銹會(huì)徹底的停止。最簡單的作法就是在鐵上面加一個(gè)金屬片，和鐵形成電池，且使金屬片成為電池的陽極，因此電池陽極的金屬片會(huì)被氧化，保護(hù)電池陰極的鐵不受氧化。選用的金屬片需要其電極電位為負(fù)，且小于鐵的電極電位，一般常用鋅、鋁或鎂。

• 發(fā)藍(lán)（Bluing）是利用化學(xué)藥品，使鐵形成均勻的氧化層以避免生銹。

但發(fā)藍(lán)的防銹能力有限，常用在小型的鐵件（如槍支），若要提高其防銹效果，可在發(fā)藍(lán)后，用油布磨擦鐵件使油滲入，避免之后因水分滲入而導(dǎo)致生銹。

• 可以用涂層（如油漆）來減少銹的產(chǎn)生，涂層可隔絕環(huán)境對(duì)鐵的影響。

例如有封閉箱體的大型鐵件結(jié)構(gòu)（像船舶及汽車）常會(huì)在結(jié)構(gòu)中注入含蠟的防銹油。鋼筋混凝土是用混凝土包裹鋼筋，且混凝土可使鋼筋保持在堿性的環(huán)境中。

• 控制環(huán)境可以達(dá)到防銹的效果。

例如控制濕度低于一定值，就可以減少或避免銹的形成。

• 適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)也有助于防銹。

例如避免鐵件暴露在水中，或是用耐蝕性較強(qiáng)的金屬包裹鐵件。

• 防蝕劑的使用。

像氣體或揮發(fā)性的防蝕劑就可以用在密閉空間內(nèi)的防銹。

若鋼的表面已經(jīng)生銹，有最簡單及廉價(jià)的除銹方式，就是用鋁箔沾點(diǎn)水，摩擦生銹的部分。

因?yàn)殇X的還原電位比鋼鐵中的鐵要高，因此氧會(huì)由鐵原子轉(zhuǎn)移到鋁原子。鋁箔硬度比鋼小，因此不會(huì)刮傷表面，而鋁氧化后形成的氧化鋁硬度高，剛好可以作鋼的拋光處理。

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化學(xué)除銹

除去鐵銹的方法有很多，在化學(xué)上常用稀的酸溶液幫助除銹。

用稀的酸溶液除銹，比如稀鹽酸、稀硫酸：

相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式：

鐵銹與鹽酸反應(yīng)，溶液由無色變?yōu)辄S色，鐵銹逐漸消失：

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

鐵銹與硫酸反應(yīng)，溶液由無色變?yōu)辄S色，鐵銹逐漸消失：

Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

反應(yīng)后由于溶液中存在三價(jià)鐵離子（Fe3+），溶液呈黃色。

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在社會(huì)及經(jīng)濟(jì)上的影響

生銹會(huì)造成鋼鐵制品或結(jié)構(gòu)的劣化。銹的體積比相同質(zhì)量的鐵大，因此銹會(huì)擠壓相鄰未生銹的部位，因而造成損壞。

例如，1983年美國康乃迪克州的Mianus River Bridge倒塌事件就是因?yàn)轭愃频脑颉Ｆ渲惺褂玫妮S承內(nèi)部生銹，因此使得橋面位移，其中一角沒有支撐，因此造成橋面倒塌。

此事也使當(dāng)時(shí)在橋上的三名駕駛員落河身亡。后來美國國家運(yùn)輸安全委員會(huì)的報(bào)告指出其中一個(gè)排水渠道在重鋪路面時(shí)阻塞，使得徑流水滲入支持架中，而且維護(hù)的工程師也很難在維護(hù)檢測(cè)用的走道上看到軸承的情形。

若結(jié)構(gòu)中是由混凝土包裹鋼或鐵，類似的情形會(huì)造成混凝土的剝落，產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問題。這也是鋼筋混凝土橋梁常見的失效模式之一。

由于生銹導(dǎo)致外部的漆涂層龜裂剝落,CC BY-SA 3.0

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Love_by_SillyPuttyEnemies.jpg#/media/File:Love_by_SillyPuttyEnemies.jpg

生銹的鐵螺釘,CC BY-SA 3.0

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rust_screw.jpg#/media/File:Rust_screw.jpg

將鐵器燒紅后用沙除銹,CC BY-SA 3.0

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Removing_rust_with_sand.jpg#/media/File:Removing_rust_with_sand.jpg

生銹的結(jié)合零件,CC BY 2.5

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=627992

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正如喬納森·瓦爾德曼在其撰寫的《銹蝕：人類最漫長的戰(zhàn)爭》所言：

“幾乎所有的金屬都容易發(fā)生腐蝕?！}會(huì)變白，銅會(huì)變綠，鈧會(huì)變粉，鍶會(huì)變黃，鋱會(huì)變褐，鉈會(huì)變藍(lán)，釷會(huì)變灰再變黑。銹蝕把火星都染紅了，而在地球上，它則造就了大峽谷、紅磚和墨西哥瓷磚那血一般的顏色。它是個(gè)殘忍的敵人，從不休息，同時(shí)在不斷地提醒我們：金屬就跟我們一樣，無法永生。”

“電負(fù)性排在第三位的元素是氯。考慮到地球表面的2/3都是由富含氯離子的液體覆蓋，不禁讓人聯(lián)想到，上帝為了不讓海軍上將們利用金屬，可謂用心良苦——他通過大氣和海洋讓金屬雞犬不寧。”

莊子在《莊子·雜篇·寓言》也曾經(jīng)說過：“萬物皆種也，以不同形相禪，始卒若環(huán)，莫得其倫，是謂天均。”其大意是，自然界的一切物體都是由種變化來的，都是以不同的形態(tài)相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換就像是一個(gè)圓環(huán)，人們要懂得這個(gè)道理，這就是自然界的變化規(guī)律。

莊子對(duì)金屬的認(rèn)識(shí)，不可能像今天的人們那般具有科學(xué)性，他的思想本質(zhì)是推崇人與大自然的和諧共處。從這層意義上講，盡管今天我們的科學(xué)技術(shù)已取得相當(dāng)成就，但相較于大自然，人類依然極為渺小。也只有順天時(shí)應(yīng)地利，不斷學(xué)習(xí)并尊重自然規(guī)律，人類才可能源源不斷地汲取大自然的營養(yǎng)。

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黃梅時(shí)節(jié)家家雨，青草池塘處處蛙。

有約不來過夜半，閑敲棋子落燈花。

宋 趙師秀《有約》

年年梅雨，今又梅雨。天道為恒，非人之意可易。

豐子愷先生在《不寵無驚過一生》中說：“不亂于心，不困于情，不畏將來，不念過往，如此，安好?！?/span>