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鐵鏽
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|<center>'''鐵鏽'''<br><img src="http://www.rhinegold.com.tw/product/image/pics/1FJE801ZND74_740x500px.jpg" width="280"></center><small>[http://www.rhinegold.com.tw/product-info.asp?id=205 圖片來自rhinegold]</small>
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'''铁锈'''為[[铁]][[氧化物]]的统称，通常为红色，由铁和[[氧气]]境下進行[[氧化還原反應]]而生成。不同情况下会生成不同形式的铁鏽。<ref>{{cite web|url=http://nasa.gov/centers/ames/multimedia/audio/MER/mer13.html|title=Interview, David Des Marais|accessdate=2009-05-23|archive-date=2007-11-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20071113202732/http://nasa.gov/centers/ames/multimedia/audio/MER/mer13.html|dead-url=no}}</ref>
铁锈主要由[[三氧化二铁]]水合物Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>•nH<sub>2</sub>O和[[氢氧化铁]]（FeO（OH）, Fe（OH）<sub>3</sub>）组成。其他金属亦会被氧化，但是通常不称为“鏽”。
足够的时间后，在氧气和水充足的情况下，铁会完全氧化成鏽。[[铝]]的氧化非常缓慢，因为氧气在铝的表面生成了一层致密的[[氧化铝]]薄膜，此反应称为[[钝化]]。
== 防锈 ==
鏽沒有緻密的組織。水和氧氣會穿透鏽，繼續使內部的鐵生锈。若要防锈，就需要有可以防止生锈的緻密表層。[[不鏽鋼]]的表面是一層不容易反應的[[三氧化二鉻]]。若使用[[鎂]]、[[鈦]]、[[鋅]]、[[鋁]]，也會產生類似不易反應的緻密氧化物表層。
鍍鋅是一種常見的防锈處理方式，在要保護的物品上，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，包括其價格便宜、和鐵的附著性好，而且當鋅和鐵接觸時，鋅和鐵會形成一個電池，由於鋅活性較強，鋅是電池的陽極，會被氧化，藉此可保護電池陰極的鐵不被氧化（即[[陰極防蝕|陰極保護]]）。若在腐蝕性更強的環境中（例如鹽水中），會用[[鎘]]來代替鋅。若在接合口，接頭或孔穴附近，鍍層會因外力或加工而受到破壞，無法完整的包覆待保護物，此時鍍層就只能靠陽極保護的方式來發揮保護作用了。有些先進的鍍層，鋅之外還會加入鋁，鋁會移轉到鍍層被破壞的部份，鋁和氧化鋅均可保護鐵，效果更好。
若針對更惡劣的環境或希望產品有更長的壽命，防锈處理方式時也會同時使用鍍鋅和塗層。
除了鍍鋅之外，以下的方式也可用來抑制鏽的形成：
* [[陽極保護]]利用提供電荷的方式，抑制鐵的氧化反應。若正確使用，生锈會徹底的停止。最簡單的作法就是在鐵上面加一個金屬片，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被氧化，保護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，且小於鐵的電極電位，一般常用鋅、鋁或鎂。
* [[發藍]]（Bluing）是利用化學藥品，使鐵形成均勻的氧化層以避免生锈，但防锈能力有限。常用在小型的鐵件（如槍枝），若要提高其防锈效果，可在發藍後，用油布磨擦鐵件使油滲入，避免之後因水份滲入而導致生锈。
* 可以用塗層（如[[油漆]]）來減少鏽的產生，塗層可隔絕環境對鐵的影響。例如有封閉箱體的大型鐵件結構（像船舶及汽車）常會在結構中注入含蠟的防鏽油。[[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鹼性的環境中。
* 控制環境可以達到防锈的效果，例如控制濕度低於一定值，就可以減少或避免鏽的形成。
* 適當的設計也有助於防锈，例如避免鐵件暴露在水中，或是用耐蝕性較強的金屬包裹鐵件。
* 防蚀剂的使用，像氣體或揮發性的防蚀剂就可以用在[[密閉空間]]內的防锈。
* 若[[鋼]]的表面已經生锈，有最簡單及廉價的除锈方式，就是用[[鋁箔]]沾點水，摩擦生锈的部份。因為鋁的還原電位比鋼鐵中的[[鐵]]要高，因此氧會由鐵原子轉移到鋁原子;鋁箔硬度比鋼小，因此不會刮傷表面，而鋁氧化後形成的氧化鋁硬度高，剛好可以作鋼的[[抛光]]處理。
== 在社会及经济上的影响 ==
生锈會造成鋼鐵製品或結構的劣化。鏽的體積比相同質量的鐵大，因此鏽會擠壓相鄰未生锈的部位，因而造成損壞。
例如1983年[[美國]][[康乃迪克州]]的Mianus River Bridge倒塌事件就是因為類似的原因。其中使用的[[軸承]]內部生锈，因此使得橋面位移，其中一角沒有支撐，因此造成橋面倒塌。也使當時在橋上的三名駕駛落河身亡。後來[[美國國家運輸安全委員會]]的報告指出其中一個排水渠道在重鋪路面時阻塞，使得逕流水滲入支持架中。而且維護的工程師也很難在維護檢測用的走道上看到軸承的情形。
若結構中是由混凝土包裹鋼或鐵，類似的情形會造成混凝土的剝落，產生嚴重的結構問題。這也是[[鋼筋混凝土]][[橋樑]]常見的失效模式之一。
== 參考文獻 ==
{{reflist}}
[[Category: 450 礦冶總論]]
|<center>'''鐵鏽'''<br><img src="http://www.rhinegold.com.tw/product/image/pics/1FJE801ZND74_740x500px.jpg" width="280"></center><small>[http://www.rhinegold.com.tw/product-info.asp?id=205 圖片來自rhinegold]</small>
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'''铁锈'''為[[铁]][[氧化物]]的统称，通常为红色，由铁和[[氧气]]境下進行[[氧化還原反應]]而生成。不同情况下会生成不同形式的铁鏽。<ref>{{cite web|url=http://nasa.gov/centers/ames/multimedia/audio/MER/mer13.html|title=Interview, David Des Marais|accessdate=2009-05-23|archive-date=2007-11-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20071113202732/http://nasa.gov/centers/ames/multimedia/audio/MER/mer13.html|dead-url=no}}</ref>
铁锈主要由[[三氧化二铁]]水合物Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>•nH<sub>2</sub>O和[[氢氧化铁]]（FeO（OH）, Fe（OH）<sub>3</sub>）组成。其他金属亦会被氧化，但是通常不称为“鏽”。
足够的时间后，在氧气和水充足的情况下，铁会完全氧化成鏽。[[铝]]的氧化非常缓慢，因为氧气在铝的表面生成了一层致密的[[氧化铝]]薄膜，此反应称为[[钝化]]。
== 防锈 ==
鏽沒有緻密的組織。水和氧氣會穿透鏽，繼續使內部的鐵生锈。若要防锈，就需要有可以防止生锈的緻密表層。[[不鏽鋼]]的表面是一層不容易反應的[[三氧化二鉻]]。若使用[[鎂]]、[[鈦]]、[[鋅]]、[[鋁]]，也會產生類似不易反應的緻密氧化物表層。
鍍鋅是一種常見的防锈處理方式，在要保護的物品上，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，包括其價格便宜、和鐵的附著性好，而且當鋅和鐵接觸時，鋅和鐵會形成一個電池，由於鋅活性較強，鋅是電池的陽極，會被氧化，藉此可保護電池陰極的鐵不被氧化（即[[陰極防蝕|陰極保護]]）。若在腐蝕性更強的環境中（例如鹽水中），會用[[鎘]]來代替鋅。若在接合口，接頭或孔穴附近，鍍層會因外力或加工而受到破壞，無法完整的包覆待保護物，此時鍍層就只能靠陽極保護的方式來發揮保護作用了。有些先進的鍍層，鋅之外還會加入鋁，鋁會移轉到鍍層被破壞的部份，鋁和氧化鋅均可保護鐵，效果更好。
若針對更惡劣的環境或希望產品有更長的壽命，防锈處理方式時也會同時使用鍍鋅和塗層。
除了鍍鋅之外，以下的方式也可用來抑制鏽的形成：
* [[陽極保護]]利用提供電荷的方式，抑制鐵的氧化反應。若正確使用，生锈會徹底的停止。最簡單的作法就是在鐵上面加一個金屬片，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被氧化，保護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，且小於鐵的電極電位，一般常用鋅、鋁或鎂。
* [[發藍]]（Bluing）是利用化學藥品，使鐵形成均勻的氧化層以避免生锈，但防锈能力有限。常用在小型的鐵件（如槍枝），若要提高其防锈效果，可在發藍後，用油布磨擦鐵件使油滲入，避免之後因水份滲入而導致生锈。
* 可以用塗層（如[[油漆]]）來減少鏽的產生，塗層可隔絕環境對鐵的影響。例如有封閉箱體的大型鐵件結構（像船舶及汽車）常會在結構中注入含蠟的防鏽油。[[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鹼性的環境中。
* 控制環境可以達到防锈的效果，例如控制濕度低於一定值，就可以減少或避免鏽的形成。
* 適當的設計也有助於防锈，例如避免鐵件暴露在水中，或是用耐蝕性較強的金屬包裹鐵件。
* 防蚀剂的使用，像氣體或揮發性的防蚀剂就可以用在[[密閉空間]]內的防锈。
* 若[[鋼]]的表面已經生锈，有最簡單及廉價的除锈方式，就是用[[鋁箔]]沾點水，摩擦生锈的部份。因為鋁的還原電位比鋼鐵中的[[鐵]]要高，因此氧會由鐵原子轉移到鋁原子;鋁箔硬度比鋼小，因此不會刮傷表面，而鋁氧化後形成的氧化鋁硬度高，剛好可以作鋼的[[抛光]]處理。
== 在社会及经济上的影响 ==
生锈會造成鋼鐵製品或結構的劣化。鏽的體積比相同質量的鐵大，因此鏽會擠壓相鄰未生锈的部位，因而造成損壞。
例如1983年[[美國]][[康乃迪克州]]的Mianus River Bridge倒塌事件就是因為類似的原因。其中使用的[[軸承]]內部生锈，因此使得橋面位移，其中一角沒有支撐，因此造成橋面倒塌。也使當時在橋上的三名駕駛落河身亡。後來[[美國國家運輸安全委員會]]的報告指出其中一個排水渠道在重鋪路面時阻塞，使得逕流水滲入支持架中。而且維護的工程師也很難在維護檢測用的走道上看到軸承的情形。
若結構中是由混凝土包裹鋼或鐵，類似的情形會造成混凝土的剝落，產生嚴重的結構問題。這也是[[鋼筋混凝土]][[橋樑]]常見的失效模式之一。
== 參考文獻 ==
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[[Category: 450 礦冶總論]]