Question

金属铁为什么会生锈,要写研究过程和研究结果

Answer 1

金属生锈的基本过程和主要因素 金属的生锈有两种.一种是化学腐蚀,一种是电化学腐蚀.化学腐蚀过程是金属与腐蚀介质（空气中的氧）直接作用但不发生电流,例如钢铁,即使在干燥空气中,也会与氧发生作用,生成一层容易看见的极薄氧化膜,因其完整而紧密,氧就不易再透过去和钢铁起化学作用,故生锈的速度便缓慢下来.而电化学过程却是另外一种情况,如金属浸在电解质溶液中或放在潮湿空气中,在金属表面即有电子流动（电流）产生,加快了腐蚀,这种现象被称为电化学腐蚀过程.这种自发进行的电化学反应,就如通常电镀中的电化学反应一样,是由于金属表面电化学的不均匀性引起的微电池作用而产生金属被腐蚀的结果.这种电化学不均匀性所以会产生,是由于金属化学成分、组织、物理状态以及表面膜不完整等的不均匀性而引起.放金属生锈现象,即是电化学腐蚀过程.在现代工业迅速发展,三废处理还不彻底的今天,在潮湿空气中,往往含有二氧化碳（CO2、二氧化硫（ SO2）等腐蚀性气体.当它形成并达到 20～30个分子厚度的水膜时,就成为电解质的电解液膜.这时,电化学腐蚀就会加快发生.而在净化的大气中,金属表面仅仅存在纯水膜,就不足以引起强烈的电化学腐蚀.由此可见,产品表面和大气干净与否,对金属制品的腐蚀程度有多大的影响.
影响金属锈蚀的主要因素大致有以下几种：（1）空气的相对湿度是一项影响大气腐蚀性的重要因素.所谓相对湿度系指绝对湿度（空气中含有实际水蒸气的量,克／米3）与饱和湿度（空气中达饱和的水蒸气量.超过此限,一水蒸气即形成水珠落下）的百分比.金属因其性质和表面形态的不同,都有一个产生锈蚀的临界相对湿度值.钢铁生锈临界相对湿度值一般是 75％,所以降低大气的相对湿度,是一种主要的防锈办法.
（2）空气温湿度的变化也是影响大气腐蚀的一个主要因素.低气温、高湿度就会引起水汽凝聚.凝聚水膜中溶有有害气体和盐类,便会产生电化学腐蚀.而且温度愈高金属生锈速度愈快.
（3）溶液的酸碱性（PH值）对金属腐蚀有影响,其中如氯化物对腐蚀的速度影响更大.盐雾、手汗、热处理残留盐渣、焊接后残留焊药等都含有氯离子,如果清洗不净,极易造成生锈.
（4）空气中腐蚀气体污染对金属伪影响.危害最大的是大气中的二氧化硫（SO2）,因SO2溶解于水中即变成亚硫酸H2SO3,如果 SO2被氧化后生成三氧化硫（SO3）,其吸湿性更强,水溶液的腐蚀性更为强烈,特别在有化工厂发放如硫化氢（H2S）、氨气（NH3）和盐酸（HC1）等的污染下,都将加速金属的电化学腐蚀.
（5）其他因素对金属也有影响.空气中含有大量灰尘,其中包括煤烟、煤灰等碳和碳化物、金属氧化物、砂土、氯化钠、硫酸按及其他盐类颗粒等.这些物质落在金属表面,特别与水蒸气共同作用下,其腐蚀作用将大大加剧.