金属的锈蚀与保护
进阶铁生锈需要同时有氧气和水。防锈方法：涂漆／涂油（隔绝氧水）、镀锌（牺牲性保护）、整不锈钢（合金）。镀锌的原理是锌比铁活跃，会「牺牲自己」先被腐蚀。
- 生锈 = 铁＋氧＋水
- 隔绝法：漆／油／电镀
- 镀锌是牺牲性保护：锌活跃过铁，先牺牲
§课文原文 Passage
1锈蚀每年令全球损失大量金属和资源，估计因腐蚀而损失的金属约占金属年产量的一成以上。铁生锈需要两个条件同时出现：氧气和水。对照实验证明：放在干燥空气中的铁钉不生锈，放在煮沸去氧、再用油封面的水中也不生锈，只有同时接触水和空气的铁钉才会生锈。铁锈疏松易剥落，令内层铁不断暴露，锈蚀因此持续向内推进，直至铁器损毁。
2第一类防锈方法是把铁与氧、水隔开：栏杆涂漆，机械活动部分涂油，罐头镀锡。这些方法成本低、施行简单，缺点是保护层一旦刮花，内层铁便直接暴露，刮花的位置会率先生锈，所以须要定期检查和补涂；涂油还兼有润滑作用，特别适合用于活动部件。
3第二类方法利用活跃金属「牺牲自己」：锌比铁活跃，把铁器镀锌，或在轮船船身挂上锌块，即使镀层刮花，锌仍会率先被腐蚀，内层的铁因而受到保护，这就是牺牲性保护；锌块耗尽后只须定期更换，成本远低于维修船身。第三类方法是改变材料本身：在铁中加入铬和镍制成不锈钢，表面会形成致密的保护膜，抗锈能力强，常用于餐具和医疗器械。
4选择防锈方法须考虑环境、用途和成本：户外栏杆多用涂漆，长期浸在海水的船身挂锌块最可靠，接触食物的餐具则用不锈钢。桥梁、路轨和地下喉管都要定期检查和保养，否则锈穿会引致结构失效甚至意外；预防锈蚀的开支远低于锈穿后维修更换，所以防锈工程是基建保养中不可或缺的一环。
1重点摘要 Summary
铁生锈需要同时有氧气和水。防锈方法：涂漆／涂油（隔绝氧水）、镀锌（牺牲性保护）、整不锈钢（合金）。镀锌的原理是锌比铁活跃，会「牺牲自己」先被腐蚀。
2生字卡 Vocabulary
金属被环境物质侵蚀而变质。
专指铁被氧化，产品是红褐色铁锈（要氧＋水）。
在铁面镀一层锌的防锈法，属牺牲性保护。
用更活跃的金属保护目标金属——活跃金属先被腐蚀。
铁氧化后的红褐色产物，疏松易剥落，不能保护内层。
用漆、油或电镀把铁与氧和水分开的防锈方法。
用锡覆盖铁面（例如罐头）；锡比铁不活跃，刮花后铁会加速生锈。
铁与铬、镍制成的合金，表面形成保护层，抗锈能力强。
3逐步讲解 Steps
- 生锈条件（实验结论）对照实验的结论很清晰：放在干燥空气中的铁钉不生锈，因为缺少水；放在煮沸去氧、再用油封面的水中也不生锈，因为缺少氧；只有同时接触水和空气的铁钉才会生锈，证明氧和水两个条件缺一不可。铁锈疏松易剥落，令内层铁不断暴露在新环境之中，锈蚀因此持续向内推进，直至铁器损毁。
- 方法一：隔绝涂漆、涂油和电镀都是把铁与氧、水隔开：栏杆涂漆、机械活动部分涂油、罐头镀锡，罐头内壁另涂保护膜。这些方法成本低、施行简单，缺点是保护层一旦刮花，内层铁便直接暴露，刮花的位置会率先生锈，所以须要定期检查和补涂；油还兼有润滑作用，适合用于活动部件。
- 方法二：镀锌（牺牲性）锌比铁活跃，即使镀锌层被刮花，锌仍会率先被腐蚀，「牺牲自己」保护内层的铁，这就是牺牲性保护。轮船在船身挂上锌块、水管镀锌，都用这个原理；锌块又称为牺牲阳极，耗尽后只须定期更换，成本远低于维修船身或更换管道。同样的方法也用于保护地下管道和热水炉内的金属部件。
- 方法三：合金在铁中加入铬和镍制成不锈钢，表面会形成一层致密的保护膜，抗锈能力强，常用于餐具和医疗器械。不过不锈钢只是「抗锈」而非永不生锈，长期接触海水仍会被腐蚀；它的成本较高，所以多用在讲究卫生和美观的场合，例如厨具和手术器械，而非大型结构。选用它之前，宜先衡量成本与实际需要。
- 锈蚀的代价锈蚀造成的损失非常庞大：估计全球每年因腐蚀而损失的金属，约占金属年产量的一成以上。桥梁、路轨、栏杆和地下喉管都要定期检查和保养，否则锈穿会引致结构失效甚至意外；预防锈蚀的开支远低于锈穿后维修更换，所以防锈工程是基建保养中不可或缺的一环，值得长期投放资源。
- 如何选择防锈方法选择防锈方法要考虑环境、用途和成本：户外栏杆多用涂漆，便宜又易于补涂；机械活动部分涂油，兼有润滑作用；长期浸在海水的船身挂锌块，牺牲性保护最可靠；接触食物的餐具则用不锈钢，卫生又耐用。实际工程往往同时采用多种方法，令它们互相补足，达到最佳保护效果。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
为什么轮船船身会挂着锌块？
- 海水是强腐蚀环境
- 锌比船身的铁活跃
- 锌块会先被腐蚀（牺牲性保护）
- 船身的铁就受到保护
- 答案：因为海水腐蚀性强，船身的铁极易生锈；锌比铁活跃，挂在船身的锌块便成「牺牲阳极」，海水会先腐蚀锌而非铁，令船身受到保护。锌块耗尽后更换即可，成本远低于维修船身。作答时写出「锌比铁活跃→锌先被腐蚀→船身受保护→定期更换」的因果链，并点出「牺牲性保护」这个名词。此法亦用于地下管道与热水炉的镁棒。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1铁生锈需要哪两个条件？
Q2为什么镀锌可以防锈，而镀锡（刮花后）就不得？
Q3写出两个防锈方法和原理。
Q4对照实验中，浸在煮沸过的水（加油封住水面）的铁钉为什么不生锈？
Q5轮船的锌块为什么要定期更换？
8重点回顾 Recap
- 生锈 = 铁＋氧＋水
- 隔绝法：漆／油／电镀
- 镀锌是牺牲性保护：锌活跃过铁，先牺牲
- 对照实验：干空气不锈、无氧水不锈，证明氧水缺一不可
- 刮花后镀锌仍保护（锌先蚀）；镀锡反而加速生锈