金屬的鏽蝕與保護
進階鐵生鏽需要同時有氧氣和水。防鏽方法：塗漆／塗油（隔絕氧水）、鍍鋅（犧牲性保護）、整不鏽鋼（合金）。鍍鋅的原理是鋅比鐵活躍，會「犧牲自己」先被腐蝕。
- 生鏽 = 鐵＋氧＋水
- 隔絕法：漆／油／電鍍
- 鍍鋅是犧牲性保護：鋅活躍過鐵，先犧牲
§課文原文 Passage
1鏽蝕每年令全球損失大量金屬和資源，估計因腐蝕而損失的金屬約佔金屬年產量的一成以上。鐵生鏽需要兩個條件同時出現：氧氣和水。對照實驗證明：放在乾燥空氣中的鐵釘不生鏽，放在煮沸去氧、再用油封面的水中也不生鏽，只有同時接觸水和空氣的鐵釘才會生鏽。鐵鏽疏鬆易剝落，令內層鐵不斷暴露，鏽蝕因此持續向內推進，直至鐵器損毀。
2第一類防鏽方法是把鐵與氧、水隔開：欄杆塗漆，機械活動部分塗油，罐頭鍍錫。這些方法成本低、施行簡單，缺點是保護層一旦刮花，內層鐵便直接暴露，刮花的位置會率先生鏽，所以須要定期檢查和補塗；塗油還兼有潤滑作用，特別適合用於活動部件。
3第二類方法利用活躍金屬「犧牲自己」：鋅比鐵活躍，把鐵器鍍鋅，或在輪船船身掛上鋅塊，即使鍍層刮花，鋅仍會率先被腐蝕，內層的鐵因而受到保護，這就是犧牲性保護；鋅塊耗盡後只須定期更換，成本遠低於維修船身。第三類方法是改變材料本身：在鐵中加入鉻和鎳製成不鏽鋼，表面會形成緻密的保護膜，抗鏽能力強，常用於餐具和醫療器械。
4選擇防鏽方法須考慮環境、用途和成本：戶外欄杆多用塗漆，長期浸在海水的船身掛鋅塊最可靠，接觸食物的餐具則用不鏽鋼。橋樑、路軌和地下喉管都要定期檢查和保養，否則鏽穿會引致結構失效甚至意外；預防鏽蝕的開支遠低於鏽穿後維修更換，所以防鏽工程是基建保養中不可或缺的一環。
1重點摘要 Summary
鐵生鏽需要同時有氧氣和水。防鏽方法：塗漆／塗油（隔絕氧水）、鍍鋅（犧牲性保護）、整不鏽鋼（合金）。鍍鋅的原理是鋅比鐵活躍，會「犧牲自己」先被腐蝕。
2生字卡 Vocabulary
金屬被環境物質侵蝕而變質。
專指鐵被氧化，產品是紅褐色鐵鏽（要氧＋水）。
在鐵面鍍一層鋅的防鏽法，屬犧牲性保護。
用更活躍的金屬保護目標金屬——活躍金屬先被腐蝕。
鐵氧化後的紅褐色產物，疏鬆易剝落，不能保護內層。
用漆、油或電鍍把鐵與氧和水分開的防鏽方法。
用錫覆蓋鐵面（例如罐頭）；錫比鐵不活躍，刮花後鐵會加速生鏽。
鐵與鉻、鎳製成的合金，表面形成保護層，抗鏽能力強。
3逐步講解 Steps
- 生鏽條件（實驗結論）對照實驗的結論很清晰：放在乾燥空氣中的鐵釘不生鏽，因為缺少水；放在煮沸去氧、再用油封面的水中也不生鏽，因為缺少氧；只有同時接觸水和空氣的鐵釘才會生鏽，證明氧和水兩個條件缺一不可。鐵鏽疏鬆易剝落，令內層鐵不斷暴露在新環境之中，鏽蝕因此持續向內推進，直至鐵器損毀。
- 方法一：隔絕塗漆、塗油和電鍍都是把鐵與氧、水隔開：欄杆塗漆、機械活動部分塗油、罐頭鍍錫，罐頭內壁另塗保護膜。這些方法成本低、施行簡單，缺點是保護層一旦刮花，內層鐵便直接暴露，刮花的位置會率先生鏽，所以須要定期檢查和補塗；油還兼有潤滑作用，適合用於活動部件。
- 方法二：鍍鋅（犧牲性）鋅比鐵活躍，即使鍍鋅層被刮花，鋅仍會率先被腐蝕，「犧牲自己」保護內層的鐵，這就是犧牲性保護。輪船在船身掛上鋅塊、水管鍍鋅，都用這個原理；鋅塊又稱為犧牲陽極，耗盡後只須定期更換，成本遠低於維修船身或更換管道。同樣的方法也用於保護地下管道和熱水爐內的金屬部件。
- 方法三：合金在鐵中加入鉻和鎳製成不鏽鋼，表面會形成一層緻密的保護膜，抗鏽能力強，常用於餐具和醫療器械。不過不鏽鋼只是「抗鏽」而非永不生鏽，長期接觸海水仍會被腐蝕；它的成本較高，所以多用在講究衛生和美觀的場合，例如廚具和手術器械，而非大型結構。選用它之前，宜先衡量成本與實際需要。
- 鏽蝕的代價鏽蝕造成的損失非常龐大：估計全球每年因腐蝕而損失的金屬，約佔金屬年產量的一成以上。橋樑、路軌、欄杆和地下喉管都要定期檢查和保養，否則鏽穿會引致結構失效甚至意外；預防鏽蝕的開支遠低於鏽穿後維修更換，所以防鏽工程是基建保養中不可或缺的一環，值得長期投放資源。
- 如何選擇防鏽方法選擇防鏽方法要考慮環境、用途和成本：戶外欄杆多用塗漆，便宜又易於補塗；機械活動部分塗油，兼有潤滑作用；長期浸在海水的船身掛鋅塊，犧牲性保護最可靠；接觸食物的餐具則用不鏽鋼，衛生又耐用。實際工程往往同時採用多種方法，令它們互相補足，達到最佳保護效果。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
為什麼輪船船身會掛着鋅塊？
- 海水是強腐蝕環境
- 鋅比船身的鐵活躍
- 鋅塊會先被腐蝕（犧牲性保護）
- 船身的鐵就受到保護
- 答案：因為海水腐蝕性強，船身的鐵極易生鏽；鋅比鐵活躍，掛在船身的鋅塊便成「犧牲陽極」，海水會先腐蝕鋅而非鐵，令船身受到保護。鋅塊耗盡後更換即可，成本遠低於維修船身。作答時寫出「鋅比鐵活躍→鋅先被腐蝕→船身受保護→定期更換」的因果鏈，並點出「犧牲性保護」這個名詞。此法亦用於地下管道與熱水爐的鎂棒。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1鐵生鏽需要哪兩個條件？
Q2為什麼鍍鋅可以防鏽，而鍍錫（刮花後）就不得？
Q3寫出兩個防鏽方法和原理。
Q4對照實驗中，浸在煮沸過的水（加油封住水面）的鐵釘為什麼不生鏽？
Q5輪船的鋅塊為什麼要定期更換？
8重點回顧 Recap
- 生鏽 = 鐵＋氧＋水
- 隔絕法：漆／油／電鍍
- 鍍鋅是犧牲性保護：鋅活躍過鐵，先犧牲
- 對照實驗：乾空氣不鏽、無氧水不鏽，證明氧水缺一不可
- 刮花後鍍鋅仍保護（鋅先蝕）；鍍錫反而加速生鏽