原来腐蚀发生的原因只是人家元素想要有一个稳定的未来，谈金属腐蚀(1)

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金属材料会因为使用、腐蚀、疲劳、时间、环境等种种因素，最终导致不堪使用或称之为失效(failure)的状况发生，这样的结果不但容易造成财损，还可能造成人员伤亡，既增加建造成本，而且还耗费时间。

金属材料之所以会出现无法再使用的情况，除了肇因于本身强度无法承受负荷所产生的破坏(fracture)之外，其他还有磨耗(wear)、疲劳(fatigue)、腐蚀(corrosion)、辐射损伤(radiation damage)等其他因素，而这其中又以腐蚀对金属材料的伤害为最大，也最不能预测，影响也最为严重，因此认识并防治腐蚀，是学习金属材料的必备课题之一。

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「生锈」是专指铁或铁合金的腐蚀

「生锈(rusting)」应该是一种人人熟知的腐蚀现象，它专指铁(Fe)或铁合金的腐蚀现象，谁叫人家「铁」字的中文拆开来是「金、王、哉」呢！金属中的王者啊！有特权的。

其他的金属或材料虽然也会发生腐蚀，但不能被称为生锈，而腐蚀的过程可以是一种「化学反应(chemical reaction)」，而更多时候则是一种「电化学反应(electrochemical reaction)」，甚至两种反应同时存在。

何谓「电化学反应」？

所谓电化学反应，简单的说是金属间形成了阳极和阴极的电池效应。电化学腐蚀其实与电镀原理极为相似，都是因为材料本身足以产生电化学反应所导致，两者的差异，只在于结果的不同。腐蚀是金属的剥离，电镀则是金属的覆层。

冶炼后的金属会产生氧化只是回归自然的一种趋势

就金属材料的来源而言，金属材料原本就是从矿石或是金属氧化物中冶鍊而得，再度转变为化合物而回归稳定只是一种自然的趋势而已，因此金属材料在某种适当的环境下，不论经由化学或电化学反应方式而发生腐蚀，都只是金属材料回归自然的一种现象，而防制腐蚀的积极意义则在于如何提供材料有更长的使用寿命。

在我们的日常生活中，就有许多足以产生电化学反应的环境，例如，不同金属间本来就具有不同的电位差，如果环境中存在某些电解质溶液，就可以提供其构成迴路的条件，进而发生电化学腐蚀。此外，在高温、酸硷等环境因素下，也会加速电化学反应的进行，进而增加腐蚀破坏的程度。

在机械结构的使用上，对金属材料的选择不当，或是对腐蚀因素的认识不足，也是助长结构腐蚀的基本因素。因此在探讨防腐蚀工程时，必须要了解化学和冶金的基本知识，并且注意防治。

腐蚀现象有时不易被察觉或是不被重视，等到发现已不可收拾

腐蚀通常需要经由一段时间的酝酿才会发生，但是人们往往要等到损害的现象较为显着时，才会引起注意，而等到破坏造成时，其结果往往已经非常的严重。据估计，在美国一年因为腐蚀所造成的直接损失，就约佔其国民生产总额的4%，达到数百亿美元之数。在台湾，除了桥梁、建筑等公共工程因腐蚀而导致使用寿命降低，近年来在航空器及其他方面，因腐蚀所产生的安全危害与资源、环境的损失也无法估计，丝毫不逊于其他破坏所造成的损失。因此，对于金属材料的腐蚀机构及防治腐蚀的方法研究，尤其需要特别受到重视。

事实上，除了金属材料会受到腐蚀外，其他材料也会发生腐蚀，例如塑胶、玻璃、陶瓷材料的化学溶解(chemical dissolution)等，但这里所讨论的腐蚀，主要仍以金属为范畴，就各种腐蚀现象发生的成因、腐蚀形成、金属钝化等加以说明，并提出腐蚀的防治之道。

「腐蚀」的根本原因真的就只是因为人家元素想要回归自然这么简单

自然界中绝大多属的元素，都有变成氧化物或是形成稳定化合物的倾向，例如，将铁(Fe)放置于含有水分的大气环境中，一段时间后就会长出红棕色的铁銹，即FeO•OH，这是因为铁的氧化物所具有的能量比铁低很多的缘故，所以铁会由高能量的不稳定状态趋向于低能量的稳定状态，自发的进行腐蚀。自然界中除了金、铂、银、汞等贵金属可以单体金属型态存在外（这点与金属的活性及氧化还原有关），其他的元素则甚少能以单体金属的形式存在。

因此当我们从矿石或是氧化物中提炼出所需的工程材料，如铁、铜、铝时，它们就开始有了回归自然稳定的趋势，在环境许可的情况下，它们就会再度变回金属化合物，这种现象可说是发生腐蚀的基本原因。再加上环境的因素，例如水气、高温、或是酸硷等化学物质的诱导等，都可能加速引发金属的腐蚀。如图一所示铁矿石经过冶炼成铁后，与空气中的氧及水分接触就会开始有氧化腐蚀的倾向发生。

什么是元素？原子？分子？

在讨论化学时，氧元素、氧原子与氧分子彼此都不同，不能混为一谈。

• 所谓的「元素」就是物质，不涉及任何原子论的模型。
• 「原子」是元素中不可分割的最小单元。
• 而「分子」是原子间以化学键连接起来的原子团。

在自然的条件下，原子很少能单独存在，它们通常会与其他的原子以固定的组成结合成分子，比如氧气就是由两个氧原子结合而成，而水分子则是由一个氧原子与两个氢原子结合而成。

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