引言:鐵器生鏽是我們在日常生活中最常看到的現象,對此很多人都表示無能為力,因為只要鐵器暴露在空氣中,它就有機會發生化學反應,進而腐蝕鐵器本身。但是印度一鐵柱屹立千年不倒,且表面生鏽寥寥無幾,這是怎麼做到的呢?
人類最早使用鐵器可以追溯到五千多年前的青銅時代,雖然那是一個以青銅為主題的時期,但是鐵器已經被應用在古人的日常生活中。但無論是青銅器還是鐵器,它們都有一個致命的弱點,那就是容易受到氧化腐蝕。不僅是這兩種金屬如此,日常生活中很多金屬也面臨著同樣的問題,因此如何防止鐵器生鏽成為了人類在生產勞動過程中急需解決的一個問題。顯然在防止鐵器生鏽上古代的技術遠遠沒有現代技術先進且有效,但是古代也存在著一些「不鏽」的鐵器。
以上所說的「不鏽」神器指的就是豎立在印度新德裡郊外的一根鐵柱,當地人為其取名為「德裡鐵柱」,它已經有一千多年的歷史了,但是它的表面看起來似乎很少受到生鏽的威脅,這是怎麼做到的呢?在人們向科學領域尋求答案之前,不少人嘗試從各種各樣角度來解釋這種現象,於是就出現了以下的觀點:一千多年前的印度人在製作這根鐵柱的時候運用了某種神奇的技術,讓鐵柱經歷了一千年仍然不倒;古人在鐵柱的材料中加入了特殊的成分才使得它堅挺不倒等等。
一般來說,長期暴露在空氣中的鐵器多多少少都會生鏽,更何況德裡鐵柱完全暴露在室外環境,經歷了一千多年的風吹雨打和日曬雨淋。因此專家們認為儘管古人掌握了某種專業的冶煉技術也無法達到這種效果,更何況那時候社會生產力普遍低下。那麼到底是什麼原因造就了德裡鐵柱的「不壞金身」呢?尋找這個問題最有效的方法就是尋求科學的幫助,曾經就有科學家取走了鐵柱的表面物質進行成分分析。
結果發現德裡鐵柱的成分中含有較高量的磷元素,這是絕大多數鐵器所不具備的特點,難道說磷元素就是鐵柱「不壞金身」的秘密嗎?研究人員給出的答案是肯定的,磷元素有效地阻止了更多鐵元素參與氧化反應。從化學的角度來看,鐵的生鏽一般有兩種情況,分別是化學腐蝕和電化學腐蝕。空氣中的氧氣是造成化學腐蝕的主要原因,而水分則導致了電化學腐蝕。
毫無疑問鐵柱在與空氣接觸後就開始發生腐蝕現象,這個過程中其內部會形成細微的多孔結構。正是這些多孔結構進一步加劇了鐵的腐蝕,導致腐蝕從表面深入到了內部。但如果鐵器中含有一定量的磷元素則會有不同的結果,因為在化學反應的過程中磷元素會形成磷酸氫鹽類的化合物,這種物質並不與氧氣和水分發生反應。
所以當有磷酸氫鹽產生並且覆蓋在鐵器表面後,鐵器就相當於擁有了一層保護膜。這層保護膜能夠防止腐蝕進一步擴散到鐵器的內部,這才是德裡鐵柱能夠屹立千年的真正原因。