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历经千年传与世人的有陶器、玉器、青铜器、陶瓷等,但我们很少听说过有千年铁器流传人间。

今天与大家分享的器物,就恰恰可以填补这项空缺。

第一件:云南大理南诏铁柱

南诏铁柱俗称天尊柱,柱体为圆柱形,通高3.3米,直径32.7厘米,铁质,重2069千克。柱身分5节浇铸,柱身题记:“维建极十三年岁次壬辰四月庚子朔十四日癸丑建立”22字,外刻单凸线边框。

南诏铁柱庙古称“铁柱庙”或“铁柱观”。元初朝庭命官郭松年在《大理行记》中记:“白崖甸……西南有古庙,中有铁柱。”

公元872年这根铁柱便屹立于此,至今已有1147年。铁柱暴露在空气中,长达千年之久,又无任何保护措施。而奇怪的是,铁柱至今仍未生锈。

第二件:印度新德里铁柱

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德里铁柱位于印度首都新德里南郊的库都布高塔墙内耸立的一根约高7.25 米、直径约半米,重6.5吨的铁柱。

德里铁柱从铁柱上刻着的梵文看,这根铁柱并非就地铸造,而是公元5世纪时,被统治德里的伊斯兰王朝从印度东部的比哈尔邦搬移过来的,传说是为了纪念旃陀罗王而造。不过人们都习惯把它和2300多年前叱咤印度的一代枭雄---阿育王联系在一起,叫它“阿育王铁柱”

据现代科学分析鉴定,这根铁柱的铸造时间应在1500多年前,但令科学家疑惑不解的是,铁柱在露天经历了上千年的风吹雨打,却居然一点不生锈,堪称世界奇迹。

第三件:月球的纯铁颗粒

由前苏联和美国从月亮采集而来的尘埃中都含有纯铁的颗粒,前苏联人宣称由月球探测器“佐德20”号取回的纯铁颗粒在地球上几年后也不生锈。

在探秘这些谜团之前,我们先一同科普一下金属腐蚀知识:

金属腐蚀是指在周围介质的化学或电化学作用下,金属产生的破坏。根据腐蚀过程进行的历程,一般可将金属腐蚀分为两类,即化学腐蚀电化学腐蚀

化学腐蚀:金属在干燥的气体和非电解质溶液中发生化学作用所引起的腐蚀叫作化学腐蚀,腐蚀过程中没有电流产生。如果化学腐蚀所产生的化合物很稳定,对金属母体可以起到保护的作用,有钝化腐蚀的作用,称为“钝化作用”。如果化学腐蚀所生成的化合物不稳定,这种腐蚀产物不能保护金属不再继续受到腐蚀,这种作用称为“活化作用

电化学腐蚀:化学腐蚀是指金属与电解质溶液问产生电化学作用而引起的破坏,其特点是在腐蚀过程中有电流产生。

我们日常生活中遇到的金属腐蚀,多是电化学腐蚀,腐蚀过程类似微电池。

微电池和电化学腐蚀原理

如前所述,金属表面组织常常存在着不同的相(如钢中的铁素体和碳化物),在同一介质中相邻两个区域可能具有不同的电位,这些区域往往是直接接触的,故形成了许多局部的微电池,如图所示。

探秘:根据腐蚀原理以及各项资料查找,将相应合理的答案整理如下,供广大网友参考,如果有新的见解,可以留言评论区,供大家学习借鉴。

云南大理南诏铁柱

为了揭开这个谜底,张昭还分别于上世纪70年代和2007年,两次邀请省内外的专家现场取样分析。“我找了北京冶金考古研究所的李晓岑,他两次都拿镊子夹了一小块带回北京化验,但只告诉我们估计是合金,不是铁的。”说到这里,张昭神情有些失落,他说,没弄清楚铁柱的真实面貌,是自己在文管所工作四十余年最大的遗憾。

笔者凭空猜测:铁柱表面经过千年,表面形成了一层钝化膜,具体成分,还需科学家进一步分析。希望借此发现我国千年前就拥有高技能的锻造技术,加入微量元素,使得铁表面同大气环境形成保护膜。

印度新德里铁柱

一位学者、坎普尔(Kanpur)大学的材料工程师拉马穆尔西·巴拉苏布拉马尼安(Ramamurthy Balasubramanian)发现了这根柱子的奥秘。 他首先分析了铁柱的表面,提取了上面的一块锈斑,发现它含磷量很高。这种元素与铁和空气接触发生了化学反应,形成磷酸氢盐的水合物(FePO4·H3PO4·4H2O),在铁柱开始生锈时,由磷、铁和空气形成的保护膜防止了锈迹的进一步发展。

通常,铁的生锈是由两种原因造成的,一是化学腐蚀,与一些非金属元素直接发生化学反应,如与空气中的氧发生氧化反应,生成三氧化二铁。另一种是电化学腐蚀,即当两种不同的金属接触时,由于它们的电位不同,在电解质存在的情况下就会形成微电池,从而造成其中一种金属的腐蚀。同一种金属在经过热处理和机械加工之后会造成内部的不均匀,也会形成微电池,使金属受到腐蚀,在这种情况下,潮湿的空气往往充当了电解质。

因此,德里铁柱在建立起来之后就面临着生锈的可能,由于浇铸和锻造时必定会形成一些不均匀和细小的瑕疵,直接面临着化学腐蚀和电化学腐蚀。 但是,德里铁柱中的磷是使其免遭锈蚀厄运的直接保护神。正是这种元素促成了保护膜的形成,保护了这根柱子,一开始就阻止了腐蚀反应的发生。

月球的纯铁颗粒

铁生锈实际上是铁的表面吸附了一层水膜,水膜里溶解有二氧化碳,具有酸性:CO2+H2O=H2CO3,H2CO3==H+ +HCO3-

一般的铁中都含有碳,铁和少量的碳构成了原电池,在碳酸中H+的作用下,发生如下反应:

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负极:Fe-2e=Fe2+

正极:2H+ +2e=H2

钢铁防锈时可以在铁表面镀锌,由于锌比铁更活泼,在反应中首先失去电子被氧化,保护了铁。

由于碳酸酸性很弱,纯净的铁是不可能置换出碳酸中的氢的。只有在发生原电池反应的情况下才可能生锈。没有碳或其他不如铁活泼的物质作正极,也就不能反应了。(网友:风中雪微笑)

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