在本節中，為了說明在線亞洲日產一區二區:耐候鋼銹的特性的兩個切入點，即在銹層的電化學行為和銹層織構的性質之中，先就前者進行敘述。構成銹(xiu)層的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)鐵或者堿性氫氧化(hua)(hua)鐵至少一(yi)(yi)部分(fen)促進(jin)了鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。覆有銹(xiu)層的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)一(yi)(yi)旦被(bei)(bei)雨(yu)(yu)水(shui)等浸濕，銹(xiu)就(jiu)可通(tong)過陰(yin)極(ji)(ji)反(fan)應被(bei)(bei)還(huan)原，與此相對發生鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)陽極(ji)(ji)反(fan)應，就(jiu)是(shi)說腐蝕(shi)在(zai)(zai)進(jin)行。雨(yu)(yu)停止(zhi)這(zhe)種反(fan)應也停止(zhi)。當大氣中的(de)(de)(de)氧充分(fen)供給時(shi)，在(zai)(zai)降雨(yu)(yu)中通(tong)過陰(yin)極(ji)(ji)反(fan)應被(bei)(bei)還(huan)原的(de)(de)(de)銹(xiu)再次被(bei)(bei)氧化(hua)(hua)，其(qi)結果是(shi)在(zai)(zai)下次降雨(yu)(yu)時(shi)再通(tong)過陰(yin)極(ji)(ji)反(fan)應恢復了使鋼(gang)(gang)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)能力(li)。這(zhe)一(yi)(yi)概念(nian)是(shi)由近(jin)代腐蝕(shi)科(ke)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)始祖，當時(shi)任(ren) Cambridge大學(xue)(xue)教授的(de)(de)(de)Evans于20世(shi)紀60年代提出(chu)的(de)(de)(de)。由電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐蝕(shi)機理可知，如果耐候鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)添加(jia)有效(xiao)元(yuan)素能夠抑制(zhi)其(qi)反(fan)應的(de)(de)(de)話(hua)，那么其(qi)機理不外乎(hu)就(jiu)是(shi)添加(jia)有效(xiao)元(yuan)素的(de)(de)(de)作用機理。Evans和 Taylor共同發表的(de)(de)(de)最終的(de)(de)(de)反(fan)應式如下:
陽極反應（基體(ti)鐵的溶解）
Fe→Fe2++2e- （2-1)
陰極反應（銹的還原）
Fe2++8FeOOH+2e-→3Fe3O4+4H2O （2-2)
陰極反應物質(zhi)的再生(sheng)（銹的再氧(yang)化）
3Fe3O4+3/4O2+9/2H2O→9FeOOH （2-3)
關于該腐(fu)蝕(shi)機理的(de)(de)(de)研究，包括使用(yong)小鐵(tie)片(pian)(pian)和燒杯或陪(pei)替氏培(pei)養皿進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)14種(zhong)小實(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)結果(guo)，就是(shi)說把濕(shi)度(du)、二氧化(hua)(hua)(hua)硫、腐(fu)蝕(shi)生成(cheng)物等(deng)作(zuo)為因子(zi)使鐵(tie)片(pian)(pian)腐(fu)蝕(shi)后(hou)求出減(jian)重(zhong)和增重(zhong)，根據其結果(guo)搞清楚(chu)了腐(fu)蝕(shi)生成(cheng)物促(cu)(cu)進(jin)(jin)腐(fu)蝕(shi)反應以(yi)及通過空氣的(de)(de)(de)再氧化(hua)(hua)(hua)使一(yi)度(du)起過促(cu)(cu)進(jin)(jin)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)生成(cheng)物恢復促(cu)(cu)進(jin)(jin)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)能力。該實(shi)(shi)驗(yan)完全沒有使用(yong)分析(xi)儀(yi)器、電化(hua)(hua)(hua)學(xue)裝(zhuang)置等(deng)，是(shi)只(zhi)用(yong)了燒杯、天平、幾種(zhong)化(hua)(hua)(hua)學(xue)藥品、濾紙、橡皮塞等(deng)極(ji)常(chang)見的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)實(shi)(shi)驗(yan)用(yong)標準儀(yi)器、鐵(tie)片(pian)(pian)和頭(tou)腦，以(yi)巧妙的(de)(de)(de)古典(dian)的(de)(de)(de)方法精心安(an)排的(de)(de)(de)關鍵的(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)。
可以說這一腐蝕機理的重點和難點在于被認為化學穩定的Fe3O4容易被空氣中的氧再氧化的情況。Evans等認為：“Themagnetite will quickly be re-converted by atmospheric oxygen torust”（本書作者加下劃線），可是同時又說：“Perhaps one reason forthe non-acceptance of this mechanism - apart from the delay alwaysshown by scientists in accepting new ideas -may be the belief thatthe magnetite is very stable substance”，認為這就是問題，而且認為“新生成的四氧化三鐵和完全的結晶不同，立刻失去磁性，接觸到含有空氣的水后變色”，把向含有Fe2+和Fe3+溶液中加入堿時的生成物作為例子。
關于(yu)(yu)Evans等的大氣腐(fu)蝕學說，雖(sui)然(ran)對以后的研究(jiu)具(ju)有拓寬(kuan)新(xin)視野的歷史價值，然(ran)而存(cun)在(zai)(zai)的問(wen)題是耐(nai)候鋼由(you)于(yu)(yu)其化學成(cheng)分不(bu)同(tong)，進而生成(cheng)的銹(xiu)不(bu)同(tong)，在(zai)(zai)Evans等所(suo)提(ti)倡(chang)的腐(fu)蝕周期的某(mou)個環節上產生差(cha)異，與碳素鋼相比有抑(yi)制腐(fu)蝕的可能(neng)性。
1965年（昭和40年）Evans考慮方法的一部分被發表的同時，日本正在大力進行耐候鋼的耐蝕結構的研究，并且此時也是恒電位裝置普及的時期。松島等對經過大氣暴曬生成銹層的耐候鋼及碳素鋼進行了各種電化學實驗，結果是帶有銹層的鋼在空氣開放溶液中比研磨鋼表面的溶解氧還原顯示出更大的陰極電流,這是由于銹中的α及y-FeOOH的Fe3O4的還原電流引起的，并發現根據極化曲線求出的腐蝕速度以及降雨中收取的流經生銹鋼表面雨水中鐵離子的量都非常大，這證實了Evans等的初期說法,然而重要的事實是，用這樣的方法求出的陰極電流和由極化曲線或降雨分析得到的腐蝕速度，耐候鋼都比碳素鋼小。于是，松島等認為耐候鋼的耐候性與電化學因子相比主要受銹層不完全部分數量的支配，當注意到帶有銹的耐候鋼比碳素鋼陽極極化大的數據之后，他們已把興趣轉移到銹層的連續性上，所以對銹的陰極反應沒有進行更深入的研究。
關于銹層的陰極還原特性，以后進行過許多研究。任何研究都認為通過陰極還原減少了銹中的γ-FeOOH,借助于還原條件生成Fe3O4。然而令人感興趣的是，幾篇關于被還原之后能夠再氧化生成與Fe3O4不同物質的報告，并且與這些報告相關，敘述了含銅鋼或耐候鋼大氣腐蝕速度減緩的理由。以下對這些研究進行較詳細地敘述。
鈴木等把在城市環境（東京）經過約4個月大氣暴曬而在純鐵板上生成約500μm厚的銹，用導電性涂料粘在丙烯板上，在脫氣后的0.1MNa,SO4溶液中進行了定電流陰極還原。隨著銹層中γ-FeOOH的消失生成了Fe3O4,可這是表面現象，接受還原的主體是不能用X射線衍射進行鑒定的中間物質。這種中間物質一旦被徹底地還原就變成Fe3O4,即使暴露在空氣中也不會再氧化，可是由于接受還原的電位停留在各種程度的中間狀態，能夠再被氧化。這種中間物質的存在，根據把銹進行各種程度還原后的自然電位的連續變化，不能認為Fe3O4和γ-FeOOH的兩種物質的氧化還原是對應的，這已經對所建立的受固相內的Fe(Ⅲ)/Fe（Ⅱ)氧化還原系統支配的一種平衡電極系統的解釋進行了說明。
把這種考慮方法作為基礎，鈴木等把在田園地區進行了3年暴曬的碳素鋼和耐候鋼的銹在各種電量下進行定電流陰極還原，測定這時生成的Fe3O4的量和電極電位。然后，根據同一電量所對應的Fe3O4生成量在耐候鋼上少而得出結論：耐候鋼的有效合金成分可以抑制中間物質的生成，通過減少由陰極反應生成結晶性Fe3O4的量，增大了銹層的電阻而提高了耐候性。可是，因為Fe3O4不僅由中間物質也可以由γ-FeOOH生成，所以還不能夠斷言Fe3O4生成量多的碳素鋼中間物質就多。并且，因為還沒有見到銹層電阻的大小制約腐蝕反應的直接證據，所以這種考慮方法只停留在可能性上。
Stratmann等研究了把金表面析出的7μm厚度的鐵放在含有1.5g/m3SO2的相對濕度99%的氧氣中進行腐蝕，在0.2MNa2SO4中，測定陰極還原把鐵全部變成銹（γ-FeOOH、a-FeOOH及痕跡量Fe3O4)的電極電量和通過用磁性方法生成Fe3O4的量，研究了還原生成物。在對－300mV(SHE)以上的恒電位進行還原時，根據即使有還原電流流動也檢測不出Fe3O4的事實，推測在初期的還原反應中的生成物是Fe2+中間體（表示為Fe·OH·OH),認為這種中間體主要通過γ-FeOOH的還原在表層中生成。而且，這種中間體在－400mV(SHE)以下的強還原條件下變成Fe3O4。
在能生成Fe2+中間體而不能生成Fe3O4的－300mV(SHE)和氧化電位＋800 mV(SHE)之間，即使把帶銹的電極動電位反復80次，電流電位曲線幾乎一定，陰極循環、陽極循環的電量也是一樣的，根據這一事實認為這種中間體有再氧化的可能性，然而也有報道Fe3O4通過氧化在表層中生成γ-Fe2O3而不生成γ-FeOOH。
Stratmann等根據該研究得出結論給出銹層氧化還原的腐蝕模型如下。難以考慮再氧化的Fe3O4不參與反應，這就是Evans模型應該改寫的部分。
上述(shu)式（2-1)'及(ji)（2-2)的(de)腐蝕反(fan)應(ying)是具有銹(xiu)層的(de)鋼(gang)從干燥狀態剛轉(zhuan)變(bian)到潤濕狀態時(shi)的(de)反(fan)應(ying)。他(ta)們(men)把大(da)氣腐蝕分為三個(ge)期間(jian)：
（1) 從干燥狀(zhuang)態剛轉變到潤(run)濕狀(zhuang)態后的(de)期間(jian)；
（2) 潤(run)濕狀(zhuang)態(tai)繼續，能(neng)夠還(huan)原(yuan)(yuan)的(de)FeOOH被耗盡，溶(rong)解氧(yang)的(de)還(huan)原(yuan)(yuan)形成陰極反(fan)應的(de)期間(jian)；
（3) 從潤濕狀(zhuang)(zhuang)態向干燥狀(zhuang)(zhuang)態進行過渡(du)的(de)過程中通過薄水膜(mo)大量供給氧(yang)氣的(de)期間(jian)。借助于試驗材料(liao)室內的(de)氧(yang)氣的(de)消耗速(su)度(du)(du)及用(yong)磁性測定求出的(de)鐵的(de)溶解速(su)度(du)(du)決定各(ge)個期間(jian)的(de)腐蝕(shi)速(su)度(du)(du)。
根據該結(jie)果(guo)可得出結(jie)論：正在(zai)進行干燥(zao)期間的腐蝕(shi)速度(du)最大(da)，同時決定性地左右大(da)氣腐蝕(shi)全過程的腐蝕(shi)量(liang)。
通(tong)過這(zhe)種測定方法把生(sheng)銹的(de)(de)(de)純鐵(tie)和(he)Fe-0.5%Cu的(de)(de)(de)各期間(jian)的(de)(de)(de)腐蝕速(su)(su)度進行(xing)比較可(ke)以(yi)知道，在(zai)干燥期間(jian)存在(zai)差別，Fe-0.5%Cu始終(zhong)很小，其差別隨著試驗材料的(de)(de)(de)干濕周期的(de)(de)(de)增加而增大。其原(yuan)因是由于Cu的(de)(de)(de)存在(zai)使氧的(de)(de)(de)還(huan)(huan)原(yuan)速(su)(su)度減慢了(le)呢，還(huan)(huan)是溶解速(su)(su)度減慢了(le)呢？在(zai)該研究的(de)(de)(de)范圍(wei)內還(huan)(huan)不能(neng)夠判定。
因(yin)此，Stratmann等以氧氣的消(xiao)耗量(liang)測(ce)定(ding)(ding)腐蝕速度并同時(shi)測(ce)定(ding)(ding)電(dian)位為目(mu)的，確立了(le)在(zai)(zai)(zai)薄水層(ceng)存(cun)在(zai)(zai)(zai)下也(ye)能適用的Kelvin法［106],并把它應用于純(chun)鐵、Fe-0.5%Cu及Fe-3.4%Cu上。就(jiu)純(chun)鐵來說(shuo)，經過干濕(shi)交(jiao)替7個周期(qi)(qi)(qi)(qi)時(shi)，潤濕(shi)期(qi)(qi)(qi)(qi)間的電(dian)位是低的［最初的周期(qi)(qi)(qi)(qi)是－0.45V(SHE),第7周期(qi)(qi)(qi)(qi)是－0.25V(SHE)],在(zai)(zai)(zai)干燥期(qi)(qi)(qi)(qi)間電(dian)位上升(sheng)到0.5V以上，腐蝕速度在(zai)(zai)(zai)某(mou)一干燥狀態(tai)出(chu)現峰值，完(wan)全干燥之(zhi)后減小了(le)。峰值電(dian)流在(zai)(zai)(zai)最初的周期(qi)(qi)(qi)(qi)是1mA/c㎡,第7周期(qi)(qi)(qi)(qi)是0.7mA/c㎡以上。
與此相(xiang)反，Fe-0.5%Cu潤濕(shi)(shi)期(qi)(qi)間的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)同樣是(shi)低的(de)(de)，隨著(zhu)干燥開始向(xiang)高位(wei)移動，但是(shi)最高不過(guo)0mV(SHE),腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)峰值也在(zai)(zai)0.5mA/c㎡以下，認(ren)(ren)為(wei)這是(shi)由(you)(you)于銹(xiu)致密(mi)而且黏附性(xing)好(hao)從而抑制(zhi)了氧化(hua)(hua)還原的(de)(de)結果(guo)(guo)。相(xiang)反Fe-3.4%Cu在(zai)(zai)最初的(de)(de)幾(ji)個周期(qi)(qi)中(zhong)表(biao)現出(chu)與Fe-0.5%Cu相(xiang)似的(de)(de)行為(wei)，可(ke)是(shi)潤濕(shi)(shi)期(qi)(qi)間的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)在(zai)(zai)第6周期(qi)(qi)上(shang)升到0mV(SHE),第8周期(qi)(qi)上(shang)升到＋0.2V(SHE),腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)也小，可(ke)以認(ren)(ren)為(wei)已經發(fa)生了鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)。在(zai)(zai)干燥過(guo)程中(zhong)雖然電(dian)(dian)位(wei)進一步升高，可(ke)是(shi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)峰值幾(ji)乎不變，仍停(ting)留(liu)在(zai)(zai)0.1mA/c㎡以下。認(ren)(ren)為(wei)發(fa)生鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)是(shi)因為(wei)被連(lian)續性(xing)好(hao)的(de)(de)銹(xiu)層覆蓋，能夠(gou)繼(ji)續腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)露出(chu)鐵表(biao)面(mian)的(de)(de)面(mian)積(ji)變得非(fei)常(chang)小，是(shi)由(you)(you)于微小的(de)(de)陰極電(dian)(dian)流(liu)(liu)超過(guo)了鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)臨界電(dian)(dian)流(liu)(liu)，或(huo)者(zhe)是(shi)由(you)(you)于在(zai)(zai)銹(xiu)和(he)金屬的(de)(de)界面(mian)上(shang)濃(nong)(nong)縮了銅(tong)。雖然報告(gao)者(zhe)索性(xing)認(ren)(ren)為(wei)是(shi)前(qian)者(zhe)，可(ke)是(shi)銅(tong)的(de)(de)濃(nong)(nong)縮產生鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)說法(fa)是(shi)不可(ke)理解的(de)(de)概念。另(ling)外，Stratmann等還發(fa)表(biao)過(guo)用(yong)Kelvin法(fa)在(zai)(zai)最小2μm水膜下求出(chu)鉑或(huo)鐵表(biao)面(mian)的(de)(de)極化(hua)(hua)曲線的(de)(de)結果(guo)(guo)。
（把兩(liang)種金屬用導(dao)線連(lian)接(jie)(jie)起來(lai)時(shi)(shi)，兩(liang)者的(de)(de)費(fei)米能(neng)級趨向(xiang)一致而引起電(dian)(dian)(dian)(dian)子的(de)(de)移動，在(zai)(zai)表面上產生等(deng)手(shou)功函數(shu)差(cha)的(de)(de)能(neng)量差(cha)（接(jie)(jie)觸電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)）。把這兩(liang)塊(kuai)金屬板(ban)(ban)在(zai)(zai)接(jie)(jie)觸狀(zhuang)態對置(zhi)形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器時(shi)(shi)，則儲存了與接(jie)(jie)觸電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)成(cheng)正比(bi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷。改(gai)變金屬板(ban)(ban)的(de)(de)間距時(shi)(shi)，就(jiu)會(hui)改(gai)變電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)容(rong)量而產生電(dian)(dian)(dian)(dian)流，所以如集測定(ding)這個電(dian)(dian)(dian)(dian)流就(jiu)可以求(qiu)出接(jie)(jie)觸電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)，決定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)。由于對試料能(neng)夠非接(jie)(jie)觸測定(ding)，所以優點是(shi)不會(hui)受(shou)薄(bo)水(shui)層干擾(rao)。）
我認為(wei)Keiser等是最早（1980年(nian)）在鐵(tie)銹(xiu)分(fen)析上使用拉(la)(la)曼(man)光(guang)譜(pu)法的(de)人，此后有(you)(you)很多(duo)人應用。Dünnawald 和Otto利(li)用拉(la)(la)曼(man)光(guang)譜(pu)法對多(duo)種銹(xiu)成分(fen)鑒定有(you)(you)效的(de)特(te)點，重新評價了前述的(de)Evans模型。
用于研究銹的陰極還原的試驗材料，是用金屬表面上析出的鐵（約1μm)在含有SO2的相對濕度為100%的空氣中腐蝕到完全沒有金屬鐵制成的。這種銹主要由γ-FeOOH和Fe(OH)3組成，含有少量非晶質的 FeOOH及a-FeOOH.把該試驗材料放在0.2M Na2SO4 中，接－0.3V(SCE)恒電位進行還原，γ及a-FeOOH沒有變化，然而Fe(OH)3或者非晶質FeOOH已變成Fe(OH)2或者以α為主體的FeOOH.在－0.5V(SCE)條件下，a-FeOOH是穩定的，而y-FeOOH卻被還原變成Fe3O4,一部分轉變成α-FeOOH.在－0.6 V(SCE)條件下，a-FeOOH 被還原成Fe3O4還原后通過陽極極化進行氧化時，主要增大了Fe(OH)3及非晶質 FeOOH.而且，推斷這種起始物質是在陰極還原時在FeOOH表面上生成的Fe(OH)2.Fe3O4通過陽極氧化沒有被氧化，在空氣中放置數周也沒有被氧化。
這種(zhong)模型的(de)(de)特征與Evans或(huo)Stratmann等模型的(de)(de)不同(tong)，在(zai)大氣(qi)中氧化(hua)生(sheng)成的(de)(de)最(zui)初生(sheng)成物(wu)是無序結構的(de)(de)Fe(OH)3或(huo)者非(fei)晶質(zhi)的(de)(de)FeOOH.該研究者們一方面認同(tong)井上(shang)等的(de)(de)觀點，即耐(nai)候(hou)鋼中含有的(de)(de)Cu可抑制生(sheng)成α、y-FeOOH那(nei)樣的(de)(de)結晶性物(wu)質(zhi)，一方面認為假如(ru)結晶化(hua)難以進(jin)行的(de)(de)話，那(nei)么(me)在(zai)銹層(ceng)上(shang)就不容(rong)(rong)易生(sheng)成微小裂(lie)紋或(huo)間(jian)隙，因此抑制了(le)向下層(ceng)的(de)(de)還原銹Fe(OH)2供給(gei)氧，使氧化(hua)還原周期不容(rong)(rong)易進(jin)行，這是提高耐(nai)候(hou)性的(de)(de)原因。
雖然(ran)該考察非常短并缺少直接的(de)(de)證據，可是(shi)在論述耐(nai)候(hou)鋼銹(xiu)層的(de)(de)保護性時，他們結(jie)合了(le)電化學和銹(xiu)層的(de)(de)織構的(de)(de)性質(zhi)，這是(shi)其他研究所不及的(de)(de)。
正如上述所引用的那樣，井上等研究了從含Fe2+的溶液或者膠體狀的Fe(OH)2到生成Fe3O4、a-FeOOH、β-FeOOH 以及y-FeOOH狀態，除了β-FeOOH以外，銅離子在銅／鐵比為6%以下共存的場合，多少會阻止堿式氫氧化物或氧化物結晶的生成，尤其發現銅／鐵比在2.5%以上時，經長時間熟化之后完全不生成α-FeOOH.另外，古市等或增子等也發表了Cu有同樣作用的報告。
如下一節所述，Cu2+等金屬離子的存在妨礙構成銹的鐵化合物結晶化的事實，在穩定化后的耐候鋼的銹內層，存在X射線非晶質連續性良好的層，結合岡田等的這一發現，形成了認為耐候鋼上的銹具有保護性這一大流派。
