张子健
中科院金属所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心
印刷术是中国古代的四大发明之一，是世界科技史和文明史上的里程碑，对于促进人类文化交流、传承和发展具有重要的意义。最早期的雕版印刷术发明于唐朝时期，北宋时期的毕昇发明了活字印刷术，此后印刷技术得到了迅速发展。
图1 铜版活字印刷（百度图片）
铜版印刷是印刷技术中常见的一种，在凸版印刷和包装印刷中占有重要的位置。铜版印刷作为传统的印刷技术流程较为复杂，其中最重要的环节是制作印版。铜版制版使用的版材厚度一般为0.8-2.0 mm，除铜之外还含有镉、锶等金属，比纯铜更易腐蚀。腐蚀液主要是三氯化铁和少量盐酸的混合物，还需添加一定量的保护剂，保护剂是二硫化甲脒和乙烯基硫脲的混合物。通过物理冲击作用和化学腐蚀作用，腐蚀液在原始铜版上腐蚀出要求的文字或图形。具体的制备过程如下：在铜版上绘出需要印刷的文字或图形，称之为图线区，其余区域为空白区。保护剂添加在三氯化铁腐蚀液中，并且均匀混合，在腐蚀过程中形成白色络合物保护膜。铜版的空白区被腐蚀液腐蚀，生成化学反应热，而图线区未被腐蚀，这样保护剂在不同区域的吸附程度不同。通过施加机械垂直冲力，空白区的保护膜被破坏掉，进一步受到腐蚀，而图线区因为保护膜的保护作用能抵抗腐蚀。随着腐蚀时间增加，空白区一直腐蚀达到预设的要求，从而得到凸出的文字或图形，铜版得以制成。这其中最主要的腐蚀化学过程如下所示：
2Fe3++Cu==2Fe2++2Cu2+
制作铜印版的工艺流程需要严格控制，腐蚀液的浓度、保护剂的添加量和机械冲力的大小等都有科学依据，才能制备出平整的、清晰的印刷图案。铜版印刷是利用腐蚀的一个典型例子，利用腐蚀并不是任其发生，而是以一种科学态度去控制腐蚀，使之为我所用并造福人类。控制好腐蚀的走向和程度，这需要更进一步了解腐蚀的机理。
利用腐蚀益处的例子有很多。在船舶领域，轮船上镀锌块，保护了轮船钢铁主体免受海水的腐蚀，只需按时更换锌块即可。在医用领域，可降解的镁合金制备的心脏支架会发生缓慢的腐蚀而降解，最终排出，不会对人体造成任何影响。在工业领域，化学加工相对机械加工有其独特的优点，通过阳极溶解可以加工出表面形状复杂的构件。
图2 轮船上的锌块（百度图片）
腐蚀科学与材料科学密切相关，对于研究腐蚀和材料的人员来说，利用腐蚀可以说是再常见不过。金相刻蚀后的金属材料，更易观察其晶界。某些材料通过电解抛光能达到比机械抛光更好的效果。材料发生腐蚀钝化，能得到更好防腐效果。但是这些前提是对于腐蚀有充分的认识，不同的金属材料所需要的刻蚀液不同；电解抛光所需要的抛光液和电压参数需要契合材料的性质；各种材料的钝化电压和钝化电流不同，发生钝化的电化学条件不同。若想要利用腐蚀的益处，首先必须对腐蚀有更深刻的认识，对腐蚀过程中的科学含义有更显著的理解。
人类将矿山中的金属元素提取出来，通过冶炼的方法得到纯金属或者合金，是一切工业发展的前提。腐蚀是冶炼金属的逆过程，从化学势能的角度而言，腐蚀过程是不可避免的。但是，我们可以做的是减缓腐蚀的过程，提高金属产品的寿命；控制腐蚀，使其朝着有利的方向发展。腐蚀并不可怕，关键在于找对方法。