摘要：近日获悉，许多运动员抱怨巴黎2024奥林匹克奖牌磨损、腐蚀或失泽，特别是铜牌，腐蚀最为严重。失效原因或被归结于三氧化铬的使用。已有100多位运动员将奖牌退回生产商家，以便更换。奖牌是以埃菲尔铁塔（设计建设于1887–89）废旧材料打造而成，即节约了成本，也具有历史纪念意义。

正常奖牌（图片来自网络）

    腐蚀形态及机制 

    金属在环境中失去电子而失效称为金属的腐蚀。在大气环境中发生的腐蚀称为大气腐蚀。大气中有水汽和氧气、二氧化碳等，以及二氧化硫、硫化氢等污染物。这是大气腐蚀发生的条件。污染物的存在可进一步加速腐蚀。如银首饰发黑，则是表面形成了硫化银。

    以下两图腐蚀机制不同。左边铜表面局部发生大面积点状剥落，铁基体失去保护，因裸露而腐蚀，因而出现褐色的腐蚀产物。135年前的钢材杂质含量应该比较高，而且是维修更换下来的腐蚀部分。所以，基体选材不是基于金属腐蚀原则的最优选择，侧重地考虑艾菲尔铁塔所承载的科技、文化、历史内涵。

    铁与铜之间存在电位差（780mV），因而构成双金属腐蚀，又称电偶腐蚀。两者之间电位差越大，腐蚀驱动力则大，越容易发生腐蚀。

    右边奖牌铜表面出现对称性大面积腐蚀区域，表明与人体接触相关，这是铜材的腐蚀。

腐蚀的铜牌（图片来自网络）：

铁基体腐蚀（左边）、铜表面腐蚀（右边）

    设计合理性讨论

    1.无中间层

     如下图（1）的情况，无中间层，基体Fe优先腐蚀，表面铜则发生剥落。

    2.有中间层（主要含三氧化二铬）

     如下图（2）所示，中间层电极电位最低，为阳极，对上下Cu和Fe同时提供保护作用。且三价铬无毒性。此设计方案是科学的，而且很巧妙。

    3.有中间层，如六价铬

     如下图（3）所示，六价铬如铬酸盐涂层则使阴阳电极产生反转，上下两层Cu和Fe同时成为阳极，则易于发生腐蚀。

    这些铜牌基体材料是埃菲尔铁塔修缮更换下来的铁，表面镀铜。有资料显示，采用了无毒的三氧化二铬（Cr₂O₃）涂层来提高保护性。此涂层一般应用在钢铁零部件表面。应用于此奖牌，可作为中间过度层，可避免与外层铜直接接触，降低铁-铜电偶腐蚀风险。从涂层设计的角度来看，此腐蚀防护方案是科学和可行的。出现此腐蚀意外的情况，可能与中间层出现质量问题有关。

    铜的应用问题

    纯铜及铜合金虽然是半贵金属，具有较好的耐蚀性。可做硬币，雕像和建筑物装饰。然而，铜的腐蚀也很常见。西方国家，欧洲美国街头到处都可见浅绿色的铜像。最为典型的是美国纽约港的自由女神像。

拍摄于1986的自由女神像

    其腐蚀产物俗名为铜锈、铜绿，是碱式碳酸铜，化学式为Cu₂(OH)₂CO₃，是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应产生的。

    欧元硬币表面发黑的情况也不少见。汗液、环境硫化物都可使铜表面失泽发黑。

腐蚀的欧元硬币（图片来自网络）