ทำไมสแตนเลสถึงเกิดสนิมด้วย?

ทำไมสแตนเลสถึงเกิดสนิมด้วย?

 

วัสดุสแตนเลสอาจเป็นสนิมเนื่องจากสาเหตุดังต่อไปนี้:

(1) ไอออนคลอไรด์มีอยู่ในสภาพแวดล้อมการใช้งาน

คลอไรด์ไอออนมีอยู่ทั่วไป เช่น เกลือแกง/คราบเหงื่อ/น้ำทะเล/ลมทะเล/ดิน ฯลฯ สเตนเลสจะกัดกร่อนเร็วมากเมื่อมีคลอไรด์ไอออน มากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำทั่วไปด้วยซ้ำ ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมที่ใช้สเตนเลสและจำเป็นต้องเช็ดบ่อยๆ

เช็ดเพื่อขจัดฝุ่น และรักษาความสะอาดและแห้ง (ด้วยวิธีนี้ เขาจึงจัดว่าเป็น "การใช้ที่ไม่เหมาะสม") มีตัวอย่างในสหรัฐอเมริกา: บริษัทแห่งหนึ่งใช้ภาชนะไม้โอ๊คเพื่อบรรจุสารละลายที่มีคลอไรด์ไอออน ตู้คอนเทนเนอร์นี้ใช้งานมาเกือบร้อยปีแล้ว และมีแผนจะเปลี่ยนใหม่ในช่วงทศวรรษปี 1990 เนื่องจากวัสดุไม้โอ๊คไม่ทันสมัยเพียงพอ ภาชนะจึงรั่วเนื่องจากการกัดกร่อน 16 วันหลังจากเปลี่ยนมาใช้สแตนเลส

(2) ไม่มีการบำบัดด้วยสารละลายที่เป็นของแข็ง

องค์ประกอบของโลหะผสมจะไม่ละลายลงในเมทริกซ์ ส่งผลให้มีปริมาณโลหะผสมต่ำและความต้านทานการกัดกร่อนในโครงสร้างเมทริกซ์ต่ำ

(3) การกัดกร่อนตามขอบเกรนตามธรรมชาติ

วัสดุที่ปราศจากไทเทเนียมและไนโอเบียมนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน การเติมไททาเนียมและไนโอเบียมควบคู่กับการรักษาเสถียรภาพสามารถลดการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้ เหล็กกล้าโลหะผสมสูงชนิดหนึ่งที่สามารถต้านทานการกัดกร่อนในอากาศหรือตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมี สแตนเลสมีพื้นผิวที่สวยงามและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ไม่จำเป็นต้องผ่านการบำบัดพื้นผิว เช่น การชุบสี แต่สามารถใช้คุณสมบัติพื้นผิวโดยธรรมชาติของเหล็กกล้าไร้สนิม และนำไปใช้ในการใช้งานหลายประเภท เหล็กชนิดหนึ่ง มักเรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ประสิทธิภาพที่เป็นตัวแทน ได้แก่ เหล็กโครเมียม 13, เหล็กโครเมียม-นิกเกิล 18-8 และเหล็กโลหะผสมสูงอื่นๆ จากมุมมองทางโลหะวิทยา เนื่องจากสแตนเลสประกอบด้วยโครเมียม ฟิล์มโครเมียมบางมากจึงก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ฟิล์มนี้จะแยกออกซิเจนที่แทรกซึมเข้าไปในเหล็กและมีบทบาทในการต้านทานการกัดกร่อน เพื่อรักษาความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติของเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กจะต้องมีโครเมียมมากกว่า 12% ใช้ในบริเวณที่ต้องการการเชื่อม ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่าช่วยลดการตกตะกอนของคาร์ไบด์ในบริเวณที่ได้รับความร้อนใกล้กับรอยเชื่อม และการตกตะกอนของคาร์ไบด์อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน (การกัดเซาะของการเชื่อม) ของเหล็กกล้าไร้สนิมในบางสภาพแวดล้อม เพราะจะทำให้พื้นผิวสแตนเลสเสียหายและเกาะติดผงเหล็กทำให้เกิดสนิมได้

ในชีวิตประจำวัน บางครั้งเราพบว่าสแตนเลสในเสาธง ที่พักพิงรถบัส กล่องไฟ และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ บนท้องถนนมีสนิมและการดองอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากสแตนเลสผ่านการพาสซีฟแล้ว ทำไมมันถึงยังเป็นสนิมอยู่ล่ะ? มีสองเหตุผลสำหรับสถานการณ์เหล่านี้ ประการแรก ปริมาณโครเมียมในวัสดุต่ำและเป็นสแตนเลสที่ด้อยกว่า ประการที่สองไม่ใช่สแตนเลสเลย แต่ใช้การชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อหลอกลวงผู้ใช้ เป็นที่เข้าใจกันว่าวัสดุตกแต่งจำนวนมากในปัจจุบันใช้กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อรักษารูปลักษณ์ภายนอก เนื่องจากวัสดุเป็นเหล็กธรรมดา เมื่อชั้นชุบด้วยไฟฟ้าลอกออก ก็จะเกิดสนิมตามธรรมชาติ

เหล็กกล้าไร้สนิมมีความสามารถในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันในชั้นบรรยากาศ---ซึ่งก็คือ เหล็กกล้าไร้สนิม และยังมีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางที่มีกรด ด่าง และเกลือ---ซึ่งก็คือ ความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการกัดกร่อนจะเปลี่ยนแปลงไปตามองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก สถานะของสารเติมแต่ง สภาวะการใช้งาน และชนิดของตัวกลางด้านสิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกับท่อเหล็ก 304 ในบรรยากาศของการซักแห้งสามารถทนต่อความสามารถในการทำให้หมองได้ดีอย่างแน่นอน แต่ถ้ามันถูกย้ายไปที่ริเวียร่าซึ่งมีหมอกทะเลที่มีเกลือจำนวนมากอยู่ก็จะเกิดสนิมในไม่ช้า ท่อเหล็ก 316 มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ดี. ดังนั้นจึงไม่มีสแตนเลสชนิดใดที่สามารถต้านทานการกัดกร่อนและสนิมได้ในทุกสภาพแวดล้อม

เหล็กกล้าไร้สนิมอาศัยการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่อุดมด้วยโครเมียม (ฟิล์มป้องกัน) ที่บางมาก แข็งแรง ละเอียด และเสถียรบนพื้นผิวเพื่อป้องกันการซึมผ่านและการเกิดออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง จึงมีความสามารถในการต้านทานสนิม เมื่อฟิล์มนี้ได้รับความเสียหายอย่างต่อเนื่องด้วยเหตุผลบางประการ อะตอมของออกซิเจนในอากาศหรือของเหลวจะยังคงทะลุทะลวงต่อไป หรืออะตอมของเหล็กในโลหะจะยังคงแยกตัวออกจนเกิดเป็นเหล็กออกไซด์ที่หลวม และพื้นผิวโลหะก็จะสึกกร่อนอย่างต่อเนื่อง มีหลายวิธีที่ฟิล์มพื้นผิวนี้เสียหาย และที่พบบ่อยที่สุดในชีวิตประจำวันมีดังนี้:

1. ฝุ่นที่มีองค์ประกอบโลหะอื่น ๆ หรือการเกาะติดของอนุภาคโลหะต่างชนิดสะสมอยู่บนพื้นผิวของสแตนเลส ในอากาศชื้น น้ำควบแน่นระหว่างอุปกรณ์เสริมและสแตนเลสจะเชื่อมต่อทั้งสองสิ่งนี้เข้ากับแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ฟิล์มกันรอยเสียหายซึ่งเรียกว่าการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

2. น้ำผลไม้ออร์แกนิก (เช่น ผัก ซุปก๋วยเตี๋ยว เสมหะ ฯลฯ) ติดอยู่บนพื้นผิวของสแตนเลส เมื่อมีน้ำและออกซิเจนจะเกิดกรดอินทรีย์ กรดอินทรีย์จะกัดกร่อนผิวโลหะเป็นเวลานาน

3. พื้นผิวของสแตนเลสประกอบด้วยกรด ด่าง และเกลือ (เช่น น้ำอัลคาไลน์ และน้ำมะนาวกระเซ็นที่การตกแต่งผนัง) ทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่

4. ในอากาศเสีย (เช่น บรรยากาศที่มีซัลไฟด์ คาร์บอนออกไซด์ และไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมาก) เมื่อสัมผัสกับน้ำที่ควบแน่น จะเกิดจุดของเหลวของกรดซัลฟิวริก กรดไนตริก และกรดอะซิติก ทำให้เกิดการกัดกร่อนของสารเคมี

สถานการณ์ทั้งหมดข้างต้นอาจทำให้ฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวสแตนเลสเสียหายและทำให้เกิดการกัดกร่อนได้ ดังนั้นเพื่อให้พื้นผิวโลหะมีความสดใสอย่างถาวรและไม่เป็นสนิม ขอแนะนำดังนี้

1. พื้นผิวของสแตนเลสตกแต่งต้องทำความสะอาดและขัดบ่อยๆ เพื่อขจัดสิ่งที่แนบมาและกำจัดปัจจัยภายนอกที่ทำให้เกิดการดัดแปลง

2. ควรใช้สแตนเลส 316 ในพื้นที่ชายทะเล วัสดุ 316 สามารถต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้

3. องค์ประกอบทางเคมีของท่อสแตนเลสบางชนิดในท้องตลาดไม่สามารถตอบสนองมาตรฐานแห่งชาติที่สอดคล้องกันและไม่สามารถตอบสนองความต้องการวัสดุ 304 ได้ นอกจากนี้ยังจะทำให้เกิดสนิมอีกด้วยซึ่งทำให้ผู้ใช้ต้องระมัดระวังในการเลือกผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง

ดังนั้นจึงไม่มีสแตนเลสที่ดีที่สุด มีเพียงสแตนเลสที่เหมาะสมกว่าเท่านั้น!