家用燃气灶的腐蚀与防护.doc

家用燃气灶的腐蚀与防护摘要：随着嵌入式家用燃气灶的兴起及嵌入式家用燃气灶在使用中因腐蚀所带来的使用性、维修性、安全性等一系列问题，家用燃气灶的“腐蚀与防腐蚀”越来越受到人们的重视。本文从家用燃气具的主要腐蚀问题、腐蚀原因分析入手，提出减少家用燃气灶腐蚀的五条主要措施及两点建议。其措施为：(1)改善设计，提高燃气灶的保洁功能；(2)正确选择灶具材料及其相应的防腐保护层；(3)铝合金件要进行防护处理；(4)加强涂层、镀层等的工艺、质量控制；(5)加强使用过程中的维护保养。其建议为：(1)以不锈钢面板替代采用涂料作防护层的碳钢材料面板；(2)应重视非金属材料面板的研究及应用。本文对解决家用燃气灶腐蚀问题有一定的参考作用。关键词：燃气灶腐蚀防护前言金属材料的腐蚀问题在我们日常生活中随处可见，钢铁“生锈”就是一种最为普遍的金属材料腐蚀现象。家用燃气灶的腐蚀并不是一个新鲜问题，它伴随着家用燃气具的发展一直存在着。随着嵌入式家用燃气灶的兴起及嵌入式家用燃气灶在使用中因腐蚀所带来的使用性、维修性、安全性等一系列问题，家用燃气灶的“腐蚀与防护”越来越受到人们的重视。尤其是家用燃气具的生产厂家，更应尽早采取措施，从设计入手，解决已出现或可能出现的腐蚀问题。本文将从家用燃气具的主要腐蚀问题、腐蚀原因分析入手，提出减少家用燃气灶腐蚀的主要措施及相关建议。希望能对解决家用燃气灶的腐蚀问题提供一点参考作用。一、家用燃气灶的主要腐蚀问题1.不锈钢材料腐蚀采用不锈钢材料作面板、壳体、聚热圈、反射罩、火盖、炉头(燃烧器主体)等的燃气灶，可能会在不锈钢材料表面出现腐蚀。腐蚀多呈锈斑状，除去锈斑，可以在材料表面发现明显的腐蚀坑。锈斑一般出现在油污等赃物的残留处，以面板、承液盘及其附近出现锈斑更为突出。在高温区工作的不锈钢材料，其腐蚀处表面多呈灰褐色，不锈钢材料失去光泽；因高温所造成的腐蚀，腐蚀坑细、密、浅，并连成片状，有的则可能出现浅表锈斑。2.碳钢材料腐蚀采用碳钢材料制成的灶具面板、壳体、锅架、聚热圈、炉头(燃烧器主体)、进气管等，其表面一般都有涂层(不粘油涂层、漆层、喷塑层、搪瓷层等)、镀层(锌层、铬层等)。腐蚀多出现在涂层、镀层损坏处，也有从涂层下面的金属材料表面先产生腐蚀，然后导致涂层脱落损坏。腐蚀处表面均呈铁锈色，一旦出现腐蚀，腐蚀会较快发展，然后连成片状。碳钢材料的腐蚀，其腐蚀坑一般较深、较大。灶具面板、承液盘及其附近以及灶具的各棱角处，由于接触腐蚀介质较多，或容易擦、划、碰伤，因此，更容易产生腐蚀。尤其是锅架或承液盘放置处、炉头周围的灶具面板上腐蚀问题更为突出。表面搪瓷或镀铬的锅架、聚热圈等，首先在搪瓷层或镀层损坏处产生腐蚀。接触高温燃气的锅爪等，由于高温燃气的烧蚀作用，其表面的搪瓷层或镀层更容易损坏，因此，腐蚀更为突出。3.铸铁件、铝合金件腐蚀燃气灶通常采用铸铁材料或铝合金材料制作炉头(燃烧器主体)，采用铝合金材料制作燃气阀阀体、燃气输送管等。腐蚀主要集中在用铸铁材料制作的炉头及用铸造铝合金材料制作的炉头(含相关零组件)等上。不论是铸铁炉头还是铝合金炉头，腐蚀多产生在炉头与火盖的结合部位、炉头组件相互间的连接部位、使用过程中容易接触液体及其它赃物且不容易清洁的部位、炉头的外部转角、棱角处等。腐蚀可能造成火盖与炉头间、不同炉头组件间相互粘接，以致难于分解；对于有螺钉定位、连接的炉头来讲，还会因腐蚀问题造成螺钉拧下困难或无法拧下，这一问题在嵌入式燃气灶上尤为突出。铸铁炉头的腐蚀从涂层、镀层损坏处开始，台式燃气灶炉头腐蚀比嵌入式燃气灶炉头腐蚀更为严重。腐蚀重者，炉头外表布满锈斑。铝合金炉头主要用于嵌入式燃气灶。铝合金炉头腐蚀部位，一般有明显的腐蚀坑。曾发现位于嵌入式燃气灶底壳内的铝合金炉头部件及其他铝合金件产生腐蚀，腐蚀部位长出成片的“白毛”，连接件间难于正常分解；刮掉“白毛”，可以看到明显的腐蚀坑。在台式燃气灶上，也曾发现铝合金燃气阀阀体长“白毛”的腐蚀现象。4.铜合金材料腐蚀家用燃气灶上所使用的铜合金材料，主要用于制作火盖、火盖装饰座、燃气喷嘴，燃气阀阀体、燃气输送管等，也有用于制作炉头(燃烧器主体)的。铜合金材料的腐蚀主要集中在火盖、火盖装饰座上。经过抛光处理后的火盖、火盖装饰座，放置一段时间后，有的抛光表面光泽会变暗；还有的表面会产生斑痕；经过使用后的火盖、火盖装饰座，表面会完全失去光泽，甚至出现细小的腐蚀点等。5.燃气阀腐蚀由于嵌入式燃气灶燃气阀腐蚀问题越来越突出，本文特将燃气阀腐蚀问题单独列出。燃气阀腐蚀发生在燃气阀的顶部，主要集中在阀杆与阀体配合处及其周围，与此部位相邻的碳钢件、铝合金件等都可能产生腐蚀，腐蚀处可以看到明显的锈斑或腐蚀产物堆积，严重时阀芯不能正常转动，甚至“卡死”。燃气阀腐蚀，不仅影响灶具正常使用，而且可能带来安全隐患。二、家用燃气灶腐蚀原因分析1.不锈钢材料腐蚀的主要原因灶具上的不锈钢面板、侧板等是否会产生腐蚀，关键取决于不锈钢材料的抗腐蚀性能，其次是腐蚀介质。燃气灶上所使用的不锈钢材料，按材料的金相组织结构分主要有三大类：一类是铁素体不锈钢，典型的有1Cr17，对应国外材料牌号，通常称为“430”(日本材料牌号为SUS430)；另一类是马氏体不锈钢，典型的有1Cr13、2Cr13，对应国外材料牌号，通常称为“410”、“420”(日本材料牌号为SUS410，SUS420)；还有一类是奥氏体不锈钢，典型的有0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、1Cr17Ni7、0Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti等，对应国外材料牌号，通常称为“304”、“301”、“301”、“202”、“201”(日本材料牌号为SUS304、SUS302、SUS301、SUS202、SUS201)等。由于铁素体、马氏体不锈钢具有磁性，因此，被人们俗称为不锈铁。不锈钢材料抗腐蚀的关键在于材料中铬元素的含量，镍、铌、钛等元素的含量对不锈钢的抗腐蚀性能也有重要影响。奥氏体不锈钢的抗腐蚀性能远远优于铁素体不锈钢及马氏体不锈钢。采用铁素体或马氏体不锈钢材料的灶具容易产生腐蚀；采用奥氏体不锈钢材料的灶具不容易产生腐蚀。不锈钢“不锈”是有条件的，在含氯离子介质的作用下(如食盐等，食盐又称氯化钠，富含氯离子)，会加速不锈钢的腐蚀；随着腐蚀介质温度的升高，不锈钢的腐蚀会加剧。烹饪过程中，含有盐份等腐蚀介质的汤、水、菜、油等附着在灶具面板或侧板上，由于不及时擦洗，时间长了，就可能出现腐蚀，铁素体、马氏体不锈钢腐蚀是肯定无疑的；奥氏体不锈钢的腐蚀相对较轻，且不明显，但是，如果腐蚀产物较多，加上温度的影响(例如，面板在靠近炉头周围，温度就高于其他部位；温度增高会加速腐蚀的程度)，也可能会产生明显的腐蚀。含有钛元素的奥氏体不锈钢的含腐蚀性能优于不含钛元素的奥氏体不锈钢，其原因是钛元素有减缓不锈钢材料腐蚀(晶界腐蚀)的作用。抗腐蚀性能较好的奥氏体不锈钢，存在高温敏化区，在550左右温度下，会析出高铬碳化物，形成贫铬区，在潮湿环境中，也会象普通碳钢一样出现“铁锈”。经常在较高温度下使用的不锈钢材料，如灶具的聚热圈、热反射罩、火盖等，表面会失去光泽，也会象普通碳钢一样“生锈”。由于灶具面板、灶具承液盘及其附近容易被溅上油、汤、水等腐蚀介质，因此，这些部位出现腐蚀的程度要比灶具其他部位更为严重。对于经常保持灶面清洁的用户来讲，不锈钢材料腐蚀问题可能不会太明显，但对于不太讲究灶面清洁的用户来讲，不锈钢材料腐蚀问题可能就会突出。2.碳钢材料腐蚀的主要原因采用碳钢材料制作的灶具零组件，多集中在灶具壳体、面板、底壳、锅架、承液盘、燃烧器壳体及其他小零件上。嵌入式燃气灶及台式燃气灶的面板，一般都是采用不粘油涂层、油漆涂层或搪瓷层进行保护；台式燃气灶的侧板，多采用不粘油涂层、油漆涂层或塑胶涂层进行保护；嵌入式燃气灶的底壳，一般都是采用油漆涂层或塑胶涂层进行保护。承液盘、燃烧器壳体等，多是采用搪瓷涂层保护。锅架多采用搪瓷层或镀铬层进行保护，也有厂家采用高温漆层的。小零件则多是采用镀层进行防护。用碳钢材料制作的灶具零组件，其腐蚀的主要原因：(1)涂层或镀层质量不合格，涂层或镀层损坏。涂层质量不合格，关键在壳体喷涂过程中的质量控制。碳钢材料在喷涂前，为增加材料与涂层的结合力及增强材料的抗腐蚀性能，一般都要进行磷化处理，处理后的零件，要烘干，要保持清洁，不得有锈蚀、油污、汗斑等赃物存在，为防止零件在喷涂前因环境影响造成表面形成水膜而影响质量，一般对喷涂环境都有相对湿度的要求，并要求磷化后的零件在规定时间内(一般不超过8小时)喷涂完。待喷涂零件的表面处理是涂层附着力是否牢固关键。作者几年前曾在广东某喷涂厂亲眼目睹这样的情景：灶具的面板等零件，磷化处理后，表面并无磷化处理所形成的结晶层；零件经冲洗后，竟直接放在露天的地上，让太阳晒干；工人直接用手拿零件这样的工艺，其喷涂质量可想而知了。在灶具面板的内转角处，如出现涂层脱落，底层还有锈蚀，多是由于磷化后清洗不净所残留的腐蚀物所致，这种情况一般在喷涂后一个月左右就能发现，有的时间更短。经过磷化处理的零件表面如存在锈斑、油垢、汗斑等，会导致该部位涂层因结合不牢而脱落。还有，有的零件喷涂后存放一个月左右时间，在非转角部位也会产生锈蚀，尤其在零件的边沿部位，这多是由于磷化处理不当或涂层底层处理不当所致，当然，也会因为喷涂不当所致。如出现大面积涂层脱落，一定是喷涂过程中(含喷涂前处理)存在问题所致。喷涂后的零件或产品在生产、运输过程中，因操作不当，也会造成涂层损坏。除搪瓷涂层具有优良的抗磨性外，不粘油涂层、油漆涂层的抗磨性都较差。使用过程中，灶具首先在涂层容易产生碰撞、摩擦的部位产生损坏，从而导致腐蚀，如锅架放置处、承液盘放置处、经常擦洗部位、棱角部位等；如使用中清洁灶具方法不当，采用金属丝等擦洗灶具，则会使涂层损坏。镀层质量不合格主要是镀前处理不当或工艺参数选择不当、操作不当所致，导致镀层出现气泡、针眼、起层、剥落、镀层不均等缺陷，使镀层的防护效果降低。涂层或镀层质量不合格，涂层或镀层损坏，在汤、水、菜、油等腐蚀介质及潮湿气氛的作用下，首先从涂层或镀层质量不合格处、损坏处产生腐蚀。(2)设计不合理a、防护层选择不当，不能充分起到防护作用。采用不粘油涂料、油漆涂料作为燃气灶碳钢材料面板、壳体的防护层，实践证明，是欠妥的。这些涂层的耐久性、抗磨性都不能满足灶具使用要求，导致材料腐蚀现象十分突出，许多用户灶具使用不到三年，面板或壳体已严重腐蚀，导致灶具不能使用。这不仅对消费者是不利的，而且对资源也是一种浪费。采用漆层作为锅架的保护层，不论从保护效果还是从对消费者负责的角度看，都是极不妥当的。b、灶具结构设计不合理，致使汤、水、油垢等腐蚀介质通过燃烧器及灶具面板上的孔隙处进入灶具内腔，造成相关零组件腐蚀，此问题在嵌入式燃气灶上尤为突出。3.铸铁材料、铝合金材料腐蚀的主要原因燃气灶炉头是灶具上工作环境最差的部件之一。燃气灶在使用中，会有汤、水等液体及油垢等赃物落在炉头上形成腐蚀介质，炉头表面保护层损坏，使炉头在腐蚀介质的作用下产生腐蚀；炉头的高温，加速了炉头的腐蚀。炉头腐蚀主要集中在铸铁炉头及采用压铸方法成型的铝合金炉头上，铸铁炉头的腐蚀更比铝合金炉头突出。造成铸铁材料、铝合金材料腐蚀的主要原因是：(1)设计不合理，加速材料腐蚀设计不合理表现在下列几个方面：a、嵌入式燃气灶设计不合理，致使汤、水等腐蚀介质通过燃烧器处、面板上的孔隙处等流入灶具内腔，从而使内腔的铸铁炉头或铝合金炉头部件在汤、水及潮湿气氛的作用下出现腐蚀。b、炉头表面未采取防护措施。设计人员缺少铝合金腐蚀与防护方面的知识，误认为铝合金压铸件不会产生腐蚀，因此未采取相应的防护措施。由于设计不合理，加速了燃气灶铸铁材料、铝合金材料的腐蚀。(2)铸铁炉头表面防护层选择不当，防护层质量不合格或防护层损坏铸铁炉头一般采用镀铬、喷锌、喷涂(或浸涂)漆层进行表面防护。镀层或涂层质量不合格，镀层或涂层损坏，即可造成炉头腐蚀。七、八年前，铸铁炉头主要采用镀铬层进行防护，后来又采用热喷涂锌层进行防护，近几年，出于装饰等的需要，采用喷涂(或浸涂)漆层进行防护。这三种保护层，从防护及使用的角度看，应以镀铬层为佳。镀铬层具有表面硬度高、抗磨的特点，但由于铬层空隙率较高，如果不在镀铬前先镀铜(镀铜层组织致密，空隙率低)，镀铬层的防腐效果就会大受影响。镀铬工艺选择不当或质量控制不当，铬层会出现针眼、气孔、起层、剥落等现象，镀铬层的防腐效果会大受影响。锌层虽然组织致密，但由于较软，极易因为碰撞造成锌层损坏导致腐蚀。另外，经“打砂”处理过的炉头不及时喷锌，或经“打砂”处理过的炉头表面还残留氧化物、油污、汗斑等，热喷涂过程中喷涂工艺参数(预热温度、预热时间、喷涂温度、喷涂速度、喷涂距离等)选择不当，喷锌层容易产生气孔、起层、剥落等现象。漆层的抗腐蚀性能主要取决于漆料的选择。现在炉头上所用的油漆，多为高温漆，耐温150500不等。由于油漆选择不当，有的炉头在室温下放置一个月就产生锈蚀。另外，漆层不抗磨，也容易因为碰撞等造成涂层损坏。还有，漆层存在老化问题，炉头的使用环境(温度高，腐蚀介质多)会进一步加速了漆层的老化，使炉头腐蚀更为突出。当然，炉头在喷漆或电泳涂漆的施工中，底层处理不当及工艺参数选择不当，也会加速漆层的脱落、损坏。表面搪瓷的炉头，腐蚀往往是从搪瓷层损坏处或缺陷处开始。由于炉头表面防护层选择不当，防护层质量不合格或防护层损坏，导致炉头在腐蚀介质的作用下产生腐蚀。(3)铝合金材料自身的缺陷及表面缺少防护处理铝合金材料腐蚀，一般都出现在压铸成型的铝合金炉头、燃气阀阀体或其他压铸成型的铝合金件上。出现腐蚀的铝合金件，压铸成型后一般都未进行表面防护处理。压铸成型的铝合金件，表面存在铸造特有的微孔，有的还存在气孔、针眼等铸造缺陷，如果不进行表面防护处理，在腐蚀介质的作用下就会产生腐蚀，在潮湿环境中就可能长出“白毛”。4.铜合金件腐蚀的主要原因(1)使用过程中，汤、水等液体及油垢等赃物在火盖或火盖座上形成腐蚀介质，高温工作条件加速了火盖及火盖座的腐蚀。(2)抛光过程中抛光膏等未清洗净或抛光表面粘有汗斑等，致使火盖、火盖