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。
关键词： 燃气灶 腐蚀 防护
Abstract: With the rise of embedded household stove and embedded household stove in use for corrosion of usefulness and maintainability, security and so on a series of problems, household stove "corrosion and corrosion" more and more attention.
Key word： Stove corrosion protective
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。
一、 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、SUS30 1、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。
2. 碳钢材料腐蚀的主要原因
(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。
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。
(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
(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。
这三种保护层，从防护及使用的角度看，应以镀铬层为佳。
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. 燃气阀腐蚀的主要原因
(1)燃气灶设计不合理
灶具在阀体杆与面板配合处有间隙，且缺少有效的密封，灶面上的液体及腐蚀介质通过灶具面板与燃气阀阀杆间的空隙处，流落到阀体上，对阀体上的碳钢件、铝合金件等产生腐蚀。
(2)燃气阀设计不合理
燃气阀顶部在阀杆与阀体配合处缺少密封措施，导致液体及腐蚀介质直接流落到阀体顶部，造成相关零件腐蚀，阀芯不能正常转动。
(3)铝合金燃气阀阀体未采取表面防护措施，导致在潮湿环境中容易产生腐蚀。
二、 减少家用燃气灶腐蚀的主要措施
1. 改善设计，提高燃气灶的保洁功能
减少家用燃气灶的腐蚀问题，设计是关键。只有从设计这个源头抓起，才能从根本上减少或避免燃气灶腐蚀问题。
目前，家用燃气灶的保洁功能普遍存在不足。汤、水及油垢等脏物容易通过燃烧器处，通过灶具面板上的空隙处进入灶具内腔，导致零组件腐蚀。嵌入式燃气灶更为突出。
2. 正确选择灶具材料及其相应的防腐保护层
从材料的抗腐蚀性能及耐久性上看，燃气灶的金属材料面板宜采用奥氏体不锈钢，其次是铁素体或马氏体不锈钢。
在搪瓷涂层、不粘油涂层、油漆涂层中，搪瓷涂层的防腐蚀效果及抗磨性、耐久性均优于其他涂层，更适宜作为灶具碳钢材料面板、聚热圈、锅架、燃烧器壳体等的防护层。不足的是，搪瓷工艺对碳钢材料有选择性，否则会影响搪瓷质量；还有，搪瓷工艺对零件的配合尺寸难于控制，对尺寸较严要求的零件，不宜采用搪瓷工艺。
对于燃气灶铸铁炉头的防护层，不论是防护效果还是耐久性、抗磨性，铬层均优于锌层、漆层。由于镀铬层尺寸容易控制，因此，它比搪瓷涂层更具有优势。不足的是，镀铬层颜色较单一，难以满足装饰需要，如采用镀黑铬工艺，可解决此问题，但成本会有所增加。镀铬前须先镀铜，方能使铬层的防护作用得到充分发挥。对于火盖及火盖装饰座的抛光表面，可以采用喷涂高温清漆或镀铬的方法，缓解或避免其腐蚀。
3. 铝合金件要进行防护处理
(1)铝合金件表面进行喷丸处理
铝合金压铸件，不仅晶粒较粗大，而且还存在一定的孔隙，这些对于其抗腐蚀能力都是不利的。对铝合金件进行喷丸处理，不仅可以去除压铸后其表面残留的腐蚀介质，而且可以使喷丸部位材料表面晶粒细化、孔隙消除，从而增强铝合金件的抗腐蚀能力。
铝合金件喷丸宜选用玻璃丸，丸粒直径φ0.16～0.3毫米为宜。
喷丸时要正确选择喷丸压力(指压缩空气的压力)、喷丸距离、喷丸角度、喷丸时间等，确保喷丸质量。选择水喷丸工艺时，喷丸后零件要烘干处理。
(2)阳极化处理
铝合金件经阳极化处理后，可以显著提高其在大气条件下的防腐蚀能力。
(3)表面喷漆保护
选择适应于铝合金件的漆料，对其进行喷漆处理，这样可以大大提高铝合金件的抗腐蚀能力。宜采取先喷底漆再喷面漆的方式进行防护。
三、建议
以不锈钢面板替代采用涂料作防护层的碳钢材料面板
采用不粘油涂料及油漆作为碳钢材料面板的防护层，实践证明防护效果较差，面板腐蚀问题较突出，严重影响灶具的使用寿命。建议相关厂家以不锈钢面板替代采用不粘油涂料及油漆作为防护层的碳钢材料面板；这样做，不仅有利于消费者，而且也有利于节约钢材及相关资源，还有利于环保。
家用燃气灶的腐蚀与防护问题，应该引起我国燃气具行业的充分重视。只有采取切实可行的措施，减少或避免燃气灶腐蚀问题的产生，才能更好地促进我国燃气具行业的发展。
参考资料：
[1] 荆秀芝、陈文、杨武鸣主编《金属材料应用手册》—陕西科学技术出版社
[2] M.G.方坦纳．N.D.格林著．.左景伊译．腐蚀工程 [M]．北京：化学工业出版社
[3] 贺匡国主编．化工容器级设备简明设计手册[M]．北京：化学工业出版社．第二版
[4] 汪镇安编．化学工艺设计手册(上册) [M]．北京：化学工业出版社.第三版
[5] 朱有庭等主编．化工设备设计手册[M]．北京：化学工业出版社. 2005
[6] 徐灏．机械设计手册[M]．北京:机械工业出版社．2000
[7] 余国宗主编．化工机械工程手册(中卷) [M]．北京：化学工业出版社.2003
[8] 陈敏恒等编．化工原理[M]．北京：化学工业出版社． 1999，第二版
[9] 丁伯平．黄正林主编．化工设备设计[M]．北京：化学工业出版社
[10] 张学元等编．二氧化碳腐蚀与控制[M]．北京：化学工业出版社．2001
[11] 时钧编．化学工程手册[M]．北京：化学工业出版社．2002
