不銹鋼確實免維護嗎？

 

不銹鋼是一種含鉻、鎳，常常還含鉬的鐵基合金，只要滿足一系列要求，具有一定程度的耐腐蝕性。這就是為什么這類合金不應該稱為不銹，從原理上講，它相對于如金、銀和鉑這樣的貴金屬而言只是給了它名稱而已。對于更嚴密的分析，真實的情況是不銹鋼并不是一種貴金屬。

 

事實上，基體幾乎如普通碳鋼一樣是活性或劣等的。材料的惰性性質是由于超薄的鈍化鉻氧化層，在潮濕環境下起著不可思議的惰性作用。然而，如果沒有這層膜，材料就容易遭受破壞性腐蝕過程。因此應當對這層膜進行良好的維護，從而延長不銹鋼的壽命而不出現任何問題。換句話說，不銹鋼并不是完全免維護的，但可以說維護量很低。一個不銹鋼零部件某種程度上可以比作一個好的蘋果，由于蘋果有一層不到0.1mm厚的果皮，能放很長時間。盡管果皮很薄，但可以防止失去物質，也能阻止別的物質進入。即使它極薄，果皮提供完整的保護，直到一個蟲子吃它，引起腐爛。在蘋果被切成兩半時，新鮮蘋果也會快速氧化。換句話說，蘋果由于有一層薄薄的果皮，能在完好條件下存放。

 

不銹鋼也有一層皮，它要比蘋果皮薄十萬倍。它的厚度約10～15納米（1納米等于10－9米），能提供完整的保護，這就是通常所說的無金屬離子釋放和無外來物質進入。如果這層皮被暴露在過量的化學物質中它將會破裂，導致腐蝕。當這層皮被“腐蝕掉”，化學物質使金屬活化，將會引起腐蝕。然而不銹鋼與蘋果最大的不同是它能夠自行修復其氧化膜。這一點在這層膜受到機械損傷，或局部區域失去鉻氧化層時是特別有用的。由于空氣中有氧氣，在這些區域通過新鉻氧化層的形成使材料發生鈍化，這被稱為“自恢復作用”，然而由于存在的氯化物太多，這種機理會被大大損壞。如果是這種情況，鹵素家族的成員氯化物將形成金屬鹽，它們也是腐蝕產物。這就是為什么在噴霧酸洗之后，總要使用軟水來沖洗以得到適當的鈍化，因為自來水含有太多的氯化物。如果不這樣做，新的氧化層將被弄臟，導致厚度不均勻。當然，像這樣的氧化層也不能起最好的作用。

 

1、污垢沉積

 

污垢沉積對不銹鋼表面的破壞作用并不非常了解。由于有氧氣的存在，不銹鋼必須能夠“呼吸”。雖然氧氣起著保持氧化層厚度的作用，但這必須有相對大量的分子能達到不銹鋼表面。顯然，當表面清潔時沒問題。但問題是要多么清潔，這是人們常常產生很大的疑問之處。甚至當激光膜從不銹鋼薄板表面去掉時，這種“干凈”表面用一種含表面活性劑的洗滌劑清洗，白的表面很快被弄臟。不銹鋼盤子用洗碗機洗后變得干凈就是這種情況。在孔隙中還有很多臟東西。用一種能量分散X射線分析儀（EDX）對這種污垢進行檢查，顯示出它主要是含有硫化物，在孔隙中沉積著極小的食物顆粒。這種分析儀還發現了硅化合物，很有可能是加到洗碗機內作為一種防銹劑的硅酸鈉粉末而（見圖1）產生的。在使用一種專用洗滌劑后，需要用織物去除殘留的污垢，從而使不銹鋼表面的碳和氧達到最大值。

 

總的說來，我們可以說不銹鋼通常比乍一看要臟得多，沒有暴露在雨水中的這些區域特別容易遭受沉積腐蝕。例如，一個4年前投入使用的旋轉門，它使用了大量的不銹鋼，位于靠近海水的地方。一眼看去，沒有什么毛病，當你走近一看，你會看到門上方的拱頂有各種銹斑，被稱為茶銹。因為這個旋轉門位于靠近海水的地方，我們可以肯定這種破壞是由于大氣中的懸浮微粒而引起的，加上污垢沉積。懸浮微粒是海水的小液滴，在空中傳播時蒸發，提高了鹽和氯化物的濃度。它們停留在不銹鋼表面，氯化物在孔內的污垢沉積下逐漸滲入，在這些地方侵蝕著材料。如果什么也不做，這種腐蝕會進一步擴展。你還可以看到孔下面的不銹鋼比暴露在雨水中的地方腐蝕得更嚴重。原因是雨水將大部分殘留的鹽沖刷掉，意味著材料不會腐蝕得太厲害。如果定期清潔不銹鋼拱頂部分，這些“茶銹”便不會發展。

 

因此，銹蝕是因為孔中的污垢沉積。還有一個例子，一個不銹鋼包覆部件，由于雨水淋不到該處，不能得到清洗而開始生銹。

 

如前所述，不銹鋼的表面落有大量的污垢，在金相圖上很容易看到。圖2中，1500倍的放大圖像顯示在表面的孔中有大量的污垢。它本身并不是一種例外。事實上，這比例外情況更有規律。這類表面的電解拋光不僅使表面光滑而且還能去除像圖3中所看到的這些污垢沉積。

 

為了清潔不銹鋼表面，已經開發了各種不同的清潔技術。兩個熟悉的例子是用有機和無機物進行化學清潔。還有陽極和超聲波清潔方法，但這篇文章本身基于有機物方法；特別是為了降低對環境的沖擊。圖4表示放大了的不銹鋼的表面。凹坑中積有各種污垢，發現下面有氯化物，容易去除。去除小的氯離子要比去除相對大的氧分子容易得多，這恰恰是個問題。與氟、碘和溴一樣，氯是鹵族元素，它被稱為鹽形成劑。氯離子有可能與金屬結合形成金屬氯化物，這樣一定會阻礙（足夠量的）氧到達氧化層，而氧化層會使鋼保持良好的狀態。此后，這層氧化膜將破裂，不可避免地導致沉積腐蝕。一旦凹坑的表面得到正確的清潔，氧便能保證表面得到鈍化。這將降低沉積腐蝕的風險，另一個例子是用AISI 316制造的一個配電柜，在海岸附近露天放置。在這種情況下應考慮選擇耐海水腐蝕不銹鋼，但事實證明這是相對的。侵蝕污垢沉積下的不銹鋼表面主要是大氣中的懸浮微粒。如果定期清潔不銹鋼表面，將不會發生這種形式的腐蝕。由于旋轉門被遮蓋，雨水沖刷不到大門，要想徹底地清潔非常困難。這里，再次出現認為不銹鋼無需維護的錯誤。這個例子的腐蝕沒有理由更換這個部分，因為腐蝕仍能去除。然而，有必要在清潔之后采取更多的保護，微小的表面污點會很快發展導致新的腐蝕。

 

2、表面張力

 

每種液體都有特定的表面張力，這一點在一片玻璃板上滴水銀形成小珠可以清楚地看到。水形成的小水珠看上去非常像毒菌。水銀不像水那樣會潤濕玻璃板。原因是水銀珠有非常高的表面張力或收縮力，水的表面張力相對低一些。在水中加上肥皂將顯著降低這種收縮作用。使表面張力降低或破壞的物質被稱為表面活性劑。這些既可以是離子，也可是陰離子。收縮力越小，活性劑滲入凹坑越深，圖5是可以看到這種現象的示意圖。上圖表明表面張力相對高的一種清潔劑，下圖是最佳的一種。在這種方法中，現有的洗滌劑或清潔劑可以溶解污垢。換句話說，凹坑內的污垢沉積是最有可能去除的，能高效控制沉積腐蝕。這主要歸功于氧可以自由地接近不銹鋼的整個表面。這種方法導致與通風幾乎沒什么不同，它常常引起點蝕。總之，這證明保持表面清潔有多么重要。

 

新產品Innosoft B570多么重要。新產品Innosoft B570能高效去除銹蝕和污染，已經相當有名，它含有特殊表面活性劑，活性劑能深深地滲入凹坑中。此外，這種含有強力去污劑的活性劑會徹底溶解污垢。用這種方法，可盡可能地消除沉積腐蝕的危險。換句話說，雖然Innosoft B570是一種去除銹蝕產物的優良產品，但它用作一種預防性措施來盡可能地避免飛濺銹蝕要好得多。配電柜預先用InnosoftB570進行處理，將完全有可能避免腐蝕。如果在使用InnosoftB570之后再用液體Innosoft B580，這種預防作用將會進一步提高。這種液體會提供納米級的超強保護。最好可以設想為一種原子結合層，允許與氧進行必要的交換，提高耐腐蝕的可靠性。

 

一座不銹鋼橋梁，由于沒有含足夠的鉻，沿著縱向接頭不斷地生銹，所以采用這兩種活性劑進行處理。在做這種處理之前，每個星期必須去除褐色的銹蝕線，但是在用這些液體處理之后，甚至一年之后都無銹蝕的痕跡再現。從那之后其他的實例也證明。用于不銹鋼時，保護比“醫治”更好，因為去除銹點意味著某點已經在某種程度上發生了銹蝕。雖然贊成用一種環境友好的方式再次去除銹蝕，給予表面更多的保護，但它真的不應該走到這一步，因此為不銹鋼盡可能耐腐蝕打下良好的基礎。使用前面所述的活性劑進行預先處理要好得多。