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家用燃气灶的腐蚀与防护

作者:吴成年  来源:深圳市火王燃器具公司 
评论: 更新日期:2014年10月29日

    (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150~500℃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、火盖座抛光表面出现局部腐蚀。
    (3)抛光部位未进行防护处理,致使零件在存放过程中受潮湿气氛的影响抛光面变暗。
    5. 燃气阀腐蚀的主要原因
    燃气阀腐蚀主要集中在嵌入式燃气灶上。其腐蚀原因,主要是设计不合理。
    (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。

三、 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。
    改善设计,提高燃气灶的保洁功能,可从下述几个方面采取相应的措施:
    (1)嵌入式燃气灶:
    a、燃烧器宜采用上进风燃烧器;
    b、燃烧器中心火与外圈火之间的二次空气通道,不能直接与灶具内腔相通;火盖上的火孔不宜设计在液体及脏物能够直接进入的部位;
    c、灶具面板上,燃烧器炉头与面板之间的配合处及连接处、燃气阀阀杆与面板之间的配合处应高于其他部位不少于2毫米;面板上与相关零组件配合、连接处,所有孔缝隙处,均应作密封处理;
    d、灶具面板及燃烧器,形状、线条宜简洁,利于清洁,应尽可能避免容易造成腐蚀介质堆积的死角存在;
    e、表面有涂层保护的面板,锅架底部应增加胶垫或塑料垫,减少锅架对涂层的损伤;
    f、燃烧器处的连接螺钉,宜采用不锈钢螺钉;采用碳钢螺钉,表面可镀铜,防止使用中腐蚀粘结;螺钉装配时,可涂防粘结油膏。
    (2)台式燃气灶
    a、灶具面板、壳体及燃烧器,形状、线条宜简洁,利于清洁,应尽可能避免容易造成腐蚀介质堆积的死角存在;
    b、燃烧器火盖上的火孔不宜设计在液体及脏物能够直接进入的部位;
    c、表面有涂层保护的面板,锅架底部应增加胶垫或塑料垫,减少锅架对涂层的损伤。
   (3)燃气阀
    将嵌入式灶的燃气阀阀体顶部结构由敞开式改为封闭式,并在燃气阀杆部增加橡胶密封装置,防止液体等腐蚀介质通过阀体顶部或通过阀杆与阀体配合处之间隙,对相关零件造成腐蚀。
    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。
    有厂家将高温漆用于锅架的装饰及防护,这不仅对消费者是不负责的,对生产厂家自身也是不负责的。
    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
    燃气灶上的铝合金件应进行表面防护处理,以提高铝合金件的抗腐蚀能力。
    可通过采取下述措施,提高铝合金件的抗腐蚀能力:
    (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。
    (4)复合措施处理
    将上述(1)、(2)条或(1)、(3)条措施复合使用,可使铝合金件的抗腐蚀能力得到更为显著的提高。
    4. 加强涂层、镀层等的工艺、质量控制 
    不论是涂层还是镀层,涂镀前零件表面处理十分重要。因此应注意下述几点:
    (1)表面进行磷化处理后的零件必须洗净其表面磷化液等,并烘干,防止残余化学物质对材料产生腐蚀,或造成涂层结合不牢。
    (2)经磷化、打(喷)砂、喷丸处理的零件,表面不得有锈斑、油污、汗斑、等脏物;不得有残余氧化层。
    (3)保持喷涂施工环境清洁,相对湿度不宜超过80% ;经磷化、打(喷)砂、喷丸处理后的零件,应在4~8小时内进行喷涂层处理,防止因停放时间过长,可能由于空气中的水分在零件表面形成水膜或空气中的尘埃在零件表面累积而影响喷涂质量;需要喷锌的炉头,打砂后应在2~3小时内完成喷锌。
    只有加强涂(镀)层的工艺、质量控制,才能确保涂镀层对金属材料起到应有的保护作用。
对于抛光火盖、抛光火盖座,应除净其表面抛光残余物;应避免用手直接触摸火盖、火盖座抛光面。
    5. 加强使用过程中的维护保养
   (1)应在产品说明书中特别提出经常保持灶具清洁,及时清除灶具表面的液体、油垢等脏物的要求,提高用户对灶具进行维护保养的意识,这样做,有利于避免或减少灶具腐蚀问题的产生;
    (2)采用不粘油涂层、漆层或塑胶层进行表面防护的燃气灶,使用及清洁时,应避免硬物擦、划、碰伤涂层。

四、两点建议
    1. 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。
    2. 应重视非金属材料面板的研究及应用
   非金属材料一般具有抗腐蚀性能较好、易于清洁的优点。目前用于燃气灶面板的非金属材料主要有钢化玻璃及陶瓷这两种。
    钢化玻璃面板由于屡屡产生“爆裂”,背上了不好的名声;陶瓷面板更是因为强度差经常破裂而基本淡出市场。
    其实,钢化玻璃面板“爆裂”,不只是材料的问题,更重要的是燃气灶本身的设计问题。国外,玻璃面板灶的比例约占25%左右,它充分说明,玻璃面板灶是有生命力的。因此,不能因为钢化玻璃面板“爆裂”而放弃该材料在灶具上的应用。
    有的生产厂家,长期生产嵌入式玻璃面板燃气灶,面板“爆裂”的仅占万分之三。
    只有从设计上入手,采用上进风燃烧器,避免玻璃面板在使用中出现较大温差,在面板底部及对应承液盘处增贴防爆隔热层,增加对面板边缘部位的保护,防止面板在装配中承受较大的装配应力,才能避免因设计不当所造成的钢化玻璃面板损坏。
    随着钢化玻璃面板生产质量的不断提高及燃气灶设计水平的不断提高,钢化玻璃材料面板的燃气灶会不断发展,对此,生产厂家不应放弃钢化玻璃面板燃气灶的研究与生产,应该用发展的观念、积极的姿态去面对钢化玻璃面板燃气灶的发展,去抓住相应的发展机会。
    另外,生产厂家应密切注视非金属装饰材料的发展,利用现有的装饰材料及技术,发展复合材料面板(用碳钢材料与非金属材料复合制作)。
    在非金属材料的应用上,“陶瓷面板”的开发是一个不成功的事例,企业应该从中吸取教训。
    总之,不论是从抗腐蚀的角度,还是从保洁、装饰的角度,非金属材料面板在灶具上的应用具有十分广阔的前景。企业应该重视非金属材料面板的研究及应用,从中获取新的发展机会。
    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

 

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