Zašto se galvanizirani premaz na mom priboru za jelo ljušti?

Fizika zašto se ta prekrasna zlatna završna obrada ljušti s vaše vilice - i što metalurgija kaže o popravljanju.

Malo je stvari koje razočaravaju više od otvaranja perilice posuđa i otkrivanja da elegantna zlatna ili ružičasto-zlatna završna obrada na vašem priboru za jelo mjehuri, ljušti se ili se ljušti. Osjeća se kao izdaja "bez mrlja" obećanja. Međutim,ljuštenje galvaniziranih premaza nije slučajna nesreća; to je predvidljiv, fizički kvar ukorijenjen u temeljnoj napetosti između prirodnog oklopa od nehrđajućeg čelika i tankog metalnog filma koji je nametnut na njegovu površinu. Ovaj članak secira točne elektrokemijske i mehaničke mehanizme koji uzrokuju ljuštenje premaza pribora za jelo i daje jasan vodič za kupce i korisnike koji traže trajnije rješenje.

Da biste razumjeli zašto se plating ljušti, prvo morate razumjeti kako se nanosi. Galvanizacija je mokri-kemijski proces u kojem se električna struja koristi za nanošenje sloja metala (zlata, srebra, kroma ili nikla) ​​na vodljivu vilicu ili žlicu od nehrđajućeg čelika. Međutim, nehrđajući čelik je notorno teško galvanizirati zbog svojepasivni kromov oksid (Cr₂O3)sloj. Ovaj nevidljivi film je ono što čini čelik "nerđajućim", ali je također kemijski inertna, skliska površina koja se odbija vezati s većinom metala.

Kako bi to prevladali, proizvođači koriste proces u više-koraka. Prvo, oni "aktiviraju" čelik u jakoj kiseloj kupelji (često klorovodične ili sumporne kiseline) kako bi skinuli pasivni film. Odmah zatim, abljeskavi sloj nikla(vrlo tanak, prianjajući udarac). Ovaj nikl djeluje kao sloj ljepila. Na kraju se na vrh nanosi dekorativni gornji sloj - zlato, srebro ili krom -. Cijeli proces je utrka s vremenom: ako se čelik ponovno -oksidira čak i nekoliko sekundi prije nego što se nanese bljesak nikla, prianjanje će biti fatalno slabo, a oplata će se na kraju oljuštiti.

Slika 1: Mikroskopski pogled na galvanizirano sučelje. Pasivni sloj krom oksida otporan je na prianjanje, dok poroznost dopušta vlazi da napadne površinu, uzrokujući mjehuriće od korozije i eventualno ljuštenje.

Čak i ako je početno prianjanje savršeno, tri fizičke sile se urote da unište galvanizirani premaz tijekom vremena:

2.1 Galvanska korozija (baterija od različitih metala)

Nijedan galvanizirani sloj nije savršeno zatvoren. Mikroskopske pore uvijek postoje. Kada se vaš pribor za jelo smoči - u sudoperu, perilici posuđa ili čak na vlažnom zraku - voda prodire u ove pore i dopire do podloge od nehrđajućeg čelika. Budući da su zlato, srebro i krom "plemenitiji" (otporniji-na koroziju) od čelika-na bazi željeza,galvanski parse formira. Nehrđajući čelik na sučelju počinje žrtvovano korodirati. Rezultirajući produkti korozije (hrđa) zauzimaju veći volumen od izvornog metala, stvarajući unutarnji pritisak koji podiže i stvara mjehuriće na sloju ploče s donje strane, na kraju uzrokujući njegovo pucanje i ljuštenje.

2.2 Neusklađenost toplinske ekspanzije (učinak perilice posuđa)

Zlato, srebro, nikal i nehrđajući čelik se prilikom zagrijavanja šire i skupljaju različitim brzinama. Ovo je poznato kaoNeusklađenost koeficijenta toplinskog širenja (CTE).. U ciklusu pranja u vrućoj perilici posuđa, meka metalna oplata se širi više od krutog čelika, stvarajući smično naprezanje na sučelju. Tijekom desetaka ciklusa, ovo mikroskopsko savijanje zamara adhezijski sloj, slično kao savijanje spajalice naprijed-natrag dok ne pukne.

2.3 Mehanička abrazija

Galvanski slojevi su mekani (obično 80-120 HV za zlato, u usporedbi s 2000+ HV za PVD keramiku). Jednostavno klizanje pozlaćenom vilicom po keramičkoj ploči ili ribanje abrazivnom spužvom dovoljno je da zagrebete tanku prevlaku. Jednom kada ogrebotina prekine površinsku napetost, ona postaje početna točka za bočno ljuštenje.

Slika 2: Vremenska usporedba cjelovitosti premaza. Galvanizirani premazi brzo se razgrađuju zbog poroznosti i slabljenja adhezije, dok PVD premazi godinama zadržavaju cjelovitost.

Razumijevanje zašto se PVD (Physical Vapor Deposition) ne ljušti pomaže u rasvjetljavanju zašto galvanizacija to čini. PVD je vakuumski postupak koji ispaljuje ione titana ili kroma na čelik. Ovi ioni visoke-energetike ugrađuju se u površinu stvarajućiatomska-difuzijska vezanego mehaničko ili kemijsko ljepilo. Nema "sloja" za odvajanje jer su premaz i podloga metalurški spojeni. Nadalje, dobiveni TiN (zlatni) ili TiCN (crni) premaz je gusta keramika s nultom poroznošću. Nikakva vlaga ne može doprijeti do čelika. Nema se što korodirati, a ni guliti.

Za stručnjake za nabavu:Ako nabavljate pribor za jelo u boji, specifikacija "galvanizirano" trebala bi biti crvena zastavica za svaku primjenu koja zahtijeva trajnost. Izričito navedite "PVD TiN" ili "PVD TiCN". Razlika u cijeni opravdana je ukidanjem jamstvenih zahtjeva i očuvanjem ugleda marke. Zahtijevajte izvješće o ispitivanju -solnog spreja (ASTM B117) za provjeru otpornosti na koroziju.

Za kućne korisnike:Ako već posjedujete galvanizirano posuđe, nikada ga ne stavljajte u perilicu posuđa. Operite ga ručno mekom krpom i blagim sapunom, odmah osušite i pohranite u mekanu-podstavljenu ladicu kako biste spriječili ogrebotine. Prihvatite da je oplata žrtveni sloj ljepote s ograničenim vijekom trajanja. Za svoju sljedeću kupnju potražite oznaku "PVD" - to je razlika između prolaznog završetka i doživotne boje.

P1: Može li se oguljeni galvanizirani pribor za jelo popraviti?

Profesionalno, da, ali rijetko je isplativo-za pribor za jelo široke potrošnje. Predmet se mora skinuti, ponovno-polirati, ponovno-aktivirati u kiselini i ponovno-pokriti. Za većinu kompleta cijena premašuje cijenu zamjene. Bolje dugoročno-rješenje je nadogradnja na PVD-nehrđajući čelik, koji se atomski veže i neće se ljuštiti.

P2: Je li sigurno jesti s priborom za jelo koji ima oljuštenu podlogu?

U većini slučajeva, gutanje sitnih pahuljica inertnog zlata ili srebra predstavlja minimalan toksikološki rizik. Međutim, oštri rubovi ispod-slojeva kroma ili nikla koji se ljušte mogu posjeći usta, a izloženo željezo ispod može hrđati. Najbolje je prestati koristiti pribor kada počne ljuštenje.

P3: Kako mogu znati je li moj pribor za jelo galvaniziran ili PVD?

Galvanizirano zlato često je svjetlije i više metalno-izgleda (oponaša čisto zlato) i lako se ogrebe novčićem. PVD premazi imaju nešto dublji, keramički-sjaj i znatno su tvrđi. Najpouzdanija metoda je provjeriti ambalažu za 'PVD TiN' ili 'Physical Vapor Deposition' - ako piše samo 'pozlaćeno', galvanizirano je.

P4: Zašto moja perilica posuđa brže ljušti premaz?

Perilice posuđa kombiniraju toplinu, jake alkalne kemikalije i vodu pod visokim{0}}tlakom. Toplina širi metal i oplatu različitim brzinama, prekidajući prianjanje. Alkalni deterdženti napadaju sučelje između oplate i čelika. Nakon što se stvore mikroskopske pukotine, voda prodire i izaziva galvansku koroziju, brzo stvarajući mjehuriće na oplati.

P5: Na što trebam paziti kada kupujem zlatni ili crni pribor za jelo kako bih izbjegao guljenje?

Posebice potražite izraz 'PVD' (Physical Vapor Deposition) na pakiranju ili opisu proizvoda. PVD premazi se ne ljušte jer su atomski vezani za čelik. Izbjegavajte proizvode označene samo kao 'zlatne boje,' 'pozlato isprano' ili 'galvanizirano' ako želite dugoročnu-trajnost.

Guljenje galvaniziranog pribora za jelo problem je znanosti o materijalima, a ne misterij. To je predvidljiv rezultat pokušaja lijepljenja mekog, poroznog metala na pasiviranu nehrđajuću površinu. Iako je početna cijena galvaniziranog pribora za jelo primamljiva, njegova ranjivost na galvansku koroziju, toplinski stres i mehaničko trošenje čini ga privremenom ljepotom. Za one koji na svoje posuđe gledaju kao na dugoročnu-investiciju, atomska veza i keramički oklop PVD premaza predstavljaju konačno rješenje - vilica ili žlica koja lijepo sjaji i odbija se guliti, bez obzira na to koliko večera ili ciklusa pranja posuđa izdržala.