November 09, 2017

ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของสเตนเลสที่ไม่ทำให้เกิดสนิม​

ความรู้เกี่ยวกับ สเตนเลส (Stainless Steel)หรือตามศัพท์บัญญัติเรียกว่า เหล็กกล้าไรสนิม เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ(น้อยกว่า 2%)ของน้ำหนัก มีส่วนผสมของโครเมียมอย่างน้อย 10.5% กำเนิดขึ้นในปี พ.ศ. 1903 เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่า การเติมนิเกิล โมบิดินัม ไทเทเนียม ไนโอเนียม หรือ โลหะอื่นแตกต่างกันไป ตามชนิดของคุณสมบัติเชิงกล และการใช้ลงในเหล็กกล้าธรรมดา ทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการเกิดสนิมได้โดยโครเมี่ยมที่เป็นส่วนผสมหลักของสเตนเลส (ประมาณ 10.5% หรอมากกวา) จะทำให้เกิดการสร้างฟิล์มโครเมี่ยมออกไซด์ (CHROMIUM OXIDE FILM : CrO2 หรือเรียกว่า PASSIVE FILM)ที่มองไม่เห็นเกาะติดแน่นอยู่ที่ผิวหน้าทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการกัดกร่อน ฟิล์มปกป้องนี้จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่นบนตึกสูง 20 ชั้น ถ้าฟิล์มที่ผิวหน้านั้นถูกทำลายไม่ว่าจากแรงกล หรือ สารเคมี ออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศ แม้จำนวนน้อยนิด ก็จะเข้าทำปฏิกิริยากับโครเมี่ยม สร้างฟิล์มโครเมี่ยมออกไซด์มาทดแทนขึ้นมาใหม่ด้วยตัวมันเอง    สเตนเลสมีคุณสมบติทที่ไม่เหมือนใคร เช่น ยากต่อการขึ้นสนิมเมื่อเทียบกับโลหะ หรือวัสดุชนิดอื่นๆ ค่าบำรุงรักษาต่ำ ง่ายต่อการเชื่อมและการขึ้นรูป ระยะเวลาการใช้งานคุ้มค่ากับราคา และสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ทั้งหมด จึงทำให้สเตนเลสเป็นโลหะที่ทรงคุณค่าและมีประโยชน์ใช้สอยที่ไร้ขีดจำกัด

สเตนเลส สตีล (STAINLESS STEEL) แบ่งเป็น 5 กลุ่มหลัก
• กลุ่มเฟอร์ริติก (FERRITIC SS)
• กลุ่มมาร์เทนซิติก (MARTENSITIC SS)
• กลุ่มออสเตนิติก (AUSTENITIC SS)
• กลุ่มดูเพล็กซ์ (DUPLEX)
• กลุ่มพรีซิพิเตชั่นฮาร์เดนนิ่ง (PRECIPITATION HARDENING STEEL)
ซึ่งกลุ่มสเตนเลสสตีลที่เรานำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ในห้องน้ำเป็นกลุ่มออสเตนิติก(AUSTENITIC SS) แบบออสเตนไนต์ แม่เหล็กดูดไม่ติด นอกจากส่วนผสมของโครเมียม (Cr)16% - 18% แล้วยังมี นิเกิล (Ni) ผสมอยู่ 8% - 13% ที่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนอีกด้วยชนิดออสเตนิติกเป็นที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางมากที่สุดในบรรดาสเตนเลสด้วยกัน ส่วนออสเตนิติกที่มีโครเมียม (Cr) ผสมอยู่สูง 20% - 25% และนิกเกิล (Ni) 1% - 20% จะสามารถทนการเกิดออกซิไดซ์ได้ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งใช้ในสวนประกอบของเตาหลอม ท่อนำความร้อน และ แผ่นกันความร้อนในเครื่องยนต์ จะเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดทนความร้อน (Heat Resisting Steel)ซึ่งสเตนเลสในกลุ่มนี้พบได้ในผลิตภัณฑ์ของเราและเป็นที่รู้จักในสเตนเลส เกรด 304 ที่มีคุณสมบัติตามข้างต้นที่กล่าวมา

คุณสมบัติทั่วไปและคุณสมบัติทางกายภาพของสเตนเลส(STAINLESS)
ค่าความหนาแน่นสูงของสเตนเลสแตกต่างจากวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ในส่วนของคุณสมบัติเกี่ยวกับความสามารถทนความร้อนของสเตนเลส มีข้อสังเกต 3 ประการ คือ
1. การที่มีจุดหลอมเหลวสูง ทำให้มีอัตราความคืบดี เมื่อเทียบกับเซรามิกที่อุณหภมิต่ำกว่า 1000 องศาเซลเซียส
2. การที่มีค่านำความร้อนระดับปานกลาง ทำให้สเตนเลสเหมาะที่จะใช้ในงานที่ต้องทนความร้อน (ตู้คอนเทนเนอร์) หรือต้องการคุณสมบัตินำความร้อนได้ดี (เครื่องถ่ายความร้อน)
3. การมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระดับปานกลาง จึงสามารถใช้ความยาวมากๆได้โดยใช้ตัวเชื่อมน้อย เช่น ในการทำหลังคา

คุณสมบัติเชิงกล
สเตนเลส (STAINLESS) โดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของเหล็กประมาณ 70%-80% จึงทำให้มีคุณสมบติของเหล็กที่สำคัญ 2 ประการ คือ ความแข็งและความแกร่ง คุณสมบัติเชิงกลเปรียบเทียบกับวัสดุชนิดอื่น จะเห็นได้ว่าพลาสติกซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางมีความแข็งแรง และโมดูลัส ความยืดหยุ่นต่ำ ส่วนเซรามิกมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงแต่มีความแกร่งหรือความสามารถรับแรงกระแทกโดยไม่แตกหักต่ำ

สเตนเลส(STAINLESS) ให้ค่าเป็นกลางของทั้งความแข็ง ความแกร่ง และความเหนียว เนื่องจากมีส่วนผสมของธาตุเหล็กอยู่มาก และจะมีเพิ่มขึ้นอีกในชนิดออสเตนิติก ที่เป็นสเตนเลสประเภท 3XX มีค่าความแข็งแรงสูงสุด (ULTIMATE TENSILESTRENGTH) ของสเตนเลส ไม่ว่าจะชนิดที่อ่อนตัวง่าย ซึ่งสามารถทำให้ขึ้นรูปเย็นได้ดี เช่น การขึ้นรูปลึก (DEEP DRAWING) จนถึงชนิดความแข็งแรงสูงสุด ซึ่งได้จากการขึ้นรูปเย็นหรือการทำให้เย็นตัวโดยเร็ว (QUENCHING) หรือชนิดชุบแข็ง แบบตกผลึก(PRECIPTATIONHARDENING) ซึ่งเหมาะใช้ทำสปริง

ความต้านทานการกัดร่อน
เหตุใด? สเตนเลส(STAINLESS) จงทนต่อการกัดกร่อนได้ โลหะทุกชนิดทั่วไปจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ เกิดเป็นฟิล์มออกไซต์บนผิวโลหะ หรือออกไซต์ ที่เกิดบนผิวเหล็กทั่วไป จะทำปฏิกิริยาออกซิไดซ์ และทำให้เกิดสภาพพื้นผิวเหล็กผุกร่อน ที่เราเรียกว่าเป็น สนิม แต่สเตนเลส(STAINLESS) มีโครเมียม(Cr) ผสมอยู่ 10.5% ขนไป

ทำให้คุณสมบัติของฟิล์มออกไซต์บนพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไป กลายเป็นฟิล์มปกป้องหรือ แพซซิฟเลเยอร์ (PASSIVE LAYER) ที่เหมือนเกราะป้องกันการกัดกร่อน ซึ่งปรากฏการณ์นี้เรียกว่า พาสซิวิตี้ (PASSIVITY)ฟิล์มปกป้องนี้จะมีขนาดบางมาก (สำหรับแผ่นสเตนเลสบางขนาด 1 มม. ฟิล์มหรอพาสซีฟ เลเยอร์นี้จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่น บนตึกสูง 20 ชั้น) และมองตาเปล่าไม่เห็นฟิล์มนี้จะเกาะติดแน่นและทำหน้าที่ปกป้องสเตนเลสจากการกัดกร่อนทั้งมวล หากนำไปผลิตแปรรูปหรือใช้งานในสภาพเหมาะสม

เมื่อเกิดมีการขีดข่วน ฟิล์มปกป้องนี้จะสร้างขึ้นใหม่ได้เองตลอดเวลา ความคงทนของพาสซีฟเลเยอร์เป็นปัจจัยหลักของความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลส นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับสภาพการกัดกร่อน อันได้แก่ ความรุนแรง ของปฏิกิริยาออกซิไดซ์ ความเป็นกรดปริมาณสารละลายคลอไรต์ และอุณหภูมิ โดยทั่วไปแล้ว การเพิ่มปริมาณโครเมี่ยม (Cr) จะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลส การเติมนิเกิด (Ni) จะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไป ให้ทนสภาวะกัดกร่อนรุนแรงได้

ส่วนโมลิบตินัมจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะที่ เช่น การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (PITTING CORROSION) ในทางปฏิบัติ สเตนเลสชนิดเฟอร์ริติกมีการใช้งานจำกัดในสภาพการกัดกร่อนปานกลางและในภาพชนบท ทั้งชนิดเฟอร์ริติกและออสเตนิติก สามารถใช้ทำอุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวเรือนได้ แต่เนื่องจากชนิดออสเตนิติกสามารถทนการกัดกร่อนได้ดี และทำความสะอาดง่ายจึงนิยมใช้อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

นอกจากนี้ชนิดออสเตนิติกยังทนการกัดกร่อนจากสารเคมีหลายประเภท ได้แก่ กรด, อัลคาลายต์ เป็นต้น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและกระบวนการผลิตต่างๆ ผิวสำเร็จ ชนิดต่างๆ ของสเตนเลส

HL - ผิวผ่านการขัดละเอียด โดยมีลายขัดเป็นเส้นต่อเนื่องคล้ายเส้นผม (HAIR LINE)
Mirror - ผิวจะเงาและสะท้อนดีมาก ได้จากการขัดด้วยวัสดุที่ละเอียดมาก
Distressed - ผิวที่มีลวดลายรอยขีด (SCRATCH) ไม่เป็นระเบียบ (RANDOM)
Embossing - ผิวมีลวดลายนูนจากการรีด
Plating - ผิวเคลือบด้วยโลหะมีสี หรือเคลือบด้วยโลหะมีค่า

ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ทำความสะอาดโดยทั่วไป
‍ผงซักฟอก และสบู่ที่ใช้ในบ้านน้ำยาทำความสะอาดกระจกใช้ล้างสเตนเลสได้เป็นครั้งคราว แต่ต้องล้างออกด้วยน้ำเย็นให้หมดยาฆ่าเชื้อ ในบ้านและในอุตสาหกรรม ต้องใช้ยาฆ่าเชื้อเจือจางโดยจำกัดจำนวนครั้งที่ใช้ ต้องล้างออกด้วยน้ำให้สะอาดสารละลาย แอลกอฮอล์และอะเซโทน สำหรับคราบที่ล้างด้วยสบู่ไม่ออก เช่น สี และคราบมันจากสารอนินทรีย์ จากนั้นล้างด้วยสารละลาย แล้วเช็ดออกด้วยสบู่ และล้างออกด้วยน้ำสะอาดกรดทำความสะอาด สารละลายทำความสะอาดที่มีส่วนผสมของฟอสฟอรัสและไนตริก เป็นวิธีสุดท้ายที่ควรใช้ทำความสะอาดสเตนเลส ล้างออกด้วยน้ำร้อนหลายๆครั้ง โดยใช้ความระมัดระวังควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ

สำหรับการใช้ที่ถูกต้องและปลอดภัย
‍ทำความสะอาดโดยใช้เครื่องมือการยิงผิวหนา, การขัดผิวหน้า, การขัดด้วยลวด, การใช้ผงขัดคราบที่ล้างออกยาก ต้องใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดเชิงกล ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ต้องปลอดจากออกไซต์ และระวังไม่ให้เกิดคราบขึ้นอีก การใช้ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้จะทำให้พื้นผิวสเตนเลสมีการเปลี่ยนแปลง

วิธีทำความสะอาดสำหรับคราบสกปรกโดยทั่วไป
รอยนิ้วมือ - ล้างด้วยสบู่ ผงซักฟอก หรือสารละลาย เช่น แอลกอฮอล์ หรือ อะเซโทน ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็ดให้แห้ง
‍
น้ำมัน คราบน้ำมัน - ล้างด้วยสารละลายไฮโดรคาร์บอน / ออร์กานิก (เช่นแอลกอฮอล์) แล้วล้างออกด้วยสบู่ / ผงซักฟอกอย่างอ่อน และน้ำล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง แนะนำให้จุ่มชิ้นงานให้โชกก่อนล้างในน้ำสบู่อุ่นๆ
‍
สี - ล้างออกด้วยสารละลายสี ใช้แปลงในล่อนนุ่มๆขัดออก แล้วล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง Carbob Deposit or bked-on จุ่มลงในน้ำ ใช้สารละลายที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็ดให้แห้ง
‍
เปลี่ยนสีเนื่องจากความร้อน - ทาครีม (เช่น บรัสโซ่) ลงบนแผ่นขัดที่ไมได้ทำจากเหล็กแล้วขัดคราบที่ติดบนสเตนเลสออก ความร้อนขัดไปในทิศทางเดียวกันกับพื้นผิว ล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง
‍
ป้ายและสติกเกอร์ - จุ่มลงในน้ำอุ่นๆ ลอกเอาป้ายออกแล้วถูกาวออกด้วยเบนซิน ล้างออกด้วยสบู่และน้ำ จากนั้นให้ล้างด้วยน้ำอุ่น เช็ดให้แห้งด้วยผ้านุ่มๆ
‍
รอยน้ำ / มะนาว - จุ่มลงในน้ำส้มสายชูเจือจาง (25%) หรือกรดในตริก (15%) ล้างให้สะอาด ล้างออกด้วยสบู่และน้ำอุ่น เช็ดให้แห้งด้วยผ้านุ่มๆ

คราบชา กาแฟ - จุ่มในน้ำอุ่นที่มีส่วนผสมสารละลายกรดในตริก ในอัตราส่วน 9 ต่อ 1 ประมาณครึ่งถึงหนึ่งชั่วโมง ล้างออกด้วยน้ำให้สะอาด หรือล้างผิวด้วยสารละลายกรดออกซาลิค ทิ้งไว้ประมาณ 20 นาที ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็ดให้แห้งหรือต้องใช้เครื่องมือล้างหากคราบสนิมติดแน่น

ข้อปฏิบัติสำหรับงานสเตนเลส
ควรทำ
- เมื่อไม่ได้มีการทำความสะอาดสเตนเลสอย่างสม่ำเสมอ เมื่อสังเกตเห็นคราบหรือฝุ่นละอองใดๆ ต้องรีบทำความสะอาดทันที
- การทำความสะอาดสเตนเลสควรเริ่มจากผลิตภัฑท์ความสะอาดที่อ่อนที่สุด โดยเริ่มใช้ในบริเวณเล็กๆก่อน เพื่อดูว่าเกิดผลกระทบอะไรกับผิวสเตนเลสหรือไม่
- ใช้น้ำอุ่นล้างคาบความมันออก ไม่ควรใช้ยาฆ่าเชื้อในการทความสะอาดชิ้นส่วนสเตนเลส
- หมั่นล้างสเตนเลสด้วยน้ำสะอาด เป็นขั้นตอนสุดท้ายเช็ด ให้แห้งด้วยผ้านุ่ม หรือกระดาษชำระ
- เมื่อใช้กรดกัดทำความสะอาดสเตนเลส ควรใช้ด้วยความระมดระวง
- หลีกเลี่ยงคราบ / สนิมเหล็ก ที่อาจจะติดมากับอุปกรณ์ทำความสะอาด ที่ทำมาจากเหล็กหรือใช้ทำความสะอาดชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอน
- ในกรณีที่ประสบปัญหาในการทำความสะอาดสเตนเลสควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ
ไม่ควรทำ
- ไม่ควรเคลือบผิวสเตนเลสด้วยแว็ก หรือ วัสดุที่ผสมน้ำมันเพราะจะทำให้คราบสกปรกหรือฝุ่นละอองติดบนพื้นผิวได้ง่ายขึ้น และล้างทำความสะอาดออกได้ยาก
- ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่มีส่วนประกอบของคลอไรต์และฮาไลด์ เช่น โพบไมน์,ไอโอดีนและฟลูออรีน
- ไม่ควรใช้กรดไฮโดรคลอริก (HCI) ในการทำความสะอาด เพราะอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็มและการแตกเนื่องจากความกระด้างของพื้นผิวที่โดนกัดกร่อน (STRESSCORROSION CROCKING)
- ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดทเราไม่แน่ใจ
- ไม่ควรใช้สบู่ หรือผงซักฟอกมากเกินไป เพราะจะทำให้ผิวสเตนเลสมัวและหมองลง
- ไม่ควรทำความสะอาด และทำพาสซิเวชั่นในขั้นตอนเดียวกัน ควรทำตามขั้นตอน ล้างก่อนแล้วค่อยทำพาสซิเวชั่น