สแตนเลสคืออะไร ทำไมเลือกใช้สแตนเลส
สแตนเลสสตีลหรือที่รู้จักกันดีในอีกชื่อหนึ่งว่า เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นโลหะที่ผสมระหว่างเหล็ก คาร์บอนและโครเมียม โดยมีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 2% ของน้ำหนัก มีส่วนผสมหลักเป็นโครเมียม 10.5% หรือมากกว่าทำให้เกิดการสร้างชั้นฟิล์มโครเมียมออกไซด์ (Chromium Oxide Film: CrO2 หรือเรียกว่า Passive Film) ขนาดความบางของชั้นฟิล์มเทียบเท่ากับความบางของกระดาษ 1 แผ่นบนตึกสูง 20 ชั้น ซึ่งชั้นฟิล์มนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เกาะติดแน่นอยู่ที่ผิวหน้าของสแตนเลส สามารถถูกทำลายได้ด้วยแรงเชิงกล สารเคมีหรือออกซิเจนในอากาศเข้าไปทำปฏิกิริยากับโครเมียม เกิดการสร้างชั้นฟิล์มโครเมียมขึ้นมาทดแทนใหม่เรื่อย ๆ จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้สแตนเลสสามารถต้านทานต่อการกัดกร่อนได้สูง
นอกจากนี้สแตนเลสยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติให้ต้านทานต่อการกัดกร่อนได้สูงขึ้นหรือเพิ่มคุณสมบัติอื่น ๆ ได้ โดยการเพิ่มส่วนผสมของโครเนียมและธาตุอื่น ๆ เช่น นิกเกิล โมลิบนิบนัม ไนโตรเจน เสริมเข้าไป ปัจจุบันนี้มีสแตนเลสในท้องตลาดมากกว่า 60 ชนิด แต่กลุ่มที่นิยมมากที่สุดจะเป็นชนิด Austenitic
Austenitic สแตนเลสยอดนิยมใกล้ตัว
Austenitic เป็นสแตนเลสที่นิยมใช้กันมากที่สุดโดยมีโครเมียม (Cr) เป็นส่วนประกอบ 10.5% - 24% เมื่อเพิ่มนิเกิล (Ni) จะทำให้สแตนเลสมีคุณสมบัติทนต่อการเกิดสนิมและการกัดกร่อนได้ดี สามารถเพิ่มความแข็งด้วยการรีดเย็น คุณสมบัติเด่นคือแม่เหล็กดูดไม่ติด ไม่สามารถแปรรูปผ่านกระบวนการชุบแข็งได้ การแบ่งสแตนเลสเกรดในกลุ่มนี้ได้แก่ เกรด 201, 202, 301, 302, 303, 304, 305, 308, 309, 310, 314, 316, 347 และ 348 ในที่นี้เราจะมาพูดถึงองค์ประกอบทางเคมีของสแตนเลส เกรด 304 ที่เป็นวัสดุหลักสำคัญในการผลิตของบริษัท ไฮเทคพัฒนาอุตสาหกรรม จำกัด
สแตนเลส เกรด 304 ยืนหนึ่งเรื่องความแข็งแรง ทนทาน
องค์ประกอบที่สำคัญของสแตนเลส เกรด 304 มีดังต่อไปนี้
|
Grade |
UNS |
องค์ประกอบของธาตุ (%) |
คำอธิบาย |
|||||
|
Design |
No |
C |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
Other |
|
|
301 |
S30100 |
0.10 |
1.00 |
17.00 |
7.00 |
ให้ความแข็งแรงและความเหนียวสูงเมื่อผ่านการขึ้นรูป/แปรรูปแบบไม่ใช้ความร้อน เช่น การรีดเย็น การม้วนเป็นแผ่น |
||
|
302HQ |
S30430 |
0.03 |
0.60 |
18.00 |
9.00 |
Cu 3.50 |
วัสดุมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตสกรูเกลียวปล่อยและสกรูเชิงกลแบบเบาโดยเฉพาะเพิ่มทองแดงในส่วนผสม 3.5% ช่วยลดอัตราการชุบแข็ง |
|
|
303 |
S30300 |
0.06 |
1.80 |
18.00 |
9.00 |
S 0.30 |
มีกํามะถันเป็นส่วนประกอบเพิ่มความสามารถในการแปรรูป ตัดได้ง่าย ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องใช้การตัดเฉือน |
|
|
304 |
S30400 |
0.05 |
1.50 |
18.50 |
9.00 |
จุดเด่นคือ ความทนทาน มีความเหนียวสูง ต้านการการกัดกร่อนสูง |
||
คุณสมบัติของสแตนเลส เกรด 304
- คงทนต่อการกัดกร่อน หรือ การก่อให้เกิดสนิม – เนื่องจากสแตนเลสสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (O2) ที่มีอยู่ในบรรยากาศทั่วไป เกิดการสร้างชั้นฟิล์มบางๆ เรียกว่า Passive Film มาเคลือบผิวหน้าตลอดเวลา ส่งผลให้สแตนเลสสามารถป้องกันการเกิดสนิม จึงดูแลรักษาและการทำความสะอาดได้ง่าย
- ความแข็งแรงสูง เนื้อสแตนเลสมีความแข็งแกร่ง และมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าเหล็กมาก ส่งผลให้ชิ้นงานที่ทำจากสแตนเลสมีความแข็งแรงทนทานมาก
การดูแลรักษาชิ้นงานสเตนเลสและการทำความสะอาด
- เก็บไว้ในพื้นที่ปิดและใช้กระดาษแข็งคุลม หรือ Packaging ด้วยพลาสติกสำหรับซีนการกัดกร่อนจากอากาศ
- หลีกเลี่ยงพื้นที่ชื้น และ พื้นที่ที่มีฟูมของสารประกอบหมู่ 7 ทั้งหมด
- หลีกเลี่ยงการนำ ผิวสแตนเลสสัมผัสกับน้ำยาทำความสะอาดที่มีส่วนประกอบของธาตุ หมู่ 7 ทั้งหมด เช่น F Cl Br I เพราะจำทำให้เกิดการกัดกร่อนได้
การทดสอบสแตนเลส โดยปฎิกริยาทางเคมี
วิธีการทดสอบ คือ การทำให้ไอออนเหล็กและแมงกานิสละลายออกจากตัวโลหะให้เป็นแมงกานิสซัลเฟต (MnSO4) ซึ่งมีสีชมพูแดง โดยใช้กรดซัลฟูริก (H2SO4) และใช้ไฟฟ้าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังสมการด้านล่าง
สมการเคมี ของ สเตนเลส 201 2xx มีดังนี้
Mn + H2SO4 –> MnSO4 + H2
ซึ่งแมงกานิสซัลเฟต MnSO4 จะมีสีชมพู และเกิดฟองฟู่ของก๊าซไฮโดรเจน (H2)
สมการเคมี ของ สเตนเลส 304 3xx ขึ้นไป มีดังนี้
Fe + H2SO4 –> FeSO4 + H2
ซึ่งซัลเฟตของเหล็ก FeSO4 จะมีสีเหลืองและเกิดฟองฟู่ของก๊าซไฮโครเจน เช่นกัน
การเกิดสนิมบนสเตนเลส และการกำจัดสนิม
สนิมบนสแตนเลสเกิดจากการที่ชั้นโครเมียมออกไซด์ถูกทำลายจากการใช้งานต่าง ๆ ทั้งจากสภาพแวดล้อม การมีรอยขีดข่วน การขาดการดูแลรักษา หรือถูกสารเคมีจำพวกกรดหรือด่าง โดยชั้นโครเมียมออกไซด์สามารถฟื้นตัวกลับมาได้เองจากการทำความสะอาดด้วยน้ำสบู่หรือน้ำยาล้างจานอ่อน ๆ รวมถึงผลิตภัณฑ์กำจัดสนิมและเช็ดให้แห้ง
สนิมบนสแตนเลสมีสูตรทางเคมี คือ Iron(III)oxide (Fe2O3·nH2O) และ Iron(II)oxide-hydroside (FeO(OH), Fe(OH)3) โดยน้ำยาลบสนิมจะไปทำปฏิกิริยากับสนิมโดยเฉพาะทำให้สนิมหลุดออก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปตามสมการเคมีของน้ำยาลบสนิม แต่โดยทั่วไปแล้วเกิดขึ้นตามสมการด้างล่างซึ่งน้ำยากัดสนิมไม่ได้เกิดปฏิกิริยากับเนื้อสแตนเลส แต่จะทำปฏิกิริยากับสนิมเพียงอย่างเดียวเท่านั้น นอกจากนี้สนิมยังสามารถกำจัดได้ด้วยกรดจำพวกไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริกและฟอสฟอริกได้อีกด้วย อย่างไรก็ตามการใช้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรด จำเป็นต้องชำระกรดออกให้หมด มิฉะนั้นอาจเกิดสนิมมากกว่าเดิม
