【二等奖】舌尖上的“腐蚀” ——不锈钢餐具的腐蚀与防护

发布时间：2024-12-25 05:14

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林晓冬

中科院金属所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心

　　我们日常生活中使用的餐具包含多种材质，如木质、塑料、陶瓷和不锈钢等。与木质材料相比，不锈钢表面光滑、不易滋生细菌；与塑料相比，不锈钢耐高温、不易变软；而与陶瓷相比，不锈钢的韧性较好、不易破碎。基于上述优点，不锈钢餐具在日常生活中得到了普遍应用，已成为家庭用品不可或缺的一部分。然而，作为我们舌尖上的物品，虽然对不锈钢餐具的使用已习以为常，但你真的了解不锈钢吗？不锈钢是由什么组成的，它与传统的铁器有何区别？不锈钢真的不会生锈吗，若出现锈斑后还能否继续使用？日常生活中我们该如何合理使用不锈钢、避免不锈钢生锈？对于这些问题，很多人可能一时难以回答。本文将从不锈钢的成分组成出发，解释其抗腐蚀机理，并列举腐蚀可能出现的情况，提出合理的腐蚀防护措施。

　　不锈钢最早由英国科学家亨利？布雷尔利发明，并于1916年开始量产，因此亨利？布雷尔利也被成为“不锈钢之父”[1]。一百多年来，经过科学家的不断研究，目前不锈钢已具有多种类型。例如，根据结构组成可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和马氏体不锈钢等[2]。目前家庭中常用的不锈钢餐具，如刀、叉、筷子、勺、碗及果盘等，多为奥氏体不锈钢（常见牌号为304不锈钢）。奥氏体不锈钢的化学成分主要包含铁、铬、镍等元素，而传统铁器主要包含铁和碳元素。从二者成分上可以看出，不锈钢耐腐蚀的原因可能在于其含有铬、镍等合金元素，而基本不含碳元素。事实上，科学研究表明，不锈钢耐腐蚀的真正原因是其中的铬元素通过与氧反应，在不锈钢表面形成了一层致密的氧化铬薄膜[3]。虽然这层氧化膜仅有几纳米厚，但它的存在相当于给不锈钢穿上了“防护外衣”，阻挡了外部腐蚀性介质的侵入，从而有效提高了不锈钢的腐蚀抗力。

　　尽管不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，但并不代表不锈钢不会生锈，当不锈钢表面的“防护外衣”存在缺陷或者被破坏时，不锈钢也会发生腐蚀。在腐蚀过程中，不锈钢中的铁元素与氧元素发生化学反应而生成红褐色的三氧化二铁，即为我们平常所说的“铁锈”。日常生活中导致不锈钢腐蚀的因素有很多，可以归纳为以下几点：

　　(1) 当不锈钢自身质量不好，表面存在很多夹杂物时，不锈钢容易发生腐蚀。这是因为不锈钢表面的氧化铬保护膜在夹杂物处存在缺陷，且夹杂物与不锈钢的成分和结构均不相同，容易在溶液中形成微电池，造成夹杂物附近的不锈钢基体发生严重的电化学腐蚀，并产生锈斑。

　　(2) 当不锈钢长期与盐溶液接触时，不锈钢容易发生腐蚀。在日常饮食中，我们经常使用不锈钢的碗或盘盛菜，使用不锈钢的勺子或筷子夹取，或者用不锈钢菜刀切咸菜等。这些菜里一般都含有食用盐（即氯化钠），若不锈钢餐具使用后没有及时清洗，残存在餐具表面的氯离子会穿透并破坏表面的保护膜[4]，从而导致不锈钢发生腐蚀，产生锈斑。我们知道，位于海边的不锈钢制品往往不耐腐蚀，这也归因于此。

　　(3) 当不锈钢与酸性溶液接触时，不锈钢容易发生腐蚀。食用醋是生活中常用的一种调味料，但若利用不锈钢的器皿盛醋，不锈钢表面的保护膜会很快被破坏，不锈钢基体也会与食用醋发生化学反应而被腐蚀掉，使不锈钢表面变得粗糙，甚至发生穿孔。

　　(4) 当不锈钢表面被人为破坏时，不锈钢容易发生腐蚀。不锈钢餐具在使用后，表面可能存在污渍，有些人会使用钢丝球等硬质物品清除。然而，此种方法在清除污渍的同时，也会破坏不锈钢表面的保护膜，使基体暴露于外部环境中，若此时与盐溶液或酸溶液接触，不锈钢餐具会发生腐蚀。

　　当不锈钢餐具发生腐蚀后，可视情况决定继续使用还是放弃使用。虽然铁、铬、镍均为人体必需的微量元素，但这些元素在人体内的含量都很低，正常人体内铁的含量为3~5克，铬含量为6~7毫克，镍含量为10毫克左右。如果摄入过多的铁、铬和镍元素，可能会引发肠胃不适、恶心、呕吐、过敏等症状[5]。因此，当不锈钢餐具表面只出现轻微腐蚀时，可以选择继续使用，但当表面腐蚀较为严重时，应放弃使用并及时更换。

　　为节约我国钢铁资源，保护我们身体健康，需要我们在日常生活中做好不锈钢餐具或其他用品的腐蚀防护工作。根据上述不锈钢容易出现腐蚀的条件，可以采取以下防护措施：(1) 购买时注意挑选表面光华、无夹杂物的不锈钢餐具；(2) 尽量避免使用不锈钢餐具盛取食用醋或腌制食材，使用后注意及时清洗并沥干水分；(3) 避免使用钢丝球、小刀等硬质物品清除不锈钢表面污渍，若表面划伤后不要立即使用；(4) 若不锈钢餐具表面已出现腐蚀斑，如果有条件，可以使用细砂纸进行打磨抛光，并放置一段时间，待打磨表面重新生成保护膜、完成自修复后再使用。

　　科学研究告诉我们，没有不腐蚀的不锈钢，只有不发生腐蚀的环境。不锈钢表面的保护膜并非坚不可摧，相反，在某些环境下可能非常脆弱。不锈钢并非真的不会生锈，但只要我们平时注意合理使用，就能使其发挥应有的价值，不会对我们的身体健康产生危害。

参考文献

　　[1] 郭小英. 不锈钢百年发展历程及展望[N]. 世界金属导报, 2013-07-23(B14).

　　[2] 严彪. 不锈钢手册[M]. 化学工业出版社, 2009.

　　[3] 黄健中, 左禹. 材料的耐蚀性和腐蚀数据[M], 化学工业出版社, 2003.

　　[4] Zhang B, Wang J, Wu B, et al., Unmasking chloride attack on the passive film of metals [J], Nature Communications, 2018, 9(1): 2559.

　　[5] 铬对人体及环境的影响[EB], 金属百科, 亚洲金属网.

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