Co to jest patyna? I czy „patyna” jest patyną?

W dzisiejszym wpisie zajmiemy się zjawiskiem „patynowania” powierzchni wyrobów ze stali węglowej. „Patyna” jest potocznym określeniem używanym do opisania powierzchniowej warstwy utlenionego metalu. Co ciekawe, w naukowym żargonie bardzo rzadko usłyszymy tę nazwę – zwykle dotyczy ona powierzchni utlenionej na seledynowo wyrobów wykonanych z miedzi i jej stopów. W kontekście wyrobów z innych metali będziemy raczej mówić po prostu o warstwie utlenionej.

Utlenianie metali to naturalne zjawisko wynikające z reakcji składników stopu z atmosferą. Istnieją czynniki, które przyczyniają się do szybszego powstawania tej warstwy:

• Zawartość wody i wilgoć: Wilgoć i obecność wody to kluczowe czynniki przyspieszające proces korozji metalu. Kiedy nóż jest narażony na wilgoć, zwłaszcza jeśli jest pozostawiony w wilgotnym środowisku lub zanieczyszczony roztworami zawierającymi sól, reakcja chemiczna z metalową powierzchnią noża może ulec przyspieszeniu, prowadząc do korozji i tworzenia się rdzy.
• Zawartość soli: Sól znajdująca się w pocie czy środkach spożywczych może przyspieszać korozję metalu. Jeśli nóż jest używany do krojenia produktów spożywczych zawierających sól, będzie rdzewiał szybciej.
• Brak konserwacji: Jeśli nóż nie jest odpowiednio konserwowany, na przykład poprzez regularne czyszczenie, suszenie i smarowanie, może to zwiększyć ryzyko korozji. Nawet noże wykonane ze stali nierdzewnej mogą rdzewieć, jeśli nie są utrzymywane w odpowiednim stanie.
• Zanieczyszczenia atmosferyczne: Ekspozycja noża na agresywne zanieczyszczenia atmosferyczne, takie jak związki siarki czy tlenki azotu, również może przyczynić się do procesu korozji.

Rozróżnieniem prawidłowej warstwy patyny (która ma pozytywny wpływ na odporność noża na postęp korozji) a miejscowej rdzy (która jest zjawiskiem niepożądanym i należy jej się pozbyć jak najprędzej) zajmiemy się w dalszej części artykułu.

W wyniku reakcji metalu ze środowiskiem na powierzchni wyrobu powstaje charakterystyczna warstwa tlenków. Warstwa ta ma zdolność chronienia przed dalszym postępem utleniania i korozji. Co ciekawe, mechanizm działania jest podobny w przypadku stali nierdzewnej i węglowej, jednak różnica w obu przypadkach wynika ze skuteczności warstw na obu gatunkach stali.

Wszystkie metale i ich stopy, na przykład stal, mają naturalną tendencję do reagowania ze składnikami atmosfery (głównie tlenem, ale jak już wiemy, środowisko ma duży wpływ na ten proces), co prowadzi do tworzenia się utlenionych warstw na ich powierzchni. W przypadku stali nierdzewnej specjalne dodatki stopowe (głównie chrom) reagują z tlenem, tworząc warstwę tlenków chromu. Warstwa ta stanowi rodzaj bariery ochronnej, izolującej metal od dalszego dostępu tlenu i zapobiegającej głębszemu utlenianiu. Stąd określenie „warstwa pasywna” – czyli nie reagująca dalej. W przypadku stali nierdzewnej proces ten nazywany jest pasywacją. Oznacza to, że powstała warstwa tlenku chromu jest stabilna i odporna na dalsze procesy utleniania. Pasywacja sprawia, że metal staje się odporny na postępowanie procesu korozji, co jest szczególnie istotne w perspektywie pracy w agresywnym środowisku, takim jak kuchnia.

Natomiast w przypadku stali węglowych o ograniczonych dodatkach pierwiastków stopowych, warstwa ta składa się głównie z tlenków żelaza i ich związków. Tlenki te oraz pozostałe związki są stosunkowo stabilne, jednak nie spowalniają postępu korozji w takim stopniu jak w przypadku stali nierdzewnych. Różnica pomiędzy postępem korozji na powierzchni noży ze stali węglowej pokrytymi patyną, a nożami bez tej warstwy jest znaczna. Noże bez patyny mogą mieć tendencję do tworzenia się na ich powierzchni ognisk rdzy.

Oprócz bezdyskusyjnej zalety, jaką jest opóźnianie procesów korozyjnych zachodzących na powierzchni stali, wielu użytkowników ceni warstwę patyny na swoich ostrzach ze względu na jej estetyczny wygląd. Ponadto, w przypadku wymuszonej patyny, w zależności od użytych substancji jesteśmy w stanie uzyskać różne efekty.

Jak odróżnić patynę od rdzy?

Rdza zwykle na początku tworzenia się występuje miejscowo i tworzy grubszą warstwę składającą się zwykle z brązowego tlenku żelaza, który może mieć również czerwony odcień. Warto pamiętać, że rdza nie chroni ostrza, ale powoduje jego degradację i niszczenie, przyspieszając postęp korozji w miejscu swojego występowania. W przypadku, gdy zaobserwuje się rdzę na ostrzu, należy ją jak najprędzej usunąć. Rdzę najlepiej usuwać za pomocą szmatki lub szorstkiej strony gąbki kuchennej, ewentualnie można użyć gąbki do czyszczenia noży lub drobnego papieru ściernego (o gradacji z przedziału 400-1000). Ostrze należy czyścić powoli i delikatnie, zwłaszcza w przypadku występowania na jego powierzchni określonej struktury.

Rys. 1 Schemat korozji elektrochemicznej. Zarówno patynowanie, jak i rdzewienie wynika z tych samych reakcji utleniania i redukcji, jednakże patyna występuje jednorodnie na określonej powierzchni ostrza

Jak wymusić powstanie warstwy patyny na naszym nożu?

Jeżeli jesteście zainteresowani wywołaniem zjawiska patynowania, warto poeksperymentować z różnymi produktami spożywczymi w domu (UWAGA! Nie bierzemy odpowiedzialności za wasze noże po takich próbach, jeśli macie na ich powierzchni unikalny wzór struktury, to warto zastanowić się, czy chcecie taką patynę wymuszać). Na forach dla zapaleńców noży znajdziecie wiele metod wymuszenia pojawienia się patyny na powierzchni noża, natomiast dwoma najpopularniejszymi metodami są metoda wykorzystująca mieszankę musztardy i octu albo metoda z użyciem kawy. W metodzie z mieszanki musztardy i paru mililitrów octu należy nakładać mieszankę na powierzchnię ostrza za pomocą wacika, odczekać chwilę i obserwować efekt (warto przetestować najpierw działanie metody na mało widocznym fragmencie noża, żeby wiedzieć, jak kontrolować proces). Alternatywnie, cały nóż można zanurzyć w kawie i obserwować zmianę warstwy noża, aż do osiągnięcia zadowalającego efektu. Pamiętajcie jedynie o odpowiednim zabezpieczeniu końcówki ostrza i o niezanurzaniu rączki, ponieważ może ona ulec zniszczeniu.

Podsumowując: Nie przejmujcie się warstwą patyny na waszych ostrzach! Oczywiście, możecie jej uniknąć przy odpowiedniej konserwacji i czyszczeniu swego noża, ale pamiętajcie, że patyna może stanowić dobre zabezpieczenie przed rozwojem korozji i należy walczyć tylko z miejscową rdzą. Kto wie, może po czasie docenicie estetykę stalowych przedmiotów pokrytych patyną?