Czemu noży nie powinniśmy myć w zmywarce?

Wielu z Was na pewno spotkało się z opiniami, że noży nie powinno myć się w zmywarce. A może sami zauważyliście, że po wyjęciu swoich narzędzi z urządzenia nie są one tak ostre jak przed włożeniem.

Czemu noży nie powinniśmy myć w zmywarce? Czy nierdzewne noże rdzewieją? – korozja noży

Wielu z Was na pewno spotkało się z opiniami, że noży nie powinno myć się w zmywarce. A może sami zauważyliście, że po wyjęciu swoich narzędzi z urządzenia nie są one tak ostre jak przed włożeniem, ewentualnie spostrzegliście, że noże, które potencjalnie powinny być w znacznym stopniu odporne na korozję pokrywają się patyną, a w skrajnych przypadkach (O ZGROZO) zauważacie rdzawe wżery na głowni! Ale czemu tak się dzieje? Dlaczego zmywarka jest taka groźna skoro przy myciu ręcznym ostrze jest (pozornie) narażone na takie same środki myjące i wodę? Finalnie, dlaczego pod wpływem mechanicznego mycia noże, które są projektowane z myślą o agresywnym działaniu soli czy kwasów potrafią pokrywać się patyną?

Na to pytanie istnieje jedna odpowiedź – KOROZJA!

Dzięki za czytanie, zapraszamy do czytania naszych pozostałych artykułów…

Żartuję! Nie tak prędko! Nie jest to takie proste… Za wszystkie wyżej wymienione zjawiska, owszem, odpowiada korozja, dlaczego jednak dzieje się tak, że proces zmywania w zmywarce potęguje jej działanie? Żeby odpowiedzieć na to pytanie musimy zastanowić się nad całą istotą zjawiska…

Korozja, czyli jak to się dzieje, że rdzewieje?

Korozja towarzyszy ludzkości od momentu kiedy okiełznała ona (ludzkość) procesy wytwarzania i  obróbki metali. Niszczenia na skutek korozji od zawsze stanowiło co najmniej niedogodność i źródło strat w najróżniejszych gałęziach życia. Jest to skomplikowany i złożony proces, postaramy się jednak przedstawić go Wam w jak najlepiej przyswajalnej formie.

Korozja jest zjawiskiem fizyko- i elektrochemicznym polegającym na oddziaływaniu pomiędzy materiałem metalowym a środowiskiem, prowadzącym do stopniowego niszczenia struktury metali w wyniku reakcji chemicznych lub procesów elektrochemicznych, z czego kierunek i tempo przemian może być również zależne od czynników fizycznych lub mikrobiologicznych. Korozja prowadzi do zmniejszenia właściwości metali, końcowo doprowadzając nawet do całkowitego uniemożliwienia ich używania. W przemyśle zjawisko powoduje bardzo duże straty ekonomiczne, wynikające np. z niszczenia rurociągów i instalacji, elementów budynków, samochodów, części maszyn itp.

Korozję ze względu na zmianę właściwości i wygląd możemy podzielić na kilka rodzajów:

• Korozja równomierna – zachodzące równomiernie niszczenie na całej powierzchni materiału. Jest uznawana za najmniej groźną, ponieważ w wyniku jej działania właściwości narzędzia zmieniają się równomiernie (nie pojawiają się miejsca szczególnie narażone na uszkodzenie),
• Korozja lokalna – korozja różniąca się szybkością niszczenia metalu lub stopu na różnych obszarach powierzchni. Przykładem takiej korozji jest korozja wżerowa, gdzie w miejscach korozji tworzą się wżery, czyli punktowe ubytki materiału (możemy zaobserwować ją czasem na powierzchni niszczejących noży mytych w zmywarce w postaci niewielkich rdzawych plam),
• Korozja selektywna – polega na niszczeniu poszczególnych faz stopu ze znacznie większą szybkością niszczenia niż osnowa,
• Korozja międzykrystaliczna – przebiega głównie na granicach ziarn metali i stopów, bardzo często przebiega na duże głębokości ze znaczną prędkością. Może powodować intensywne zniszczenia, ponieważ powoduje zmniejszenie ciągliwości i wytrzymałości metalu bez wyraźnie widocznych zewnętrznych objawów,
• Korozja zmęczeniowa – występuje gdy na metal znajdujący się w agresywnym środowisku działają zmienne lub cykliczne naprężenia. Oddziaływanie naprężeń narusza warstwę ochronną metalu (warstwa pasywna np. na stali odpornej na korozję), w rezultacie niszczony jest obszar odsłonięty, który jest niechroniony,
• Korozja naprężniowa – występuje gdy na metal lub stop działa naprężnie własne. Mogą to być zarówno naprężenia wywołane działaniem sił zewnętrznych jak i naprężenia z procesów technologicznych takich jak np. zginanie, czy spawanie. Przejawem tego typu korozji są pęknięcia.

W perspektywie noży najbardziej istotna jest korozja równomierna, bądź selektywna. Dwie ostatnie rodzaje nie są istotne w perspektywie noży.

Mechanizmy korozji

Najbardziej powszechnymi mechanizmami korozji są: korozja chemiczna i korozja elektrochemiczna. Korozja chemiczna zachodzi w specyficznych warunkach, gdzie środowisko nie przewodzi prądu elektrycznego, przykładowo suche gazy (gdzie niemożliwe jest ich skraplanie) albo ciecze nieprzewodzące prądu np. tłuszcze. Korozja chemiczna nie jest istotna w perspektywie uszkodzenia noży, a więc skupimy się na korozji elektrochemicznej.

Korozja elektrochemiczna przebiega ze względu na dużą przewodność metali. W wyniku korozji tego typu następuje „rozpuszczanie” metalu w postaci jonów w środowisku wilgotnym.

W perspektywie dalszych rozważań istotnym jest, żeby wytłumaczyć co to jest szereg napięciowy metali. Tym, którzy nie pamiętają (albo coś im świta z lekcji chemii w szkole) wyjaśniamy, w uproszczeniu: szereg napięciowy porządkuje metale według ich aktywności chemicznej (łatwości oddawania elektronów, a dokładniej według standardowych potencjałów elektrodowych w temperaturze 25 ^oC, czyli potencjałów równowagi danego metalu z jego jonami o jednostkowej aktywności, co w dobry sposób pozwala nam określić aktywność metalu, gdzie elektroda wodorowa wyznacza 0 tej skali). Spośród metali (lub też ich faz), które tworzą ogniwo korozyjne anodę stanowi metal o niższym standardowym potencjale elektrodowym, w rezultacie wykazującym większą aktywność, a zatem większą podatność na korozję.

Rys. 1 Fragment szeregu napięciowego metali, jak widać żelazo ma większy potencjał elektrodowy niż cynk i chrom

 Powierzchnia każdego metalu lub stopu to swego rodzaju zbiór mikro-elektrod dodatnich i ujemnych, które są zwarte przez sam metal. Między tymi elektrodami, którymi są elementy struktury metali lub stopów, występuje różnica potencjałów. W taki sposób tworzy się ogniwo elektrochemiczne w skład którego wchodzą: anoda, która oddaje elektrony, roztwarza się i przechodzi do roztworu/elektrolitu – koroduje; katoda, która przyjmuje elektrony, jony łączące się z elektronami tworzą na katodzie „produkt uboczny” (który może wytrącać się w postaci czystego metalu); kontakt elektryczny (przewód na ilustracji) umożliwia przepływ elektronów od anody do katody; elektrolit umożliwia jonom opuszczanie anody, ich dopływ do katody i łączenie z elektronami. Dla przykładu – żelazo w roztworze wodnym jonów Fe^{2+ (}o aktywności równej jedności) pozostaje w równowadze przy potencjale –0,44 V. W przypadku połączenia żelaza z miedzią zachodzący proces elektrochemiczny polega na ruchu jonów Fe²⁺ w kierunku elektrody o większym potencjale, w rezultacie żelazo koroduje. W przypadku, gdy żelazo jest elektrycznie połączone z cynkiem (lub z chromem, lub innym metalem o mniejszym potencjale), jony Fe²⁺ z roztworu dążą do redukcji na żelazie (w takim przypadku żelazo nie koroduje). Stąd też chrom czy niob w odpowiednim stężeniu powodują zwiększenie odporności na korozję (oprócz tworzenia warstwy pasywnej). Oczywiście istnieją również inne metody ochrony przed korozją, jest to między innymi stosowanie powłok polimerowych (które ulegają reakcjom elektrochemicznym w ograniczonym stopniu), lakierowanie, laminowanie, powłoki katodowe (które muszą być zupełnie szczelne, np. powłoka wykonana z cyny, gdy zostanie zadrapana żelazo jest względem cyny anodą i bardzo szybko koroduje wgłąb), powłoki anodowe (nie muszą być szczelne, np. powłoki cynkowe: cynk względem stali jest anodą i w przypadku zadrapania koroduje bardzo powoli, a stal jest dalej chroniona). Jak już pisaliśmy w jednym z poprzednich artykułów (LINK) w perspektywie noży najbardziej istotna jest pasywacja chromu przy ich zawartości powyżej 13-14 %. (Dla przypomnienia pasywacja to powstawanie ciągłej warstwy tlenków odpornych na korozję na powierzchni metalu lub stopu.)

Rys. 2 Schemat procesów zachodzących na dwu elektrodach w czasie korozji żelaza w roztworze kwasu i schemat rozmieszczenia lokalnych ogniw korozyjnych na powierzchni metalu. Źródło: Dobrzański  L.A.,  Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe – Podstawy nauki o materiałach i metaloznastwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2006 r.

Jaki wpływ więc ma zmywarka na korozję?

Wiedząc już jak działa i na czym polega korozja możemy zastanowić się dlaczego zmywarka jest tak „niebezpieczna” dla Naszych ostrzy. Odpowiedź jest prosta: Zmywarka działa jak jeden wielki katalizator procesu korozji. Dlaczego? Odpowiedź znamy już z lekcji chemii – chodzi głównie o ciepło, wysoką zawartość soli i środków żrących (środki czyszczące w zmywarce to kwasy i/lub zasady - inaczej anionowe i kationowe środki czyszczące, dodatkowo koagulatory i substancje pomocnicze). Wszystkie te trzy czynniki w uproszczeniu „przyspieszają” reakcje elektrochemiczne, w rezultacie są one potęgowane wielokrotnie. Dlatego też na te zjawisko narażone są nawet stale, które w normalnych warunkach powinny być odporne na korozję (wysokie stężenie roztworów środków żrących i soli w wodzie, w podwyższonej temperaturze, w uproszczeniu może po prostu „penetrować” warstwę tlenków na powierzchni stopu). Dodatkowo, w taki sam sposób szczególnie narażona jest krawędź tnąca, która jest cieńsza od reszty głowni, a cieńsze krawędzie są bardziej narażone na trwałe uszkodzenia, korozja postępuje bardzo szybko i gwałtownie, w rezultacie nóż bardzo szybko traci ostrość. Na ostrzu pojawiają się mikrouszkodzenia, które z czasem urastają do widocznych wyszczerbień, czy ubytków. Istotnym czynnikiem w tym wszystkim jest również czas narażenia na wszystkie groźne czynniki, przy myciu ręcznym nóż jest narażony na działanie płynu do mycia naczyń (który jest w wielu przypadkach mniej skondensowany i groźny niż środki myjące ze zmywarek) i ciepłej wody znacznie krócej niż w urządzeniu zmywającym, dodatkowo bez udziału lub z ograniczonym udziałem soli.

A co z rękojeściami?

Oprócz głowni, pozostałe elementy noża również są zagrożone środowiskiem zmywarki. Jeśli chodzi o rękojeści to niezależnie od jego typu zmywarki działają na nie źle.

Rękojeści metalowe ulegają korozji w podobny sposób jak metalowe głownie.

Rękojeści drewniane bardzo często zabezpieczone są lakierami, olejami lub innymi środkami ochrony, jednakże w wyniku działania agresywnego środowiska zużywają się. Ukryte pod spodem drewno wielokrotnie umieszczane w zmywarce jest narażone na długotrwałe działanie wody. W rezultacie chłonie ją, przez co pęcznieje. Jego schnięcie powoduje odkształcenie i pękanie. Środki stosowane w zmywarce przyspieszają i pogłębiają te procesy, prowadząc do zniszczenia struktury drewna.

Rękojeści polimerowe, polimery zbudowane są z długich, powtarzających się łańcuchów powtarzających się merów (cząsteczek). Łańcuchy te decydują o wytrzymałości danego materiału. W zależności od typu polimeru, wysoka temperatura może wpływać na ich przerywanie, skracanie łańcucha zaś może osłabiać określone właściwości, prowadząc do osłabienia całego uchwytu. Takie zniszczenie może się objawiać w postaci matowienia, łuszczenia się lub rozwarstwiania materiału. Taka rękojeść jest na tyle osłabiona, że może w łatwy sposób ulegać uszkodzeniom mechanicznym.

Jak więc prawidłowo czyścić ostrze?

Aby ostrze jak najdłużej było w doskonałym stanie najlepiej czyścić je od razu po użyciu, dbając, by nie zostały na nim żadne resztki jedzenia. Noże najlepiej jak najkrócej płukać ciepłą wodą i czyścić wodą z odrobiną płynu do mycia naczyń, następnie należy wytrzeć nóż miękką ściereczką. Noże węglowe, o mniejszej odporności na korozję warto dodatkowo zabezpieczyć olejem, który ograniczy dostęp tlenu do metalu (wystarczy natarcie zwykłym, spożywczym olejem). Wystąpienie patyny na powierzchni ostrza, o ile nie przeszkadza Wam estetycznie powinno zwiększać odporność na korozję. Aby noże były jak najdłużej ostre, należy je przechowywać w specjalnym pokrowcu, bloku lub listwie magnetycznej, tak aby nie stykały się z żadnym innym przedmiotem.

Źródła:

[1] Dobrzański  L.A.,  Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe – Podstawy nauki o materiałach i metaloznastwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2006 r.

[2] Blicharski M., Wstęp do Inżynierii Materiałowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2001 r.

[3] Przybyłowicz K.,  Metaloznastwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1999 r.

[4] Pacyna J., Metaloznastwo – wybrane zagadnienia, Wydawnictwo AGH, Kraków, 2005 r.