不锈钢厨具在食品和饮料行业的应用有80多年的历史了，不锈钢锅、碗、热水壶等用品深受人们喜爱。然而，当其与食物接触时（尤其是食物烹饪时），不锈钢制品可能腐蚀溶出少量金属离子，当过多摄入这些金属离子时会危害人体的健康，因此厨具不锈钢的安全问题引起了社会各界的广泛关注。

    1 、实验方法

    1.1实验材料与溶液

    实验材料：201型不锈钢

    试样尺寸：30mm×20mm

    预先处理：其表面用碳化硅水磨砂纸逐级打磨至1000#，然后用丙酮擦洗除油，酒精和蒸馏水清洗，热风吹干备用。

    测试介质：

    4vol.%HAc溶液

    4vol.%HAc+0.4wt.%NaCl溶液

    溶液温度：100°C（同时采用冷凝回流器以防止溶液蒸发损失）

    溶液体积：100mL

    表1 201不锈钢的化学组成

    1.2电化学测量

    实验采用三电极体系，试样点焊后半浸泡在沸腾溶液中，于1、3、5、7、9、11和13h时进行腐蚀电位与电化学阻抗谱（EIS）测量。

    1.3金属元素溶出量测量

    将试样完全浸泡于沸腾测试溶液中，当浸泡时间达到1、3、5、7、9、11时更换新的溶液，并分别取0~1h、1~3h、3~5h、5~7h、7~9h、9~11h、11~13h时间段的浸泡液10mL，测量金属元素Fe、Cr、Ni和Mn的溶出量，并计算金属元素在相应时间的溶出速率。

    1.4表面分析

    取出浸泡13h后的试样，并用蒸馏水清洗、吹干，对试样表面钝化膜进行XPS分析。测量前表面溅射5s以降低污染物的影响。X射线激发源为Al（1486.6eV），用C结合能（284.8eV）对测得的谱峰进行校正，测试结果用XPSPEAK41进行分析。

    2、结果与讨论

    2.1腐蚀电位与电化学阻抗谱演变特征

    
    图1 试样在溶液（a）4%HAc和（b）4%HAc+0.4%NaCl  中的腐蚀电位曲线

    由图1可知，试样表面在沸腾溶液中均可逐渐形成保护性钝化膜，使得腐蚀电位升高；但是，溶液中添加NaCl会减缓钝化膜的形成与生长，使腐蚀电位达到稳定的时间延长，并导致13h时稳定电位值下降约50mV。

        图2 试样在两种溶液中浸泡13h后的电化学阻抗谱

    由图2可知，两种溶液中Nyquist图均由一段曲率半径很大的容抗弧组成，并且两条容抗弧几乎重合在一起，说明它们的曲率半径差别较小。由于腐蚀电位与阻抗值均较高，试样表面钝化膜与电荷转移过程的时间常数差别较小，故而两种溶液中阻抗谱均呈现简单容抗特征，可用等效电路Rs（Qf（Rf（QdlRt）））对图2中阻抗谱进行解析。

    表2 阻抗参数的拟合数据

    由表2中数据对比分析可获得如下几方面信息：（1）无论溶液中是否引入Cl-，不锈钢试样表面均可形成保护性钝化膜，使得腐蚀阻力Rp值在13h浸泡后高达105Ωcm2，当然Cl-也会使腐蚀阻力降低约20%；（2）沸腾HAc溶液中添加0.4%NaCl会增强溶液的电导率，使得溶液电阻Rs明显降低；（3）溶液中引入Cl-使Y0,f与Y0,dl均变大，即钝化膜和双电层电容均增大，根据点缺陷模型，这主要与钝化膜吸收溶液中的Cl-而导致钝化膜缺陷增多有关。

    2.2试样表面钝化膜的XPS分析

    图3两种溶液中浸泡13h后试样表面的XPS宽谱：（a） 4%HAc和（b） 4%HAc + 0.4%NaCl

    由图3可知，两种溶液中形成的钝化膜有较强的Fe、Cr、Mn、O和C元素响应峰（其中C来自于污染物），而Ni、Cu元素响应峰十分微弱。Fe和Cr响应峰的组成根据文献可知，钝化膜主要由Fe、Cr的氧化物或/和氢氧化物等物质组成。对于含NaCl的溶液，钝化膜中还检测到Cl元素，说明Cl-被吸收进入了钝化膜。

    表3 试样基体及浸泡13h后表面钝化膜的原子数比值

    由表3可知，这些数据表明201不锈钢表面的Fe和Mn在沸腾溶液中发生了优先腐蚀而形成了富Cr钝化膜，并且Fe比Mn更易被腐蚀溶解。在4%HAc溶液中添加0.4%NaCl会导致试样表面钝化膜的Fe/Cr和Mn/Cr比值均降低，说明Cl-对不锈钢表面Fe和Mn的腐蚀溶解具有一定程度的加速作用，尤其是Fe因被加速腐蚀而使Mn/Fe比值从0.20略微升高到0.23，这些结果与表2中Rp值的降低（从4.64?105降到3.72?105Ωcm2）相一致。

    2.3金属元素的溶出速率

   
    图4 两种溶液中试样在不同浸泡时间的 （a） Fe、（b） Cr、（c） Mn和（d） Ni溶出速率

    由于浸泡初期金属元素的溶出速率相对较高，国家标准（GB9684）采用试样在沸腾溶液中浸泡0.5h的溶出量作为指标，规定餐/厨具用不锈钢的Cr与Ni元素溶出量分别小于4和1μgcm-2，Mn元素溶出量尚未明确的限定。从图4可见，201型不锈钢经1h浸泡后，在4%HAc沸腾溶液中的Cr与Ni元素溶出量分别为0.23和0.17μgcm-2，而在4%HAc+0.4%NaCl沸腾溶液中的Cr与Ni元素溶出量为0.29和0.19μgcm-2。由此可知，两种溶液中Cr与Ni元素的溶出量均远小于标准规定值，说明201型不锈钢在食物环境中具有良好耐蚀性。

    3、结论

    （1）在4%HAc和4%HAc+0.4%NaCl沸腾溶液中，201型Cr-Mn系不锈钢均处于稳定钝化腐蚀状态，其表面能形成保护性富Cr钝化膜，使腐蚀阻力达105Ωcm2。

    （2）两种沸腾溶液中，不锈钢的金属元素Fe和Mn在浸泡初期会发生优先腐蚀，其初期溶出速率相对较高，但随浸泡时间延长，腐蚀电位和金属元素的溶出速率均趋于稳定。金属元素的稳定溶出速率从大到小顺序为：Fe>Mn>Cr>Ni，但溶出速率值均很小。

    （3）在4%HAc沸腾溶液中添加0.4%NaCl对不锈钢的初期腐蚀具有较大影响，会促进Fe与Mn的腐蚀溶出，导致腐蚀电位下降，但腐蚀进入稳定状态后其影响较小，仅使腐蚀电位和腐蚀阻力轻微下降、Fe与Mn的稳定溶出速率稍有增大，而对Cr与Ni的稳定溶出过程几乎没有影响。

小编建议：

    大家最好不要使用不锈钢锅长时间煮沸腾状态的菜品哦，比如煲汤的话还是用砂锅更好~