CN102510910A - 加热面及其制备方法 - Google Patents

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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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    • C23C4/06—Metallic material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Abstract

一种喷涂有硬质合金的加热面、在加热面上喷涂硬质合金的方法、通过所述方法所得到的加热面，和包含所述加热面的产品，以及硬质合金在加热面中的用途，所述用途包括将硬质合金喷涂在所述加热面上。所述硬质合金涂层具有抗冲击、耐高温、耐磨损的优点。

Description

加热面及其制备方法 技术领域
本申请涉及加热面及其制备方法。 背景
多种工业及家用产品中会涉及用来对外界物质进行加热的加热 面。 该加热面可以被工业及家用产品内部的热源如电、 磁、 明火、 蒸 汽等加热。 被内部热源加热后的加热面可用于对不同的外部对象进行 接触式或非接触式加热。
在上述加热面中， 利用电加热的电热面在家电产品中具有广泛的 应用。 家电产品的电热面包括但不限于： 电熨斗的底板、 电热水器的 电热片或板、 电烤炉中烤盘面与食品接触的电热面、 三文治机中电热 板与食品接触的面、 电炉的烤盘、 电烧烤中的烤盘、 咖啡蒸馏器的发 热片、 电炸锅的胆、 电锅的锅面、 电烧烤炉的炉壁或炉面、 电饭煲或 微波炉的炉壁或炉胆以及煮奶器的内胆等。
为了达到不粘且容易清洁的目的， 工业及家用产品的加热面一般 会具有涂层。 常用的涂层为 PTFE化学涂层， 该化学涂层的缺点包括： 1、 抗温最高为 260。C, 超温会产生有毒气体， 危害生物； 2、 结合力 差， 使用时容易脱落， 脱落的涂层会对环境及人体产生损害； 3、 涂料 喷涂时会严重污染水源及环境； 4、涂料在烧结成型时会产生有毒气体， 污染环境， 并加剧温室效应； 5、 硬度只有大于 4H, 使用时只能接触 胶质或软性的器具， 不能使用较硬的器具。
由于具有以上缺点， PTFE涂层的使用寿命较短，一般不超过一年， 通常使用半年左右涂层就发生脱落。
因此， 需要研制一种具有抗沖击、 耐高温、 耐磨损的涂层的加热 面。 概述
本申请的一方面涉及喷涂有硬质合金的加热面。
本申请的另一方面涉及在加热面上应用硬质合金的方法， 所述方 法包括如下步骤：
将待加工的加热面进行粗化清洁处理； 以及
使用热喷涂法将硬质合金材料喷涂于待加工的加热面， 得到硬质 合金涂层。
本申请的另一方面涉及通过上述方法所获得的加热面。
本申请的另一方面涉及包含上述加热面的工业及家用产品。
本申请的另一方面涉及硬质合金在加热面中的用途， 所述用途包 括将硬质合金喷涂在加热面上。 详述
以下的描述包括某些具体细节以便透彻理解各种公开的实施方案。 然而， 相关领域技术人员应当理解， 可以无需一种或多种这些具体细节， 或者可以使用其它方法、 成分、 材料等实践实施方案。
除非上下文另有要求， 在以下的说明书及权利要求书中， 术语"包含
(其对应的英文单词为 comprise)"及其英文单词的变化如 "comprises"和 "comprising"应解释为开放式的、 包括的含义， 即应解释为"包括， 但不限 于"。
整个说明书中所提及的 "一实施方案 (one embodiment)",或"实施方案 (an embodiment)", 或"在另一实施方案中"， 或"某些实施方案"， 或"在某 些实施方案中"是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、 结 构或者特性被包括在至少一实施方案中。 因此， 在整个本说明书中的各 个地方出现的短语"在一实施方案中"、 "在实施方案中"、 "在另一实施方 案中"或者"在某些实施方案中"不必均指相同的实施方案。 此外， 具体特 征、 结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何适当的方式相结 合。
应当注意， 如在本说明书和所附的权利要求书中所用的那样， 单数 形式 (其对应的英文单词为 "a"、 "an", 和" the")包括复数形式的提及物， 除非上下文内容明确地另有所指。 还应当注意， 术语"或"通常以包括"和 / 或"的含义使用， 除非上下文内容明确地另有所指。 术语定义 本申请中所用的术语 "加热面" 是指被工业或家用产品内部的热 源加热，并用来对不同的外部对象进行接触式或非接触式加热的表面。 所述的内部热源可包括但不限于电、 磁、 明火、 蒸汽。
本申请中所用的术语 "电热面" 是指被内部的电源加热， 并用来 对不同的外部对象进行接触式或非接触式加热的表面。 本申请中的电 热面包括但不限于： 电熨斗的底板、 电热水器的电热片或板、 电烤炉 中烤盘面与食品接触的电热面、 三文治机中电热板与食品接触的面、 电炉的烤盘、 电烧烤中的烤盘、 咖啡蒸馏器的发热片、 电炸锅的胆、 电锅的锅面、 电烧烤炉的炉壁或炉面、 电饭煲或微波炉的炉壁或炉胆 以及煮奶器的内胆。
本申请中所用的术语 "硬质合金" 是指由难熔金属的硬质化合物 和黏结金属组成的合金。 硬质合金中常用的难熔金属硬质化合物主要 是元素周期表中过渡金属的碳化物， 包括但不限于碳化钨、 碳化钛、 碳化铬、 碳化钽。 黏结金属常用铁族元素， 包括但不限于镍、 钴。
本申请中所用的术语 "热喷涂" 和 "熔射" 可互换使用， 其是指 利用某种热源 (如电弧、 等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状、 棒状或 丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态， 然后借助焰流本 身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面， 沉积而形成具 有各种功能的表面涂层的表面强化技术。
本申请提供了一种具有抗沖击、耐高温、耐磨损的涂层的加热面。 本申请的申请人发现， 在工业及家用产品的加热面上， 尤其是家 电产品的电热面上喷涂硬质合金， 得到的涂层具有抗沖击、 耐高温、 耐磨损的性能。
因此， 本申请的一方面涉及喷涂有硬质合金的加热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳 化钨-碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 喷涂在所述加热面上的硬质合金的厚度为约
0.005 mm至约 0.25 mm。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化铬基硬质合金选自碳化铬基镍铬硬 质合金 (NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)。
在某些实施方案中， 喷涂在所述加热面上的碳化铬基硬质合金的 厚度为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化钨基硬质合金选自碳化钨基镍硬质 合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
在某些实施方案中， 喷涂在所述加热面上的碳化钨基硬质合金的 厚度为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨-碳化铬基硬质合金。 在某些实施方案中， 所述碳化钨-碳化铬基硬质合金选自碳化钨- 碳化铬 -镍硬质合金（Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬-钴合金
(Co-WC-Cr3C2)。
在某些实施方案中，喷涂在所述加热面上的碳化钨 -碳化铬基硬质 合金的厚度为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述加热面上喷涂有多个硬质合金涂层， 每 一层的硬质合金可以相同或不同。
本申请的另一方面涉及在加热面上应用硬质合金的方法， 所述方 法包括如下步骤：
将待加工的加热面进行粗化清洁处理； 以及
使用热喷涂法将硬质合金材料喷涂于待加工的加热面， 得到硬质 合金涂层。
在某些实施方案中， 所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳 化钨-碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化铬基硬质合金选自碳化铬基镍铬硬 质合金 (NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。 在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化钨基硬质合金选自碳化钨基镍硬质 合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨-碳化铬基硬质合金。 在某些实施方案中， 所述碳化钨-碳化铬基硬质合金选自碳化钨- 碳化铬 -镍硬质合金（Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬-钴合金
(Co-WC-Cr3C2)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 还包括在所述加热面上喷涂多个硬质合金涂 层， 每一层的硬质合金可以相同或不同。
在某些实施方案中， 所述粗化清洁处理所用的方法是吹砂， 其中 使用粒度合适的砂粒 (如氧化铝砂、 白刚玉、 棕刚玉、 石英砂等等）在 高气压作用下撞击待加工的家电产品电热面，使其表面毛化 (表面粗糙 度为 Ra l至 Ra 6), 从而可使涂层与表面具有高结合力。
本申请所用硬质合金材料的形式包括但不限于本领域所属技术人 员公知的线材、 粉材或棒材。
在上述方法中， 喷涂所使用的热喷涂设备可以是高速或超音速等 离子喷涂设备、 高速或超音速火焰喷涂设备 (HVAF、 HVOF)、 高速或 超音速电弧喷涂设备以及爆炸喷涂设备。
在某些实施方案中， 喷涂时硬质合金材料熔射于待加工表面的粒 子速度不小于 150米 /秒。
在某些实施方案中， 所述方法还包括将得到的硬质合金涂层进行 抛光或磨削加工处理的步骤。 所用的抛光或磨削加工工具可以是不锈 钢钢丝刷、 砂布轮、 砂纸球或抛光轮， 所用的动力方式可以是气动或 电动。
在某些实施方案中， 经过抛光或磨削加工后的硬质合金涂层厚度 范围为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
本申请的另一方面涉及通过上述方法所获得的加热面。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
本申请的另一方面涉及包含上述加热面的工业及家用产品。 在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述产品为家电产品。
本申请的另一方面涉及硬质合金在加热面中的用途， 所述用途包 括将硬质合金喷涂在加热面上。
在某些实施方案中， 所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳 化钨-碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化铬基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化铬基硬质合金选自碳化铬基镍铬硬 质合金 (NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨基硬质合金。
在某些实施方案中， 所述碳化钨基硬质合金选自碳化钨基镍硬质 合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
在某些实施方案中， 所述硬质合金为碳化钨-碳化铬基硬质合金。 在某些实施方案中， 所述碳化钨-碳化铬基硬质合金选自碳化钨- 碳化铬 -镍硬质合金（Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬-钴合金
(Co-WC-Cr3C2)。
在某些实施方案中， 所述加热面为电热面。
本申请使用的硬质合金涂层与非金属涂层（以 PTFE 涂层为例)相 比有很大优点， 如下表 1所示。
表 1 硬质合金涂层与 PTFE涂层的性能比较
硬质合金涂层
Ni-WC 涂层 PTFE涂层 NiCr-Cr3C2 Co-WC
CoCr-Cr3C2 Ni-WC-Cr3C2
Co-WC-Cr3C2 表面硬度 < 4H > HRC40 > HRC50 耐温性能 < 260°C > 600°C > 600°C 抗粘性 良好 良好 良好
传热效果 一般 很好 很好
结合力 < 3000 psi > 8000 psi > 8000 psi 耐酸碱能力 很好 很好 很好
耐磨性 a 5万次至 8万次 -200万次 -200万次 抗沖击能力 差 很好 很好
专用辅助工具
需配备 不需配备 不需配备 情况 (如锅铲）
差
抗温差能力 良好 良好
(不能急热急冷）
使用寿命 至多 1年 20年 20年 a： 耐磨性测试： 用 1 kg压力压着编号为 7496的 3M®百洁布， 来回 50 mm推拉， 观察涂层有否现出底层金属的颜色 如表 1所示， 本申请的家电产品的电热面使用的硬质合金涂层与 现有技术中家电产品的电热面使用的涂层相比有很大优点。 从材料上 来说， 本申请的硬质合金涂层属于金属涂层， 而现有技术中的涂层是 非金属涂层或者是非金属与金属的混合涂层。 因为非金属材料固有地 抗高温能力低， 因此现有的涂层的抗高温能力也受限制， 而本申请的 硬质合金涂层却克服了这方面的缺点。 另外，硬质合金涂层的抗沖击、 耐磨损等性能也大大强于非金属涂层， 因而具有硬质合金涂层的电热 面的家电产品在使用时不需要配备特定的辅助工具 (如锅铲）。 此外， 常好； 且涂层与电热面本体同属金属材料， 热膨胀系数较为相近， 即 使用冷水洗热器亚， 涂层也不容易脱落。 从喷涂工艺来说， 无论电热 面本身的几何形状或电热面所使用的硬质合金材料的性质如何， 硬质 合金涂层都能均匀地附着在电热面上， 而且结合力强。 同时， 硬质合 金在喷涂过程中不会污染环境。
本领域技术人员应当理解， 本申请的实施例仅是为更好地理解本 申请而对本申请做出的非限定性说明。 本领域技术人员在没有偏离本 申请的精神和范围内可以对本申请做出各种修改、 替换和变更， 这些 修改、 替换和变更仍落在本申请的保护范围内。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求 书
    1. 喷涂有硬质合金的加热面。
    2. 如权利要求 1所述的加热面，其中所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳化钨-碳化铬基硬质合金。
    3. 如权利要求 2所述的加热面， 其中所述碳化铬基硬质合金选自 碳化铬基镍铬硬质合金（NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)。
    4. 如权利要求 2所述的加热面， 其中所述碳化钨基硬质合金选自 碳化钨基镍硬质合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
    5. 如权利要求 2 所述的加热面， 其中所述碳化钨-碳化铬基硬质 合金选自碳化钨-碳化铬 -镍硬质合金 (Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬- 钴合金 (Co-WC-Cr3C2)。
    6. 如权利要求 1-5中任一权利要求所述的加热面， 其中喷涂在所 述加热面上的硬质合金的厚度为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
    7. 如权利要求 1-6中任一权利要求所述的加热面， 其中所述加热 面为电热面。
    8. 制备涂覆有硬质合金的加热面的方法， 所述方法包括如下步 骤：
    将待加工的加热面进行粗化清洁处理； 以及
    使用热喷涂法将硬质合金材料喷涂于待加工的加热面， 得到硬质 合金涂层。
    9. 如权利要求 8所述的方法， 其中所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳化钨-碳化铬基硬质合金。
    10. 如权利要求 9所述的方法， 其中所述碳化铬基硬质合金选自 碳化铬基镍铬硬质合金（NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)。
    11. 如权利要求 9所述的方法， 其中所述碳化钨基硬质合金选自 碳化钨基镍硬质合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
    12. 如权利要求 9所述的方法， 其中所述碳化钨-碳化铬基硬质合 金选自碳化钨-碳化铬 -镍硬质合金 (Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬-钴 合金 (Co-WC-Cr3C2)。
    13. 如权利要求 8-12中任一权利要求所述的方法， 其中包括在所 述加热面上喷涂多个硬质合金涂层， 每一涂层中的硬质合金相同或不 同。
    14. 如权利要求 8-13中任一权利要求所述的方法， 其中还包括将 得到的硬质合金涂层进行抛光或磨削加工处理的步骤。
    15. 如权利要求 14所述的方法， 其中经过抛光或磨削加工后的硬 质合金涂层的厚度为约 0.005 mm至约 0.25 mm。
    16. 如权利要求 8至 15中任一权利要求所述的方法， 其中所述粗 化清洁处理步骤所用的方法是吹砂。
    17. 如权利要求 16所述的方法， 其中所述吹砂包括用粒度合适的 氧化铝砂、 白刚玉、 棕刚玉或石英砂砂粒在高气压作用下撞击待加工 的家电产品电热面， 使所述其表面毛化。
    18. 如权利要求 8至 17中任一权利要求所述的方法， 其中所述热 喷涂法包括高速或超音速等离子喷涂、 高速或超音速火焰喷涂、 高速 或超音速电弧喷涂及爆炸喷涂。
    19. 如权利要求 8至 18中任一权利要求所述的方法， 其中喷涂时 硬质合金材料熔射于待加工的加热面的粒子速度不小于 150米 /秒。
    20. 如权利要求 8至 19中任一权利要求所述的方法， 其中所述加 热面为电热面。
    21. 通过权利要求 8-20中任一权利要求所述的方法所得到的加热 面。
    22. 如权利要求 21所述的加热面， 其中所述加热面为电热面。
    23. 包含权利要求 21或 22所述的加热面的工业及家用产品。
    24. 如权利要求 23所述的产品， 其中所述加热面为电热面。
    25. 如权利要求 23或 24所述的产品， 其中所述产品为家电产品。
    26. 硬质合金在加热面中的用途， 所述用途包括将硬质合金喷涂 在力 p热面上。
    27. 如权利要求 26所述的用途，其中所述硬质合金选自碳化铬基、 碳化钨基或碳化钨-碳化铬基硬质合金。
    28. 如权利要求 27所述的用途， 其中所述碳化铬基硬质合金选自 碳化铬基镍铬硬质合金（NiCr-Cr3C2)或碳化铬基钴铬合金 (CoCr-Cr3C2)<
    29. 如权利要求 27所述的用途， 其中所述碳化钨基硬质合金选自 碳化钨基镍硬质合金 (Ni-WC)或碳化钨基钴合金 (Co-WC)。
    30. 如权利要求 27 所述的用途， 其中所述碳化钨-碳化铬基硬质 合金选自碳化钨-碳化铬 -镍硬质合金 (Ni-WC-Cr3C2)或碳化钨 -碳化铬- 钴合金 (Co-WC-Cr3C2)。 31. 如权利要求 26-30 中任一权利要求所述的用途， 其中所述加 热面为电热面。
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