CN103785601A - 具有改进的耐刮擦性和热传导性能的陶瓷涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷涂层,其打算施用到金属载体,并且处于厚度2-100μm的至少连续膜的形式,这个涂层包含基质,其包括至少金属聚烷氧化物和其中分散的直径是0.01-50μm的颗粒,所述的颗粒是这样的材料,其的热导率等于或者高于10W.m-1.K-1和容积密度最大是3.9g/cm3。本发明还涉及包含这样的涂层的制品如厨房用具及其制造方法。

Description

具有改进的耐刮擦性和热传导性能的陶瓷涂层

[0001] 本发明通常涉及通过溶胶-凝胶方法所获得的陶瓷涂层,其能够不借助于熔合的可能来生产玻璃质材料,所述的陶瓷涂层打算施用到金属载体。

[0002] 本发明还涉及生产所述的涂层的方法以及涉及包含至少一层这样的涂层的制品,所述的制品可以是厨房用具制品、铁底板、头发平滑化熨烫板或者甚至家用器具的盖子。

[0003] 用陶瓷涂层在本发明的含义中表示通过溶胶-凝胶方法,由液体相前体基溶液形成的合成涂层,该溶液通过一组化学反应(水解和缩合)在低温转化成固体。因此获得的涂层可以是有机-无机的或者完全无机的。

[0004] 在本发明的含义中用有机-无机涂层表示这样的涂层,其的网络基本是无机的,但是包含有机基团,这具体归因于所用前体的性质和涂层的固化温度。

[0005] 在本发明的含义中用完全无机的涂层表示由完全的无机材料组成的涂层,没有任何有机基团。这样的涂层还可以通过溶胶-凝胶方法,在至少400°C的固化温度获得,或者由四乙氧基硅烷(TEOS)类型前体,使用可以低于400°C的固化温度来获得。

[0006] 这些陶瓷涂层目前在厨房用具制品领域具有重要发展,和特别是作为覆盖厨房用具制品的内或者外表面的涂层。此外,它们具有可以获得特别的耐温度性着色涂层和具有易于清洁性的优点。

[0007] 这样的涂层通常是通过将硅基金属烷氧基化物例如硅烷或者铝基金属烷氧基化物如铝酸盐相组合来获得的,并且可以施涂到金属基底如铝、铸铝或不锈钢上。

[0008] 但是,这些溶胶-凝胶涂层在金属载体上具有有限的耐机械性,和/或由于它们的热绝缘性而不允许最佳的热传导。实际上,在例如厨房用具制品的情况中,提供到所述制品的部分的能量是在该绝缘涂层中耗散的,而非直接传递到待烹制的食物。此外,使用不导热或者差的导热的溶胶-凝胶涂层`,在与加热体接触的区域会观察到对烹制品质不利的热点的局部形成。

[0009] 不过,基本的是能够具有在大于200°C耐热的涂层,其在它们的最终用途中以均匀和有效的方式传热,并且其另外是机械上耐使用损伤的(刮擦、研磨…)。

[0010] 为了解决这样的问题,本领域技术人员通常将考虑使用微米尺寸的常规金属填料。但是,这些填料具有高密度,这使得它们悬浮困难,并且产生了在含有它们的配料中快速倾析的风险。

[0011] 因此本申请人寻求通过混入具有低容积密度和高热导率的填料,来解决这个密度问题。金刚石和立方体氮化硼颗粒满足这两个限制,并且它们在通过溶胶-凝胶方法获得的陶瓷涂层中的应用是本领域技术人员已知的。

[0012] 因此,美国专利US6939908教导了在由前体例如烷氧基硅烷通过溶胶-凝胶方法所获得的透明的陶瓷涂层中使用直径0.05 μ m-20 μ m的耐磨颗粒聚集体类型,来改进涂层耐变形性,以及使用直径小于0.1 μ m的陶瓷纳米颗粒,来提高涂层透明度。用于塑性基底的透明涂层主要打算用于眼科类型、机动车玻璃或者飞机驾驶舱应用。这样的涂层也可以施用到金属基底上,来改进它们的硬度和耐腐蚀性。

[0013] 此外,专利申请US2011/0127461描述通过溶胶-凝胶方法所获得的热导性组合物,其由聚硅氧烷基质组成,其中分散有尺寸为0.003-50 μ m的无机颗粒例如氮化硼或者金刚石颗粒,该颗粒和基质化学结合的。归因于它们的高热导率,该金刚石或者CBN颗粒有利于热在更热绝缘的聚硅氧烷基质中的传递。

[0014] 该溶胶-凝胶涂层的厚度是200-500 μ m。它们由非常厚的涂层组成,打算用于电子功率领域,作为用于密封和保护半导体元件的材料。耐机械性不是这些类型涂层的目标。

[0015] 具体的,在厚涂层下确保热传导所必需的高颗粒含量产生了高的碎片风险,其对于硬机械要求电子应用是可接受的,但是对于厨房用具应用是不可接受的,厨房用具经历了持续的机械侵蚀(冲击、研磨、重复的震动)。

[0016] 但是,这些文献教导的溶胶-凝胶涂层不可能解决本发明的技术问题,其组成在于共同的和有效的改进低厚度(特别是小于IOOnm)溶胶-凝胶涂层的耐机械性和它在使用过程中的热均匀性。

[0017] 为了解决这个问题,本申请人已经通过溶胶-凝胶方法开发了陶瓷涂层,其中存在着低容积密度(小于3.9g/cm3)的颗粒,同时具有良好的热导率性能。

[0018] 本发明因此涉及陶瓷涂层,其打算施用到金属载体,并且处于厚度2-100μπι的至少连续膜的形式,所述涂层包含基质,其包括至少金属聚烷氧化物和其中分散的直径是0.01-50 μ m的颗粒,这些颗粒是这样的材料,其的热导率等于或者高于10W.π1.1和容积密度最大是3.9g/cm3。

[0019] 有利的,构成该颗粒的材料的莫氏硬度等于或者高于9,来提供余量的硬度给本发明涂层的基于金属聚烷氧基化物的基 质。虽然对于金属聚烷氧基化物基溶胶-凝胶涂层来说,由于正确选择金属烷氧化物(通过使用例如铝化的衍生物来代替含硅的金属烷氧化物)能够获得高度的硬度,但是不能获得最大可能的硬度,因为通过溶胶-凝胶方法的反应方法优先导致了无定形化合物,其本质上硬度会低于结晶化合物。结晶化合物的获得仅仅在硬化方法已经在非常高的温度进行时需要,其将与某些金属载体的使用和环境和生产率的限制是不相容的。

[0020] 所述颗粒(其可以是或者可以不是相同的化学物质)可以是相同或者不同尺寸的。因此,可以具有不同化学性质和不同尺寸的颗粒。

[0021] 有利的,该颗粒的直径是0.05-20 μ m,优选0.1-5 μ m和更佳的仍然是0.5-3 μ m。

[0022] 有利的,分散在本发明的陶瓷涂层的基质中的颗粒可以选自金刚石颗粒;立方体氮化硼或者CBN颗粒;金刚石类碳类型或者DLC的颗粒;碳化硅颗粒,碳化硼颗粒,氮化铝颗粒,氮化硅颗粒和它们的组合。

[0023] 根据本发明,用“金刚石类碳”(缩写为DLC)表示一种无定形结构,具有与金刚石结构相同类型的四面体键(tetrahedral bonds )。

[0024] 这些分散的颗粒有利的以涂层的0.5-8%的比例,和优选以2-4重量%的比例存在于本发明的涂层中。

[0025] 有利的,本发明的陶瓷涂层的基质是由选自下面的金属聚烷氧基化物形成的••聚烷氧基硅烷、铝酸盐、钛酸盐、锆酸盐、钒酸盐、硼酸盐和它们的组合。

[0026] 本发明的陶瓷涂层的基质的金属聚烷氧基化物可以进一步包含至少一种非官能化的烷基。这种烷基可以是直链或者支化的,并且选自C1' C2> C3或者C4的烷基,即,甲基、乙基和包含3或者4个碳原子的烷基。烷基的存在已经被证实对于改进本发明涂层的疏水性是特别有利的,但是不会妨碍无机网络的形成。

[0027] 除了具有良好的热导率和低容积密度的分散颗粒之外,本发明的陶瓷涂层的基质可以进一步包含至少一种反应性或者非反应性硅油(或硅油的混合物),来改进涂层表面的疏水性。

[0028] 作为用于本发明网络中的反应性硅油,可以具体提及氯化的油,氨基油,(甲基)丙烯酸酯化的油,羟基化的油和酸酐、氢化物或者乙烯基端接的油。作为市售的反应性硅油的例子,可以具体提及由Wacker公司在商标名0ELCT101M下销售的羟基化的油或者由BRB公司在商标名vinyl fluidlOO下销售的乙烯基化油。

[0029] 作为能够用于本发明的网络中的非反应性硅油,可以具体提及苯基有机硅、甲基苯基有机娃和甲基有机娃。

[0030] 如果本发明的涂层打算用于厨房用具应用,特别是与食物接触时,优选的是选择选自甲基苯基有机娃和甲基-娃油的娃油。

[0031 ] 作为甲基苯基有机硅的例子,可以具体提及由WACKER公司在商标名WACKERSILIC0N0L AP150和由DOW CORNING公司在商标名DOW C0RNING550流体下销售的油以及由WACKER AROO公司销售的油。

[0032] 作为甲基硅油的例子,可以具体提及由RHODIA公司在商标名RH0DIA47V100下销售的油,DOW C0RNING200流体的油,或者甚至来自公司TEGO ZV9207的油,其是甲基硅油。

[0033] 硅油可以有利的在20°C的动态粘度是0.012-0.5Pa.S。

[0034] 有利的,硅油占所述涂层的0.01-2重量%,有利的是涂层总重量的0.3-2重量%。

[0035] 本发明的陶瓷涂层的基质可以进一步包含至少一种构造填料和/或至少一种为涂层赋色的颜料。

[0036]用构造填料在本发明的含义中表示这样的填料,其可以改进涂层的能力来形成高的厚度层(特别是高于2 μ m)。

[0037] 作为可用于本发明涂层中的构造填料,可以具体提及:

[0038] (i)金属氧化物例如氧化铝、氧化锌、氧化铜、氧化铁,

[0039] (ii) 二氧化硅,

[0040] (iii)氧化锆,

[0041] (iv)云母,

[0042] (V)粘土例如蒙脱石、海泡石、土石膏、高岭石和锂皂石,

[0043] (vi)氧化锌,

[0044] (vii)石英,和

[0045] (viii)磷酸错,

[0046] 这些填料处于粉末或者胶体悬浮液的形式。

[0047] 优选使用来改进本发明涂层的能力来形成高的厚度层的填料是氧化铝和二氧化硅的粉末或者胶体悬浮液。

[0048] 作为本发明的颜料,可以具体提及包覆的或者未包覆的云母、二氧化钛、铜-铬-锰、铜-铬、铬-锑-钛、锡-锌-钛混合的氧化物、尖晶石、铝硅酸盐、铁氧化物、炭黑、聚酰亚胺红(pyralene red)、薄片、干涉颜料(interference pigments)、热变色颜料、磁性或可磁化的颜料、钴盐、钛酸镍和它们的组合。[0049] 优选该膜的厚度是5-70 μ m,以使得因此形成的皮膜是连续的、粘附的和足以掩盖载体的粗糙度。

[0050] 除非另有规定,否则全部上述百分比(涉及涂层的组分)是以质量百分比来表达的,并且表达了该组分相对于干态涂层总重量的百分比。

[0051] 本发明还涉及一种制品,其包含至少一层本发明的陶瓷涂层(例如前面定义的)。

[0052] 有利的,本发明的制品可以包含至少两层的本发明的陶瓷涂层,所述层的总厚度是 IO-120 u rtio

[0053] 本发明的制品可以是厨房用具制品,或者铁底板,或者头发平滑化熨烫板,或者甚至家用器具的盖子。

[0054] 如果它由厨房用具制品组成,后者将典型的包含金属载体,该金属载体具有能够接收食物的内侧和打算朝着热源排列的外侧,所述的涂层施用到至少一个的所述的内侧和外侧上。

[0055] 作为能够用于本发明网络中,用于厨房用具制品的金属载体,可以具体提及的载体具有:

[0056]-单层结构,为阳极化铝或者不是,或者是抛光的、刷涂过的或者微珠化的、喷砂的或者化学处理的铝或者铸铝,或者抛光的、刷涂过的或者微珠化的不锈钢、或者铸铁,或者敲打过的或者抛光的铜;或者

[0057]-多层结构,其部 分或者完全的包含从外向内的下面的层:不锈钢/铝/不锈钢或者甚至不锈钢/铝/铜/不锈钢,或者甚至铸铝碗,在外端具有双层不锈钢的铝或者铝合金。

[0058] 最后,本发明还涉及一种在金属制品至少一个表面上制造陶瓷涂层方法,所述的方法包含下面的步骤:

[0059] i)可能的,对所述金属载体的表面进行表面处理,来改进在步骤iv)施用的溶胶-凝胶层的粘附性;

[0060] ii)制备溶胶-凝胶组合物,其具有:

[0061]-至少一种选自金属烷氧基化物的溶胶-凝胶前体,

[0062]-直径是0.01-50 μ m的颗粒,并且该颗粒材料的热导率等于或者高于10W.π 1. 1和容积密度最大是3.9g/cm3,和优选莫氏硬度等于或者高于9,和

[0063]-可能的(a)至少一种反应性或者非反应性硅油,和/或(b)至少一种用于改进成形涂层的机械性能的填料,优选氧化铝或者二氧化硅,和/或(C)至少一种颜料,

[0064] iii)通过引入水和催化剂、酸或碱来水解所述的溶胶-凝胶前体,随后通过部分缩合反应来获得溶胶-凝胶组合物SG ;

[0065] iv)在所述的表面上施涂至少一层的所述的在步骤iii)获得的溶胶-凝胶组合物SG ;

[0066] V)可能的在40_90°C的温度干燥所述的层;和

[0067] vi)在步骤iv)或者V)之后,在150°C _400°C的温度固化所述的涂覆制品。

[0068] 本发明的陶瓷涂层施用到其上的金属载体例如是前面定义的。

[0069] 为了改进该溶胶-凝胶层在金属载体上,特别是在铝或者不锈钢或者铸铁上的附着性,本领域技术人员可以有利的进行打算用于接受该溶胶-凝胶层的金属载体表面的表面处理(i)。这样的表面处理可以例如由化学处理(例如通过化学蚀刻)或者机械处理(例如通过刷涂或者喷砂)或者甚至这些处理的组合来组成。这种表面处理可以有利的随后是可能的脱脂和/或除尘。

[0070] 关于制备溶胶-凝胶组合物的步骤ii),后者主要包含具有特定理化性能(热导率等于或者高于low.π 1.K—1和容积密度最大3.9g/cm3)的颗粒材料,其例如定义如上,并且至少一种溶胶-凝胶前体选自金属烷氧基化物。

[0071] 作为溶胶-凝胶前体,优选使用选自下面的金属烷氧基化物:

[0072]-具有通SM1(OR1)n的前体,

[0073]-具有通SM2(OR2) (n_DR2’ 的前体,和

[0074]-具有通式M3 (OR3) (n_2)R3’ 2的前体,并且:

[0075] Rp R2、R3 或 R3’ 表示 C1-C4 烷基,

[0076] R2’表示C1-C4烷基或者苯基,η是对应于金属M1' M2或M3的最大化学价的整数,

[0077] M^M2 或者 M3 表示选自 S1、B、Zr、T1、Al、V 的金属。

[0078] 该金属烷氧基化物因此可以有利的选自例如烷氧基硅烷,招酸盐,钦酸盐,错酸盐,钒酸盐,硼酸盐和它们的组合。

[0079] 优选使用烷氧基硅烷作为溶胶-凝胶前体。

[0080] 作为本发明的烷氧基硅烷,可以具体提及甲基三甲氧基硅烷(MTMS),四乙氧基硅烷(TEOS),甲基三乙氧基硅烷(MTES),二甲基二甲氧基硅烷和它们的组合。

[0081] 优选将使用MTES和/或TEOS烷氧基硅烷,因为它们具有不含甲氧基的优点。实际上,甲氧基的水解导致在溶胶-凝胶配料中形成了甲醇,其,给定它的毒性等级,在使用过程中需要采取额外的仔细。相反,乙氧基的水解仅仅产生乙醇,其具有更有利的等级和因此对于溶胶-凝胶涂层不太苛刻的使用要求。

[0082] 步骤(i)所制备的溶胶-凝胶组合物可以进一步有利的包含至少一种反应性或者非反应性的硅油,和/或至少一种用于改进待形成的涂层的机械性能的填料,和/或至少一种颜料,该硅油、用于改进待形成的涂层的机械性能的填料、和颜料也例如是前面所定义的。

[0083] 关于水解溶胶-凝胶前体的步骤iii),作为催化剂,有利的使用选自乙酸、甲酸和盐酸的酸。

[0084] 关于将溶胶-凝胶组合物施用到载体表面上的步骤iv),后者可以有利的通过喷涂来进行。在步骤iv)施涂的溶胶-凝胶组合物SG的层的湿态厚度可以是4-200μπι(对应于干态厚度2-100 μ m),有利的10-140 μ m (对应于干态厚度5_70 μ m),和/或步骤(iv)可以重复,直到获得连续层,其在湿态的总厚度是20-240 μ m (对应于干态厚度10-120 μ m)。

[0085] 施涂溶胶-凝胶组合物的步骤iv)可以可能随后是在40°C -90°C的温度干燥的步骤,在制品最终固化vi)之前。

[0086] 此外,本发明的方法可以进一步包含在步骤iv)施涂溶胶-凝胶组合物(或者如果需要干燥V))和步骤Vi)固化所述制品之间,施涂连续或者不连续的装饰层的步骤,这个装饰层的施涂本身能够随后(或者不随后)是在小于90°c的温度干燥的步骤,在制品最终固化vi)之前。

[0087] 除非另有规定,除非另有规定,否则本申请组分的全部的百分比是以质量百分比 表示的。本发明在下面的实施例中进一步详细说明。

实施例

[0088] 实施例1:制备本发明的金刚石粉末基陶瓷涂层

[0089] 该陶瓷涂层是以双组份的组合物A和B来制备的。

[0090] 组合物A可以提供颜料化的添加剂,用于改进涂层的抗粘附品质(易于清洁)以及填料,其可以改进涂层的粘附性,并且依赖于它的最终方面。这个组合物A包含金刚石粉末。

[0091 ] 组合物B包含反应性硅烷,其可以形成涂层基质。

[0092] 工作稈序如下:

[0093] I/组合物A是通过连续引入(相对于所述的组合物A总重量的重量)下面的组分来制备:

[0094].40% 的胶体二氧化硅(即,Klebosol40Vl2);

[0095].15%的软化水,

[0096].10%的异丙醇(打算改进组合物A和B的相容性);

[0097].2%的非反应性娃油(S卩,Rhodorsi 147V50),可以改进涂层的抗粘附品质;

[0098].30%的黑色颜料(即FA1220);和

[0099].3%的平均直径12微米的金刚石粉末,相对于干燥膜的重量。

[0100] 2/组合物B是通过混合甲基三乙氧基硅烷与乙酸来制备的,目的是通过产生螯合来限制硅烷的反应性。酸含量是5重量%,相对于组合物B的总重量。如果需要提高所述混合物的寿命,则高含量是有利的。

[0101] 这两种组合物A和B可以以这种分离形式保持大于6个月。

[0102] 3/因此在混合器中,组合物A和B是以A/B为50/50的重量比混合的,来产生紧密混合物,并且使得水解反应成为可能。搅拌操作本身可以快速进行,但是必需将这种混合物在将它作为涂料施涂之前放置熟化至少24小时。

[0103] 该混合物的存储寿命是至少72小时。

[0104] 4/将该混合物在不锈钢格子40 μ m上过滤。

[0105] 5/将26直径盘形式的铝载体通过喷砂操作来机械处理,然后脱脂。

[0106] 6/将该混合物使用气枪喷涂到在步骤5所获得的所述载体的两面之一上,涂层厚度 30±3 μ m。

[0107] 通过增加层数,高到100或120 μ m的更大的厚度是可能的,每个层在施涂下一个之前干燥。

[0108] 7/将因此涂覆的片在220°C的温度在30分钟内软焙烤。

[0109] 实施例2:制备本发明的碳化硅SiC基陶瓷涂层

[0110] 该陶瓷涂层是以双组份的组合物A和B来制备的。

[0111] 组合物A可以提供颜料化的添加剂,用于改进涂层的抗粘附品质(易于清洁)以及填料,其可以改进涂层的粘附性,并且依赖于它的最终方面。组合物A包含SiC颗粒。组合物B包含反应性硅烷,其可以形成涂层基质。

[0112] 工作稈序如下:[0113] I/组合物A是通过连续引入(相对于所述的组合物A总重量的重量)下面的组分来制备:

[0114].40% 的胶体二氧化硅(即,Klebosol40V12);

[0115].15%的软化水,

[0116].10%的异丙醇(打算改进组合物A和B的相容性);

[0117].2%的非反应性娃油(即,Rhodorsi 147V50),可以改进涂层的抗粘附品质;

[0118].27%的黑色颜料(即FA1220);和

[0119].6%的平均直径5微米的碳化硅,相对于干燥膜的重量。

[0120] 2/组合物B是通过混合甲基三乙氧基硅烷与乙酸来制备的,目的是通过产生螯合来限制硅烷的反应性。

[0121] 酸含量是5重量%,相对于组合物B的总重量。如果需要提高所述混合物的寿命,则高含量是有利的。

[0122] 这两种组合物A和B可以以这种分离形式保持大于6个月。

[0123] 3/因此在混合器中,组合物A和B是以A/B为50/50的重量比混合的,来产生紧密混合物,并且使得水解反应成为可能。搅拌操作本身可以快速进行,但是必需将这种混合物在将它作为涂料施涂之前放置熟化至少24小时。

[0124] 该混合物的存储寿命是至少72小时。

[0125] 4/将该混合物在不锈钢格子40 μ m上过滤。

[0126] 5/将26直径盘形式的铝载体通过喷砂操作来机械处理,然后脱脂。

[0127] 6/将该混合物使用气枪喷涂到在步骤5所获得的所述载体的两面之一上,涂层厚度 30±3 μ m。

[0128] 通过增加层数,高到100或120 μ m的更大的厚度是可能的,每个层在施涂下一个之前干燥。

[0129] 7/将因此涂覆的片在220°C的温度在30分钟内软焙烤。

[0130] 实施例3:制备本发明的包含立方体氮化硼(CBN)颗粒的陶瓷涂层:

[0131] 该陶瓷涂层是以双组份的组合物A和B来制备的。

[0132] 组合物A可以提供颜料化的添加剂,用于改进涂层的抗粘附品质(易于清洁)以及填料,其可以改进涂层的粘附性,并且依赖于它的最终方面。组合物A包含CBN颗粒。组合物B包含反应性硅烷,其可以形成涂层基质。

[0133] 工作稈序如下:

[0134] I/组合物A是通过连续引入(相对于所述的组合物A总重量的重量)下面的组分来制备:

[0135].40% 的胶体二氧化硅(BP, Klebosol40V12);

[0136].15%的软化水,

[0137].10%的异丙醇(打算改进组合物A和B的相容性);

[0138].2%的非反应性娃油(S卩,Rhodorsi 147V50),可以改进涂层的抗粘附品质;

[0139].27%的黑色颜料(即FA1220);和

[0140].6%的平均直径2微米的立方体氮化硼,相对于干燥膜的重量。

[0141] 2/组合物B是通过混合甲基三乙氧基硅烷与乙酸来制备的,目的是通过产生螯合来限制硅烷的反应性。

[0142] 酸含量是5重量%,相对于组合物B的总重量。如果需要提高所述混合物的寿命,则高含量是有利的。

[0143] 这两种组合物A和B可以以这种分离形式保持大于6个月。

[0144] 3/因此在混合器中,组合物A和B是以A/B为50/50的重量比混合的,来产生紧密混合物,并且使得水解反应成为可能。搅拌操作本身可以快速进行,但是必需将这种混合物在将它作为涂料施涂之前放置熟化至少24小时。

[0145] 该混合物的存储寿命是至少72小时。

[0146] 4/将该混合物在不锈钢格子40 μ m上过滤。

[0147] 5/将26直径盘形式的铝载体通过喷砂操作来机械处理,然后脱脂。

[0148] 6/将该混合物使用气枪喷涂到在步骤5所获得的所述载体的两面之一上,涂层厚度 30±3 μ m。

[0149] 通过增加层数,高到100或120 μ m的更大的厚度是可能的,每个层在施涂下一个之前干燥。

[0150] 7/将因此涂覆的片在220°C的温度在30分钟内软焙烤。

[0151] 对比例4:制备非本发明的陶瓷涂层

[0152] I/组合物A是通过连续引入(相对于所述的组合物A总重量的重量)下面的组分来制备:

[0153].40% 的胶体二氧化硅(BP, Klebosol40V12);

[0154].15%的软化水,

[0155].10%的异丙醇;

[0156].2%的非反应性硅油(即,Rhodorsi 147V50);和

[0157].33% 的黑色颜料(即 FA1220)。

[0158] 2/组合物B是通过分别混合甲基三乙氧基硅烷与5重量%的乙酸来制备的,相对于组合物B的总重量。

[0159] 3/因此在混合器中,组合物A和B是以A/B为50/50的重量比混合的,将这种混合物在将它作为涂料施涂之前放置熟化至少24小时。

[0160] 4/将该混合物在不锈钢格子40 μ m上过滤。

[0161] 5/将26直径盘形式的铝载体通过喷砂操作来机械处理,然后脱脂。

[0162] 6/将该混合物使用气枪喷涂到在步骤5所获得的所述载体的两面之一上,涂层厚度 30±3 μ m。

[0163] 7/将因此涂覆的片在220°C的温度在30分钟内软焙烤。

[0164] 测丨试

[0165] 耐刮擦性评价

[0166] 测试说明:使用50微米直径的金刚石尖,通过将所施加的力从O到4牛顿增加,来将累进的负荷施加到实施例1和对比例2的涂层上。然后通过光学显微镜观察刮擦的痕迹。涂层的保持的分层值对应于所观察的从膜到金属的清除的力。对于全部的测试,将负荷增加率参数和尖端行进速度保持恒定。每个实施例1-4的耐刮擦性测试结果在下表I中给出:[0167]表1

[0168]

Figure CN103785601AD00131

[0169] 每个实施例1-3与实施例4的比较表明,归因于这些填料的硬度,在耐刮擦性测试结果中观察到15-20%的增加。

[0170] 涂层内热传导的评价

[0171] 测试说明:温度差是当制品汰到接近于它的运行温度(即,180°C)的温度时,在载体中心,使用热照相机在煤气炉上的26cm直径盘的最热点和最冷点之间测量的。每个实施例1-4的热传导评价测试的结果在下表2中给出:

[0172]表 2

[0173]

Figure CN103785601AD00132

[0174] 每个实施例1-3与实施例4的比较表明,获得了具有明显改进的涂层的厨房用具应用,而在具有良好热流的制品上无“热点”。结果,优化了能量效率,并且降低了食物降解的风险。

Claims (26)

1.一种陶瓷涂层,其打算施用到金属载体,并且处于厚度2-100 μ m的至少连续膜的形式,这个涂层包含基质,其包括至少金属聚烷氧化物和其中分散的直径是0.01-50 μ m的颗粒,所述颗粒的热导率等于或者高于10W.πM-1.K—1和容积密度最大是3.9g/cm3。
2.根据权利要求1的涂层,其中所述颗粒的构成材料的莫氏硬度等于或者高于9。
3.根据权利要求1和2任一项的涂层,其中该基质进一步包含至少反应性或者非反应性硅油。
4.根据权利要求1-3任一项的涂层,其中该金属聚烷氧基化物选自聚烷氧基硅烷、铝酸盐、钛酸盐、锆酸盐、钒酸盐、硼酸盐以及它们的组合,所述的金属聚烷氧基化物能够进一步包含至少一种非官能化烷基。
5.根据权利要求1-4任一项的涂层,其中该连续膜的厚度是5-70 μ m。
6.根据权利要求1-5任一项的涂层,其中所述的颗粒的直径是0.05-20 μ m,有利的是0.1-5 μ m,和甚至更佳的是0.5-3 μ m。
7.根据前述任一项权利要求的涂层,其中分散在基质中的颗粒选自金刚石颗粒;立方体氮化硼颗粒或CBN ;金刚石类碳类型颗粒或者DLC,碳化硅颗粒,碳化硼颗粒,氮化铝颗粒,氮化硅颗粒和它们的组合。
8.根据权利要求1-7任一项的涂层,其中该分散的颗粒占所述涂层的0.5-8重量%,有利的是涂层总重量的2-4重量%。
9.根据权利要求1-8 任一项的涂层,其中该硅油占所述的涂层的0.01-2重量%,有利的占涂层总重量的0.3-2重量%。
10.根据权利要求1-9任一项的涂层,其中该硅油在20°C的动态粘度是0.02-0.05Pa.So
11.根据权利要求1-10任一项的涂层,其中该硅油是选自下面的反应性油:氯化的油、氨基油、(甲基)丙烯酸酯化的油、羟基化的油和酸酐、氢化物乙烯基封端的油。
12.根据权利要求1-11任一项的涂层,其中该基质进一步包含至少一种构造填料和/或至少一种颜料。
13.根据权利要求12的涂层,其中该颜料选自包覆的或者未包覆的云母、二氧化钛、铜-络-猛、铜_络、络_铺-钦、锡_锋-钦混合的氧化物、尖晶石、招娃酸盐、铁氧化物、炭黑、聚酰亚胺红、薄片、干涉颜料、热变色颜料、磁性或可磁化的颜料、钴盐、钛酸镍和它们的组合。
14.根据权利要求12的涂层,其中该构造填料选自: (i)金属氧化物例如氧化铝、氧化锌、氧化铜、氧化铁, (ii) 二氧化硅, (iii)氧化锆, (iv)云母, (V)粘土例如蒙脱石、海泡石、土石膏、高岭石和锂皂石, (vi)氧化锌, (vii)石英,和 (viii)磷酸错, 这些填料处于粉末或者胶体悬浮液的形式。
15.根据权利要求14的涂层,其中该构造填料是氧化铝或者二氧化硅的粉末或者胶体悬浮液。
16.一种制品,其包含至少一层的例如根据权利要求1-15任一项所定义的涂层。
17.根据权利要求16的制品,其包含至少两层的根据权利要求1-15任一项所定义的涂层,所述层的总厚度是10-120 μ m。
18.根据权利要求16和17任一项的制品,其是厨房用具制品,或者铁底板,或者头发平滑化熨烫板或者甚至家用器具的盖子。
19.根据权利要求18的制品,其是包含金属载体的厨房用具制品,该金属载体具有能够接收食物的内侧和打算朝着热源排列的外侧,和其中所述的涂层施用到至少一个的所述的内侧和外侧上。
20.根据权利要求16-19任一项的制品,其中该载体是: -单层结构,为阳极化铝或者不是,或者是抛光的、刷涂过的或者微珠化的、喷砂的或者化学处理的铝或者铸铝,或者抛光的、刷涂过的或者微珠化的不锈钢、或者铸铁,或者敲打过的或者抛光的铜;或者 -多层结构,其部分或者完全的包含从外向内的下面的层:不锈钢/铝/不锈钢或者甚至不锈钢/铝/铜/不锈钢,或者甚至铸铝碗,在外端具有双层不锈钢的铝或者铝合金。
21.一种在金属制品至少一个表面上制造陶瓷涂层方法,所述的方法包含下面的步骤: i)可能的,对所述的表面进行表面处理,来改进在步骤iv)施用的溶胶-凝胶层的粘附性; ϋ)制备溶胶-凝胶组合物,其具有: -至少一种选自金属烷氧基化物的溶胶-凝胶前体, -至少直径是0.01-50 μ m的颗粒,并且该颗粒材料的热导率等于或者高于10W.π1.1和容积密度最大是3.9g/cm3,和优选莫氏硬度等于或者高于9,和 -可能的(a)至少一种反应性或者非反应性硅油,和/或(b)至少一种构造填料和/或(c)至少一种颜料, iii)通过引入水和催化剂、酸或碱来水解所述的溶胶-凝胶前体,随后通过部分缩合反应来获得溶胶-凝胶组合物SG ; iv)在所述的表面上施涂至少一层的所述的在步骤iii)获得的溶胶-凝胶组合物SG ; V)可能的在40-90°C的温度干燥所述的层;和 vi)在步骤iv)或者V)之后,在150°C _400°C的温度固化所述的涂覆制品。
22.根据权利要求21的方法,其中所述`的催化剂是选自乙酸、甲酸和盐酸的酸。
23.根据权利要求21和22任一项的方法,其中该填料是氧化铝或者二氧化硅的粉末或者胶体悬浮液。
24.根据权利要求21-23任一项的方法,其中将步骤(iii)所形成的至少一层溶胶-凝胶组合物SG施涂到金属制品上的iv)是在对所述的金属制品进行了可能的脱脂和/或除尘之后通过喷涂来进行的。
25.根据权利要求21-24任一项的方法,其中在步骤iv)施涂的溶胶-凝胶组合物SG层的湿态厚度是4-200 μ m,有利的是10-140 μ m和/或其中重复步骤(iv),直到获得连续的层,它的湿态总厚度是20-240 μ m。
26.根据权利要求21-25任一项的方法,其进一步包含在施涂溶胶-凝胶组合物的步骤iv)或者如果需要,在干燥V)和固化制品的步骤vi)之间,施涂连续或者不连续的装饰层的步骤 ,这个施涂装饰层的步骤之后可以是在小于90°C的温度干燥前述最终固化的制品vi)的步骤。
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