CN108085677A - 一种涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种涂层及其制备方法。该涂层由冷喷涂工艺制成，涂层的粗糙度Ra为3‑12微米。上述涂层的制备方法，包括以下步骤：将金属粉末在工作气体的作用下通过冷喷工艺涂喷涂在待喷涂结构的表面。本发明还提供一种锅体，包括锅本体和上述涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。本发明还提供一种烹饪器具，包括电磁感应线圈和上述锅体。本发明所述的涂层及具有该涂层的锅体、烹饪器具具有致密性好、不易脱落、性能稳定、可批量稳定应用、涂层结合力好、加热效果好等优点。
Description
技术领域
本发明属于烹饪器具技术领域，尤其涉及一种涂层及其制备方法。
背景技术
目前，锅具在进行喷涂时，一般采用热喷涂工艺来制备涂层。以IH导磁内锅为例，现有IH导磁内锅大部分使用复合材料制作的内锅，这种内锅成本较高。也有很多人研究一种用热喷涂工艺制成的导磁内锅，可降低成本，但其导磁层存在粗糙度不良、易脱落，电磁参数差,加热功率小等缺陷难以批量稳定应用。
IH为Induction Heating的简写，指利用了电磁诱导引起的两次电流(旋涡电流)通过被加热材料时发生的焦耳热量。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种涂层及其制备方法，具有致密性好、不易脱落、性能稳定、可批量稳定应用、涂层结合力好、IH加热效果好等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种涂层，所述涂层由冷喷涂工艺制成，涂层的粗糙度Ra为3-12微米。
冷喷涂(CS：Cold Spray)，又称为气体动力喷涂技术，是指当具有一定塑性的高速固态粒子与基体碰撞后，经过强烈的塑性变形而发生沉积形成涂层的方法。通常条件下，一般的概念是当固态粒子碰撞到某种基体后将产生固态粒子对基体的冲蚀作用。
本发明的有益效果是：
采用冷喷涂工艺制备的涂层，具有以下优点：
(1)在冷喷涂时，喷涂粒子不需要熔化，并且发生相变、氧化、分解甚至晶粒长大的驱动力都较小，有利于涂层的成功制备。
(2)对基体热影响小，界面热应力相对较低，有利于提高界面结合力甚至可以根据具体使用需求获得超厚或超薄涂层。
(3)能耗较少，利于环保。
(4)制得的涂层具有涂层致密性好等优点，可以避免在使用过程中基材与涂层发生脱落。
(5)耐磨性能好。
(6)抗菌性能好。
在此范围的涂层具有致密性好、不易脱落、性能稳定、可批量稳定应用等优点。如果粗糙度过小或过大，容易导致涂层结合力差，易脱落、IH加热效果差问题。
本发明的涂层可以可以选择不同的金属粉末来赋予涂层不同的性能，例如：选择导磁性能的金属(例如：铁粉、不锈钢粉末或铜粉等)来赋予涂层的导磁性能，选择耐磨性能的金属(例如：不锈钢粉末、铝粉等，不锈钢粉末可以为不锈钢304和不锈钢306等)来赋予涂层的耐磨性能，选择具有抗菌性能的金属(例如：银等)来赋予涂层的抗菌性能，也可以在同一锅具上设置多层冷喷涂工艺制成的涂层。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述涂层的粗糙度Ra为5-10μm。
采取上述方案的有益效果为：可以进一步提高性能。
进一步，所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。优选地，所述涂层的厚度为0.229-0.233mm。
采用上述方案的有益效果是：合适的涂层厚度有利于提高涂层的结合强度及性能；如果厚度过大，容易导致涂层结合强度偏低问题；如果厚度过小，容易导致性能不好等问题。
进一步，所述涂层为将金属粉末在工作气体的作用下通过冷喷工艺涂喷涂在待喷涂结构的表面后形成的涂层。
进一步，所述金属粉末选自铁粉、不锈钢粉末、铜粉、铝粉和银粉中的一种或几种的混合。即涂层的材质为铁、不锈钢、铜、铝和银中的一种或几种的混合。
所述不锈钢粉末包括430不锈钢粉末、410不锈钢粉末、409不锈钢粉末、439不锈钢粉末、304不锈钢粉末、306不锈钢粉末以及其他类型的不锈钢粉末。
采用上述方案的有益效果是：采用铁粉、430不锈钢粉末、410不锈钢粉末、409不锈钢粉末、439不锈钢粉末、铜粉有利于增加涂层的IH导磁性能。采用铝粉、304不锈钢粉末、306不锈钢粉末有利于增加耐磨性能。采用银粉有利于增加抗菌性能。
进一步，所述金属粉末的粒度为1-50微米。
进一步，所述金属粉末的粒度为20-30μm。
采用上述方案的有益效果是：采用上述的粒度有利于获得致密的涂层，如果粒度过小，粉末颗粒容易熔化粘结；如果粒度过大，颗粒塑性变形小，膜层孔隙率高。
进一步，所述工作气体选自氮气、氦气中的一种或两种混合。
一种上述涂层的制备方法，包括以下步骤：将金属粉末在工作气体的作用下通过冷喷工艺涂喷涂在待喷涂结构的表面。
采用上述方案的有益效果是：在冷喷涂时，喷涂粒子不需要熔化，并且发生相变、氧化、分解甚至晶粒长大的驱动力都较小，有利于涂层的成功制备。对基体热影响小，界面热应力相对较低，有利于提高界面结合力甚至可以根据具体使用需求获得超厚或超薄涂层。能耗较少，利于环保。制得的涂层具有涂层致密性好、性能稳定等优点，可以避免在使用过程中基材与涂层发生脱落。
进一步所述金属粉末选自铁粉、不锈钢粉末、铜粉、铝粉和银粉中的一种或几种的混合。
所述不锈钢粉末包括430不锈钢粉末、410不锈钢粉末、409不锈钢粉末、439不锈钢粉末、304不锈钢粉末、306不锈钢粉末以及其他类型的不锈钢粉末。
采用上述方案的有益效果是：采用铁粉、430不锈钢粉末、410不锈钢粉末、409不锈钢粉末、439不锈钢粉末、铜粉有利于增加涂层的IH导磁性能。采用铝粉、304不锈钢粉末、306不锈钢粉末有利于增加耐磨性能。采用银粉有利于增加抗菌性能。
进一步，所述金属粉末的粒度为1-50微米。优选地，所述金属粉末的粒度为20-30μm。
采用上述方案的有益效果是：采用上述的粒度有利于获得致密的涂层，如果粒度过小，粉末颗粒容易熔化粘结；如果粒度过大，颗粒塑性变形小，膜层孔隙率高。
进一步，所述金属粉末在工作气体的作用下的速度为620-700m/s。
采用上述方案的有益效果是：合适的金属粉末的喷涂速度有利于形成致密的涂层；如果速度过大，容易导致粒子反弹，沉积效率降低的问题，并且冷喷涂粒子速率很难再大幅度提高，如果速度过小容易导致涂层致密性差、结合力不足等问题。
进一步，所述金属粉末的送粉量为30-280g/min。
采用上述方案的有益效果是：合适的送粉量有利于保证合适的涂层致密性以及合适的涂层沉积效率，如果送粉量过低容易导致涂层沉积效率低，如果送粉量过高容易导致致密性差、结合力差等问题。
进一步，所述工作气体选自氮气、氦气中的一种或两种混合。
采用上述方案的有益效果是：采用上述气体有利于降低成本，同时避免上述气体与金属发生反应，避免影响涂料的性能。
进一步，工作气体的温度为400-850℃。
采用上述方案的有益效果是：
采用上述温度有利于获得较为致密的涂层，如果温度过高，会导致粒子熔化粘结在喷枪内或者堵住喷嘴，并且可能使粉末氧化进而影响涂层质量，从而影响喷涂。如果温度过低，不利于粒子的塑性变形，粒子之间的孔隙率会增加，夹杂也会增多。
进一步，工作气体的压力为2-5Mpa。
采用上述方案的有益效果是：
采用上述的压力有利于形成性能良好的涂层，压力在一定范围内可以提高喷涂粒子的速度而使得到的涂层结合强度高、使孔隙率降低、涂层致密性好，但是压力超过一定值之后，压力的提高对粒子的速率影响变得很小；如果喷涂压力过小，容易导致形成的涂层较为疏松，空隙较多且涂层与基体间结合较差的问题。
进一步，工作气体流量为3180-3300L/min。
采用上述方案的有益效果是：合适的工作气体流量有利于获得合适的沉积速率和防止金属被氧化，如果流量过低，容易导致沉积速率低，还有可能金属被氧化；如果流量过高，容易导致气压过大，从而会导致粉末反弹反而降低沉积速率，表面涂层粗糙。
进一步，冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。
采用上述方案的有益效果是：采取上述的速度有利于涂层均匀，如果速度过小或过大都容易导致涂层不均匀，厚度差异大问题。
进一步，喷涂距离为3-60mm。
采用上述方案的有益效果是：采用上述距离有利于获得合适的沉积速率，如果距离过大，容易导致沉积速率下降，如果距离过小容易导致粉末反弹从而导致沉积速率下降。
本发明提供一种锅体，包括锅本体和上述涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。
采用上述方案的有益效果是：上述锅体具有粗糙度好、不易脱落、性能稳定等优点。
进一步，所述锅本体的材质为铝、铝合金、不锈钢或陶瓷。
一种烹饪器具包括电磁感应线圈和上述锅体，所述电磁感应线圈与涂层相对设置。所述烹饪器具可以为但不限于锅具，所述锅具可以为但不限于电饭锅、电压力锅等。
采用上述方案的有益效果是：具有粗糙度好、不易脱落、性能稳定等优点。
进一步，所述电磁感应线圈往所述锅体的投影为投影区，所述投影区位于所述涂层内，且所述投影区的区域边缘距离所述涂层的边缘1mm以上。
采取上述方案的有益效果为：因为冷喷涂涂层的边缘通常都较为粗糙或者致密度不够，通过这样的设计，可以保证冷喷涂层的感应充分发热。
附图说明
图1为本发明冷喷系统结构示意图。
图2为本发明利用冷喷工艺制作锅体的工作示意图。
图3为本发明实施例1的试样3的表面粗糙度的检测结果图，包括图3A和图3B。
图4为本发明实施例1的试样3的截面的扫描电镜(SEM)图。
图5为本发明实施例1的结合强度测试结果，按表1-3工艺制作3个样品，其中标号1指的是试样1，标号2指的是试样2，标号3指的是试样3。
图6为本发明实施例1的试样1的孔隙率测量结果。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、高压气源、2、气体调节控制系统，3、送粉系统，4、喷枪系统，41、前气室，42、送粉口，43、高压气体入口，44、喷嘴，5、粉末回收系统，6、气体温度控制系统，7、射流，8、涂层，9、锅体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种涂层，所述涂层由冷喷涂工艺制成，涂层的粗糙度Ra为3-12微米。优选地，所述涂层的粗糙度Ra为5-10μm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。所述涂层的厚度为0.229-0.233mm。
一种上述涂层的制备方法，包括以下步骤：将金属粉末在工作气体的作用下通过冷喷工艺涂喷涂在待喷涂结构的表面。
所述金属粉末选自铁粉、不锈钢粉末、铜粉、铝粉和银粉中的一种或几种的混合。
所述金属粉末的粒度为1-50微米，优选地，所述金属粉末的粒度为20-30μm。所述金属粉末在工作气体的作用下的速度为620-700m/s。
所述工作气体选自氮气、氦气中的一种或两种混合。工作气体的温度为400-850℃。工作气体的压力为2-5Mpa。工作气体流量为3180-3300L/min。所述送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。
在进行冷喷涂工艺时，可以采用冷喷涂系统。如图1所示，冷喷涂系统包括：高压气源1、气体调节控制系统2、送粉系统3、喷枪系统4、粉末回收系统5和气体温度控制系统6。所述高压气源1、气体调节控制系统2、送粉系统3、喷枪系统4和粉末回收系统5依次连接，在气体调节控制系统2和喷枪系统4之间还连接有气体温度控制系统6。
气体调节控制系统2用于调节工作气体用量和压力。送粉系统3用于将金属粉末往喷枪系统输送。喷枪系统4用于将加速后的金属粉末喷至锅体表面。气体温度控制系统6用于调节工作气体的温度。高压气源1中的气体，依次经气体调节控制系统2和送粉系统3，通过送粉系统3进入到喷枪系统内，在喷枪系统内工作气体与金属粉末混合后从喷枪系统的喷嘴喷出，成射流，在锅体的表面形成涂层，多余的金属粉末通过粉末回收系统5进行回收。
如图2所示，喷枪系统4包括前气室41和喷嘴44，前气室41和喷嘴44的内部连通。前气室41设有送粉口42和高压气体入口43；送粉口42与送粉系统3的送粉管道出口连接用于通入金属粉末，高压气体入口43用于通入工作气体。金属粉末在送粉管道出口处被工作气体加速到金属粒子的临界速度，经喷嘴44从喷嘴44的出口喷出，形成射流7，射流7在锅体9的锅本体的表面形成涂层8。
一种锅体，包括锅本体和上述涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。所述锅本体的材质为铝、铝合金、不锈钢或陶瓷。
在锅体进行制备时，可以预先对锅本体表面进行预处理，例如：清洁、喷砂、脱脂、去油污处理等。
一种烹饪器具，包括电磁感应线圈和上述锅体，所述电磁感应线圈与所述涂层相对设置。烹饪器具包括但不限于锅具。
进一步，所述电磁感应线圈往所述锅体的投影为投影区，所述投影区位于所述涂层内，且所述投影区的区域边缘距离所述涂层的边缘1mm以上，保证冷喷涂层的感应充分发热。
本发明的方法可以用于导磁性能内锅的制备。制备时，采用冷喷涂系统，将压缩空气加速导磁金属粉末到临界速度，经喷嘴喷出，导磁金属粉末直击到锅体外表面后发生物理形变。导磁金属粉末撞扁在锅体外表面并牢固附着，形成一层致密性很好的导磁层，从而使锅具有导磁性能。
本发明提供的冷喷涂工艺制成的导磁内锅，其具有成本低，导磁层粗糙度好，不易脱落，电磁参数稳定，加热功率大、耐磨性能好、抗菌性能好等优点。
下面通过一些具体的实施例来进行具体介绍。
实施例1
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为铁粉，金属粉末的粒度为1-50微米。所述金属粉末的速度为620-640m/s。
工作气体选自氮气、氦气中的一种或两种混合。工作气体的加热温度为400-800℃。工作气体的压力为2-4Mpa。工作气体流量为3200-3280L/min。送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。涂层表面粗糙度为5-12微米。
具体的实施例1a参数设置如表1所示，制得的样品命名为试样1。
表1
表格中，代表粗糙度Ra。
具体的实施例1b参数设置如表2所示，制得的样品命名为试样2。
表2
| 项目 | 工艺参数 |
| 喷涂粉末(粒度) | 铁粉(50μm) |
| 气体 | 氮气 |
| 气体加热温度 | 800℃ |
| 压力 | 4Mpa |
| 气体流量 | 3280L/min |
| 送粉量 | 280g/min |
| 喷枪移动速度 | 600mm/s |
| 喷涂距离 | 60mm |
| 粉末粒子速度 | 640m/s |
| 涂层厚度 | 0.6mm |
| 涂层表面粗糙度 | 12μm |
具体的实施例1c参数设置如表3所示，制得样品命名为试样3。
表3
| 项目 | 工艺参数 |
| 喷涂粉末(粒度) | 铁粉(25μm) |
| 气体 | 氮气 |
| 气体加热温度 | 600℃ |
| 压力 | 3Mpa |
| 气体流量 | 3240L/min |
| 送粉量 | 150g/min |
| 喷枪移动速度 | 400mm/s |
| 喷涂距离 | 40mm |
| 粉末粒子速度 | 630m/s |
| 涂层厚度 | 0.2mm |
| 涂层表面粗糙度 | 10μm |
实施例2
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为不锈钢430粉末，金属粉末的粒度为1-50微米。所述金属粉末的速度为620-640m/s。
工作气体为氦气。工作气体的加热温度为450-850℃。工作气体的压力为2-5Mpa。工作气体流量为3200-3300L/min。送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。涂层表面粗糙度为3-10微米。
具体的实施例2a参数设置如表4所示。
表4
| 项目 | 工艺参数 |
| 喷涂粉末(粒度) | 不锈钢430粉末(1μm) |
| 气体 | 氦气 |
| 气体加热温度 | 450℃ |
| 压力 | 2Mpa |
| 气体流量 | 3200L/min |
| 送粉量 | 30g/min |
| 喷枪移动速度 | 300mm/s |
| 喷涂距离 | 3mm |
| 粉末粒子速度 | 620m/s |
| 涂层厚度 | 0.1mm |
| 涂层表面粗糙度 | 3μm |
具体的实施例2b参数设置如表5所示。
表5
具体的实施例2c参数设置如表6所示。
表6
| 项目 | 工艺参数 |
| 喷涂粉末(粒度) | 不锈钢430粉末(20μm) |
| 气体 | 氦气 |
| 气体加热温度 | 650℃ |
| 压力 | 3Mpa |
| 气体流量 | 3250L/min |
| 送粉量 | 180g/min |
| 喷枪移动速度 | 500mm/s |
| 喷涂距离 | 40mm |
| 粉末粒子速度 | 630m/s |
| 涂层厚度 | 0.3mm |
| 涂层表面粗糙度 | 5μm |
实施例3
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为不锈钢439粉末，金属粉末的粒度为1-50微米。所述金属粉末的速度为620-640m/s。
工作气体为氮气和氦气的混合气体，氮气和氦气的体积比范围为10:3。工作气体的加热温度为400-850℃。工作气体的压力为2-5Mpa。工作气体流量为3180-3280L/min。送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。涂层表面粗糙度为3-10微米。
具体的实施例3a参数设置如表7所示。
表7
具体的实施例3b参数设置如表8所示。
表8
具体的实施例3c参数设置如表9所示。
表9
实施例4优选方案如下：
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为铁粉，金属粉末的粒度为20-30微米。所述金属粉末的速度为630m/s。
工作气体为氦气。工作气体的加热温度为850℃。工作气体的压力为4.5Mpa。工作气体流量为3250L/min。送粉量为200g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为500mm/s。喷涂距离为50mm。所述涂层的厚度为0.229-0.233mm。涂层表面粗糙度为5-10微米。
具体的实施例4a参数设置如表10所示。
表10
实施例4b
铁粉粒度为30微米，涂层厚度为0.233mm，涂层表面粗糙度为10微米。其余均与实施例4a相同。
实施例4c
铁粉粒度为25微米，涂层厚度为0.231mm，涂层表面粗糙度为8微米。其余均与实施例4a相同。
上述各实施例的性能检测数据如下。
图3为本发明实施例1的样品的表面粗糙度的检测结果，图3A的测粗糙度的轮廓图，详细数据见表11。图3以及表11中的参数如下：轮廓的平均算术偏差Ra为9.885微米，不平度平均高度Rz为70.469微米，Rt为96.341微米，Rsm为0.1866毫米，Rp为50.051微米，Rv为-46.291微米，Rmax为89.844微米，Rq为12.886微米，D为5.360微米，Lr为2.500毫米，Ln为12.500毫米。各参数的定义参照GB/T3505-2000。
表11
| Rmr(10％) | 0.57％ |
| Rmr(20％) | 1.33％ |
| Rmr(30％) | 5.22％ |
| Rmr(40％) | 17.94％ |
| Rmr(50％) | 42.94％ |
| Rmr(60％) | 74.9％ |
| Rmr(70％) | 91.78％ |
| Rmr(80％) | 97.90％ |
| Rmr(90％) | 99.51％ |
| Rmr(100％) | 100.00％ |
根据表11以及图3可以得出表面粗糙度Ra值为9.885微米。
图4为本发明实施例1的截面的扫描电镜(SEM)图。从图4可以看出同一涂层的厚度均在229.31-237.01μm之间，各个位置厚度差异不大，制备的涂层具有致密、均匀等优点。
对实施例1进行结合强度测试，结合强度测试的方法参照GB8642-88。
图5为本发明实施例1的结合强度测试结果，按表3工艺制作3个样品，其中标号1指的是试样1，标号2指的是试样2，标号3指的是试样3。表12为实施例1检测的断裂载荷和断裂强度。
表12
| 断裂载荷(N) | 断裂强度(Mpa) | |
| 1 | 21025.84690 | 41.49504 |
| 2 | 19927.91593 | 39.32825 |
| 3 | 22374.69107 | 44.15702 |
| 平均值 | 21109.48463 | 41.66010 |
| 最小值 | 19927.91593 | 39.32825 |
| 最大值 | 22374.69107 | 44.15702 |
| 标准方差 | 1225.52993 | 2.41861 |
表2的数据说明涂层平均断裂载荷为21109.48463N，断裂强度为41.66010Mpa，满足涂层可靠性要求。
图6为本发明实施例1的孔隙率测量结果。孔隙率的计算方法为：孔隙的面积与待测样品的面积的百分比。经检测，孔隙率为0.08％，说明涂层孔隙少、非常致密、致密性好。
冷喷内锅实际应用测试结果见表13。
表13
| 测试项目 | 试样1 | 试样2 | 试样3 | 复合锅标准 |
| 电感量Ls | 75.56uH | 73.21uH | 77.72uH | Ls＝75±5μH |
| 直流阻Rs | 2.53Ω | 2.65Ω | 2.51Ω | Rs＝2.5±0.3Ω |
| 功率(220V) | 1830w | 1810w | 1850w | 越大越好 |
以喷涂内锅作为对比例，热喷涂内锅采用电弧喷涂方法喷涂(也是目前现有技术能达到最好的实验结果)，对比试样1-3的制备方法的参数如下表所示。三个样品制备方法都使用以下的电喷涂参数，只是工艺控制精度的原因，三个样品最终稍微有点区别。
| 参数 | 标准 |
| 电压(V) | 20-30 |
| 电流(A) | 100-200 |
| 压缩空气压力(Mpa) | 0.5-0.6 |
| 喷涂距离(mm) | 150-350 |
| 膜厚(um) | 200-500 |
| 丝材 | 电工纯铁 |
| 送丝速度 | 1.0-2.0m/min |
| 时间(min) | 1-3min |
对比热喷内锅实际应用测试结果见表14。
表14
| 测试项目 | 对比试样1 | 对比试样2 | 对比试样3 | 复合锅标准 |
| 电感量Ls | 73.58uH | 72.24uH | 76.37uH | Ls＝75±5μH |
| 直流阻Rs | 2.87Ω | 2.49Ω | 2.31Ω | Rs＝2.5±0.3Ω |
| 功率(220V) | 1230w | 1210w | 1230w | 越大越好 |
表13和表14中的复合锅标准为申请人自己制定的企业标准，符合这个复合锅标准可以保证产品使用时电控部件的可靠性及加热效率。
结论：根据表13和表14的结果，冷喷内锅加热功率明显比热喷内锅功率大，解决大火力加热需求。其根本原因是涂层粗糙度Ra能控制在3-12μm范围内，保证了涂层结构均匀性及加热的电控参数和功率，当粗糙度控制在5-12μm之间，可以进一步提高涂层结构均匀性及加热的电控参数和功率。
发明人在进一步尝试了在其他数值范围的粗糙度，经过比较发现，当粗糙度Ra控制低于3微米时,涂层膜厚非常薄，无法成膜；当粗糙度Ra高于12微米时，涂层疏松，易脱落。
发明人又进一步尝试了其他材质的锅本体例如：304不锈钢或陶瓷等，进行上述的实验，也能得到类似的结论。
发明人又进一步将实施例2至实施例4的各样品进行了检测，也能得到类似的结论，具体数据见表15和表16。
表15各实施例检测的断裂载荷的平均值和断裂强度的平均值
表16
| 电感量Ls | 直流阻Rs | 功率(220V) | 孔隙率％ | |
| 实施例2的试样1 | 76.11 | 2.63 | 1845 | 0.1 |
| 实施例2的试样2 | 76.45 | 2.62 | 1850 | 0.9 |
| 实施例2的试样3 | 74.32 | 2.61 | 1850 | 0.8 |
| 实施例3的试样1 | 74.07 | 2.47 | 1820 | 0.7 |
| 实施例3的试样2 | 76.40 | 2.41 | 1835 | 0.8 |
| 实施例3的试样3 | 74.13 | 2.37 | 1820 | 0.7 |
| 实施例4的试样1 | 75.81 | 2.51 | 1865 | 0.05 |
| 实施例4的试样2 | 74.66 | 2.49 | 1860 | 0.06 |
| 实施例4的试样3 | 75.39 | 2.52 | 1870 | 0.05 |
综上所述，本发明提供的冷喷涂工艺制成的导磁内锅，成本低，导磁层粗糙度好、不易脱落，电磁参数稳定，加热功率大，可批量稳定应用。尤其实施例4所在的范围性能更好。
实施例5采用冷喷涂的方式制备耐磨性能的涂层
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为铝粉，金属粉末的粒度为1-50微米。所述金属粉末的速度为680-700m/s。
工作气体为氮气和氦气的混合气体，氮气和氦气的体积比范围为10:3。工作气体的加热温度为400-850℃。工作气体的压力为2-5Mpa。工作气体流量为3180-3300L/min。送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。涂层表面粗糙度为3-12微米。具体工艺参数见表17。
表17
| 项目 | 工艺参数 |
| 喷涂粉末(粒度) | 铝粉(1μm) |
| 气体 | 氮气 |
| 气体加热温度 | 400℃ |
| 压力 | 2Mpa |
| 气体流量 | 3200L/min |
| 送粉量 | 30g/min |
| 喷枪移动速度 | 300mm/s |
| 喷涂距离 | 3mm |
| 粉末粒子速度 | 680m/s |
| 涂层厚度 | 0.1mm |
| 涂层表面粗糙度 | 5μm |
此耐磨涂层为中间层，通常在具体使用时在耐磨涂层表面上加喷氟涂料不粘涂层，对比加喷耐磨涂层与不喷耐磨涂层测试结果，上述方法制备的锅体性能检测的结果为如下。耐磨性能为：8000次不露底(增加中间耐磨涂层)，3000次露底(不喷中间耐磨涂层)，孔隙率为0.1％。而采用热喷涂方式制备的铝涂层存在耐磨涂层孔隙率大、涂层不均匀问题。
采用304不锈钢粉作为冷喷涂时的金属粉末，采用表17中的参数以及方法进行制备锅体。耐磨性能为：9000次不露底(增加中间耐磨涂层)，孔隙率为0.1％。而采用热喷涂方式制备的304不锈钢涂层存在耐磨涂层孔隙率大、涂层不均匀问题。
采用316不锈钢粉作为冷喷涂时的金属粉末，采用表17中的参数以及方法进行制备锅体。耐磨性能为：10000次不露底(增加中间耐磨涂层)，孔隙率为0.1％。而采用热喷涂方式制备的316不锈钢涂层存在耐磨涂层孔隙率大、涂层不均匀等问题。
备注:
耐磨性测试方法：用洗洁精配置浓度为5％的洗涤水，3M(7447C)百洁布，负重2.5kgf，左右摆动为1个行程，每250个行程，更换百洁布，每250个行程检查涂层是否有露出基材(非填充型：以露出≥10条线条为终止试验；填充型：以片状脱落为终止试验)，记录涂层露出基材次数。
实施例6冷喷涂银来制备抗菌涂层
一种锅体，包括锅本体和涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。锅本体的材质为铝。
利用冷喷涂系统在锅本体上制备涂层，包括以下步骤：
金属粉末为银粉，金属粉末的粒度为1-50微米。所述金属粉末的速度为620-640m/s。
工作气体为氮气和氦气的混合气体，氮气和氦气的体积比范围为10:3。工作气体的加热温度为400-850℃。工作气体的压力为2-5Mpa。工作气体流量为3180-3300L/min。送粉量为30-280g/min。冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。喷涂距离为3-60mm。所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。涂层表面粗糙度为3-12微米。
表18
上述方法制备的锅体性能检测的结果为如下。涂层的抗菌效率为99.80-99.70％，孔隙率为0.1％。而采用热喷涂方式制备的具有银涂层的锅体的抗菌性能为99.40-99.20％，孔隙率为3％。通过上述数据可以说明，采用冷喷涂制备的具有银涂层的锅体具有抗菌层均匀，抗菌效果好等优点。
冷喷抗菌性能如表19所示。
表19
热喷抗菌性能如表20所示。
表20
根据实施例5和实施例6的结果，可以说明，通过冷喷涂不同的金属，可以赋予锅体不同的性能，例如：耐磨性能、抗菌性能等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种涂层，其特征在于，所述涂层由冷喷涂工艺制成，涂层的粗糙度Ra为3-12微米。
2.根据权利要求1所述一种涂层，其特征在于，所述涂层的粗糙度Ra为5-10μm。
3.根据权利要求1或2所述一种涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为0.1-0.6mm。
4.根据权利要求3所述一种涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为0.229-0.233mm。
5.一种权利要求1-4任一项所述涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属粉末在工作气体的作用下通过冷喷工艺涂喷涂在待喷涂结构的表面。
6.根据权利要求5所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述金属粉末选自铁粉、不锈钢粉末、铜粉、铝粉和银粉中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求5所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述金属粉末的粒度为1-50微米。
8.根据权利要求7所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述金属粉末的粒度为20-30μm。
9.根据权利要求5所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述金属粉末的在工作气体的作用下的速度为620-700m/s。
10.根据权利要求5所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述金属粉末的送粉量为30-280g/min。
11.根据权利要求5所述一种涂层的制备方法，其特征在于，所述工作气体选自氮气、氦气中的一种或两种混合。
12.根据权利要求5-11任一项所述一种涂层的制备方法，其特征在于，工作气体的温度为400-850℃。
13.根据权利要求5-11任一项所述一种涂层的制备方法，其特征在于，工作气体的压力为2-5Mpa。
14.根据权利要求5-11任一项所述一种涂层的制备方法，其特征在于，工作气体流量为3180-3300L/min。
15.根据权利要求5-11任一项所述一种涂层的制备方法，其特征在于，冷喷涂时，喷枪移动速度为300-600mm/s。
16.根据权利要求5-11任一项所述一种涂层的制备方法，其特征在于，喷涂距离为3-60mm。
17.一种锅体，其特征在于，包括锅本体和权利要求1-4任一项所述涂层，所述涂层设置在锅本体的表面。
18.根据权利要求17所述锅体，其特征在于，所述锅本体的材质为铝、铝合金、不锈钢或陶瓷。
19.一种烹饪器具，其特征在于，包括电磁感应线圈和权利要求17或18所述锅体，所述电磁感应线圈与所述涂层相对设置。
20.根据权利要求19所述的烹饪器具，其特征在于，所述电磁感应线圈往所述锅体的投影为投影区，所述投影区位于所述涂层内，且所述投影区的区域边缘距离所述涂层的边缘1mm以上。
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