CN108309023B - 一种环保型的不粘锅表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型的不粘锅表面处理工艺，包括如下步骤：1）成型：成型微孔层：2）采用激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；3）在微孔层表面喷涂不粘涂层：所述不粘涂层填充在所述微孔结构内。本发明通过采用激光微孔成型技术在锅胚表面扫描形成致密、细长状的微孔结构，从而形成微孔层，不仅成倍的增加了锅胚的表面积，提升了锅胚表面的微观粗糙度，进而当不粘涂层直接喷涂在该微孔层表面时，涂料可填充到微孔结构进而极大的增加了不粘涂层和微孔层之间的接触面积，从而提升了不粘涂层附着力。

Description

一种环保型的不粘锅表面处理工艺

技术领域

本发明属于炊具制造技术领域，尤其是涉及一种环保型的不粘锅表面处理工艺。

背景技术

目前锅具行业的喷涂锅胚基本都是采用表面喷砂或抛丸处理工艺增加锅胚表面的粗糙度，以此提升表面不粘涂层的附着力。

喷砂和抛丸都是通过使锅胚表面发生形变来增加锅胚表面的粗糙度，图4为经喷砂处理后的不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层），图5为经抛丸处理后的不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层），从图4和图5中可以看出，锅胚表面虽然在形变的作用下产生了明显的凹部和凸部，但是如果将不粘涂层直接喷涂在锅胚表面时，不粘涂层和锅胚表面之间的附着力不足以保证涂层牢固的附着在锅胚表面，在硬物的撞击下涂层极易从锅胚表面脱落，所以在喷涂不粘涂层前都会在锅胚表面先喷涂一层底油或中油来提升不粘涂层的附着力，然而这不仅增加了生产成本，还不够环保。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种不粘涂层附着力强、环保的环保型的不粘锅表面处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种环保型的不粘锅表面处理工艺，包括如下步骤：

1）成型：

2）成型微孔层：采用激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；

3）在微孔层表面喷涂不粘涂层：所述不粘涂层填充在所述微孔结构内。

本发明通过采用激光微孔成型技术在锅胚表面扫描形成微孔结构来成型微孔层，不仅成倍的增加了锅胚的表面积，提升了锅胚表面的微观粗糙度，进而当不粘涂层直接喷涂在该微孔层表面时，涂料可填充到微孔结构进而极大的增加了不粘涂层和微孔层之间的接触面积，从而提升了不粘涂层附着力，延长了涂层的耐久性；

具体的，本发明由于采用激光器，使得在锅胚表面能够打出微孔结构，这些微孔结构能够实现很小的口径和较长的孔深，这些细长结构的微孔，能够以极其密集的状态分布在锅胚表面上；当不粘涂料喷涂在锅胚表面时，很大一部分的涂料会流入微孔内，故而填充在这些密集分布的微孔内的涂层能够像触须或者树根一样牢固地抓附在微孔的内壁上，使得整个不沾涂层的附着力大大提升；而且无需再另外喷涂底油或中油来提升不粘涂层和锅体之间的附着力，不粘涂层可直接喷涂在锅胚表面，不仅节约了生产成本，简化了工艺步骤，更加环保节能；

另外我们可以通过预先控制激光的运行轨迹就可控制微孔结构的排列方式和形状，与传统抛丸或吹沙工艺形成的粗糙表面相比，我们能够合理排布微孔的形状、数量和间距；比如将微孔结构设计成蜂窝状或者圆形矩阵状分布在锅胚表面上，这种有序排布的微孔结构，在极大地增加锅胚表面积的同时还能保证锅胚表面具有较强的强度，进而有效防止了微孔层发生变形，进一步提高了不沾涂层附着力；

再者，锅胚表面被激光照射区域会发生快速局部高温，微孔侧壁被快速加温后又快速冷却，相当于对微孔表面进行淬火处理；尤其是微孔结构的入口部分，与大气接触面积更大，进而其冷却速度更快，即该部位的淬火效果更好，其硬度更高，进一步提升了微孔层的整体稳定性，即使是密集排布了多个微孔，微孔层的整体强度不受影响，在后续使用过程中，涂层不会被撞击脱落，增强了不沾涂层的防刮性能，延长了不沾涂层的耐久性。

由于微孔的口径十分细小，类似于头发丝的直径，锅胚表面被激光照射区域发生快速局部高温，被熔融后蒸发形成所述的细长型微孔，故而锅胚表面（也就是微孔层表面）是平整的；而传统的喷砂或抛丸工艺由于是通过锅胚表面发生形变来形成凹部和凸部，其锅胚表面平整度差，存在明显的波峰和波谷，当喷涂涂料的时候，导致涂料的流动性差，造成不粘涂层厚度均匀性差；而本发明的锅胚表面平整，微孔均匀分布于表面的下方，涂料流动性好，能覆盖每一个微孔，形成的不粘涂层厚度更均匀，这些微孔内的涂料形成强有力的抓力。

进一步的，所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的孔深控制在0.05-0.15mm；孔深控制在0.05-0.15mm在保证微孔层具有较大强度的同时，保证微孔内的涂料能牢固的抓附在微孔表面，进而提高了不粘涂层的附着力。

进一步的，所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的入口孔径控制在80-85μm；微孔结构的入口孔径设置在80-85μm，在保证涂料能顺利的流入到微孔结构内的前提下，尽可能的缩小了微孔结构的入口孔径，进而相对的增加了锅胚表面所能够分布下微孔数量，当涂料填充到微孔结构内时，相当于增加了涂层下表面触须的数量，进而使得涂层能够更牢固的附着在锅胚表面上，另外由于微孔数量的增加，从而微孔结构内壁的数量也增加，进而进一步增强了锅胚内表面（即微孔层表面）的强度。

进一步的，所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的底部孔径控制在40-45μm；在保证微孔结构内的涂料对微孔结构内壁具有强力抓附力的同时，减小了涂料填充微孔结构的消耗量，进而减小了涂料的消耗，降低了生产成本。

进一步的，所述微孔结构内壁包括第一锥面内壁和第二锥面内壁；所述第一锥面内壁锥度为60°，所述第二锥面内壁锥度为5°；由于第一锥面内壁锥度为60°，该内壁坡度较小，进而便于在喷涂涂料时，涂料能够自动流入到微孔结构内，第二锥面内壁锥度为5°，该内壁较陡，进而可在保证微孔结构体积较小的情况下尽可能的增加孔深，从而使得微孔结构大致呈细长状，当涂料填充到该种形状的微孔结构内时，其能够牢固的抓附在微孔结构的内壁上，进而提高了涂层的附着力。

进一步的，所述激光由激光器产生，所述激光器的参数设置为：脉冲激光波长为980-1064nm；激光波长控制在该范围内，保证激光束具有较高的能量，从而可以使得锅胚表面被照射的区域能够发生快速局部高温，进而气化蒸发形成微孔结构，从而对微孔结构周围区域的锅胚热变形小，或者说周围锅胚基本不变形，从而保证了锅胚表面的平整性。

进一步的，所述激光器的参数设置为：功率为30-1000w，激光频率为10-200KHz，脉宽为2-200ns，扫描速度为12000mm/s；通过上述参数的设置，进而通过激光器产生的激光束能够在锅胚表面扫描出细长状的微孔结构，当涂层填充在该微孔结构内能够显著的提升锅胚和涂层之间的附着力。

进一步的，所述成型微孔层步骤具体为：首先采用三维软件对需要加工的锅胚进行数字化建模，采集锅胚的信息数据；然后将采集到的信息数据导入安装有所述激光器的ABB机器人系统，转化成激光扫描轨迹；最后采用1000W超快激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；通过上述步骤能够自由控制激光的扫描轨迹，进而使得激光能够在锅胚表面扫描出有序分布的微孔结构，从而利于增强锅胚的强度，延长使用寿命。

进一步的，所述成型微孔层步骤前还可对锅胚表面进行除油，具体的，所述除油步骤为：先用浓度为5% 的SCD 脱脂粉，于PH 值13，温度40 ～ 50℃下除油，除去表面的油污和氧化皮；水洗干净后再用浓度3～5%SCD 抛光剂，于室温下，PH 值2～3 进行中和，最后水洗干净后吹干；通过该步骤可除去锅体表面的油污和氧化皮。

进一步的，所述在微孔层表面喷涂不粘涂层的步骤具体为：先在微孔层表面喷涂经PTFE 涂料形成第一不粘涂层；然后再喷PTFE 涂料或苯基有机硅涂料形成第二不粘涂层；第一不粘涂层具有良好的不粘性、耐热性 、抗湿性、耐磨损性 、耐腐蚀性及抗脱落性；第二不粘涂层具有良好的不粘性、耐热性 、抗湿性、耐磨损性 、耐腐蚀性、 硬度、膜层润滑性、膜层耐腐蚀性及膜层结合力。

综上所述，本发明通过采用激光微孔成型技术在锅胚表面扫描形成致密、细长状的微孔结构，从而形成微孔层，不仅成倍的增加了锅胚的表面积，提升了锅胚表面的微观粗糙度，进而当不粘涂层直接喷涂在该微孔层表面时，涂料可填充到微孔结构进而极大的增加了不粘涂层和微孔层之间的接触面积，从而提升了不粘涂层附着力。

附图说明

图1为本发明的不粘锅剖面示意图。

图2为图1中A处放大图。

图3为本发明的不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层）。

图4为经喷砂处理后的不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层）。

图5为经抛丸处理后的不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层）。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

一种环保型的不粘锅表面处理工艺，包括如下步骤：

1）锅胚成型：2）成型微孔层：采用激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；3）在微孔层表面喷涂不粘涂层：所述不粘涂层填充在所述微孔结构内。本发明由于采用激光器，使得在锅胚表面能够打出微孔结构，这些微孔结构能够实现很小的口径和较长的孔深，这些细长结构的微孔，能够以极其密集的状态分布在锅胚表面上；当不粘涂料喷涂在锅胚表面时，很大一部分的涂料会流入微孔内，故而填充在这些密集分布的微孔内的涂层能够像触须或者树根一样牢固地抓附在微孔的内壁上，使得整个不沾涂层的附着力大大提升；而且无需再另外喷涂底油或中油来提升不粘涂层和锅体之间的附着力，不粘涂层可直接喷涂在锅胚表面，不仅节约了生产成本，简化了工艺步骤，更加环保节能。

进一步的，所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的孔深控制在0.05-0.15mm，所述微孔结构的入口孔径控制在80-85μm，所述微孔结构的底部孔径控制在40-45μm，本发明通过300多次实验结果得出，当微孔结构的孔深低于0.05mm时，微孔结构内的涂层对微孔结构内壁的抓附力较小，当微孔层表面的涂层被掀起时，微孔结构内的涂层易被从微孔结构内拉出，进而其无法使得微孔层表面的涂层牢固的附着在微孔层的表面，从而造成涂层易脱落的情况，而当孔深超过0.15mm时，由于孔深过深，进而影响到微孔层整体的强度，微孔层在硬物的撞击下极易发生变形，进而导致不粘涂层极易出现裂缝或凹陷，进而影响到锅体的正常使用，另外孔深较深，涂料填充微孔结构的消耗量过大，进而增加了生产成本；只有当孔深控制在0.05-0.15mm时，不仅保证微孔层具有较大强度，而且填充在微孔结构内的涂料能够像触须一样牢固的抓附在微孔表面，进而涂层不易被掀起，从而提高了不粘涂层的附着力。

微孔结构的入口孔径设置在80-85μm，使得微孔结构呈头发丝状密集的分布在锅胚表面上，进而填充在这些密集分布的微孔内的涂层能够像触须或者树根一样牢固地抓附在微孔的内壁上，使得整个不沾涂层的附着力大大提升；另外由于微孔结构入口孔径小，进而当锅胚表面被激光照射区域发生快速局部高温，被熔融后蒸发形成所述的微孔结构时，微孔结构入口部分内壁基本不变形，进而保证锅胚表面是平整的。

所述微孔结构的底部孔径控制在40-45μm；在保证微孔结构内的涂料对微孔结构内壁具有强力抓附力的同时，减小了涂料填充微孔结构的消耗量，进而减小了涂料的消耗，降低了生产成本。

进一步的，所述微孔结构内壁包括第一锥面内壁和第二锥面内壁；所述第一锥面内壁的一端和锅胚内表面相连接，所述第二锥面内壁的顶端和第一锥面内壁的底端连接，进一步的，所述第一锥面内壁锥度为60°，所述第二锥面内壁锥度为5°，由于第一锥面内壁锥度为60°，该内壁坡度较小，进而便于在喷涂涂料时，涂料能够自动流入到微孔结构内，第二锥面内壁锥度为5°，该内壁较陡，进而可在保证微孔结构体积较小的情况下尽可能的增加孔深，从而使得微孔结构大致呈细长状，当涂料填充到该中形状的微孔结构内时，其能够牢固的抓附在微孔结构的内壁上，进而提高了涂层的附着力。

进一步的，所述激光由激光器产生，所述激光器的参数设置为：脉冲激光波长为980-1064nm，功率为30-1000w，激光频率为10-200KHz，脉宽为2-200ns，扫描速度为12000mm/s，通过上述参数的设置，进而通过激光器产生的激光束能够在锅胚表面扫描出细长状的微孔结构，当涂层填充在该微孔结构内能够显著的提升锅胚和涂层之间的附着力，特别是激光波长控制在该范围内，保证激光束具有较高的能量，从而可以使得锅胚表面被照射的区域能够发生快速局部高温，进而气化蒸发形成微孔结构，从而对微孔结构周围区域的锅胚热变形小，或者说周围锅胚基本不变形，从而保证了锅胚表面的平整性。

进一步的，所述成型微孔层步骤具体为：首先采用三维软件对需要加工的锅胚进行数字化建模，采集锅胚的信息数据；然后将采集到的信息数据导入安装有所述激光器的ABB机器人系统，转化成激光扫描轨迹；最后采用1000W超快激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；具体的，所述三维软件、激光器及ABB机器人系统都为现有技术，在此不做赘述，对锅胚进行数字化建模采集锅胚的信息数据的方法和将采集到的信息数据导入到ABB机器人系统中形成激光的扫描轨迹的原理都为现有技术，在此不做赘述，所述超快激光为皮秒或飞秒激光，通过上述步骤能够自由控制激光的扫描轨迹，进而使得激光能够在锅胚表面扫描出有序分布的微孔结构，于本实施例中，所述的多个微孔结构呈蜂窝状均布在锅胚内表面，由于蜂窝状结构稳定，进而利于增强锅胚的强度，延长使用寿命。

进一步的，所述成型微孔层步骤前还可对锅胚表面进行除油，具体的，所述除油步骤为：先用浓度为5% 的SCD 脱脂粉，于PH 值13，温度40 ～ 50℃下除油，除去表面的油污和氧化皮；水洗干净后再用浓度3～5%SCD 抛光剂，于室温下，PH 值2～3 进行中和，最后水洗干净后吹干，通过该步骤可除去锅体表面的油污和氧化皮。

进一步的，所述在微孔层表面喷涂不粘涂层的步骤具体为：先在微孔层表面喷涂经PTFE 涂料，并在380 ～ 440℃的温度下烘烤10 分钟，形成厚度为30 ～ 65um 的第一不粘涂层；然后再喷PTFE 涂料或苯基有机硅涂料，并于380 ～ 440℃或250 ～300℃的温度下烘烤10 分钟，形成厚度为25 ～ 65um的第二不粘涂层；形成的第一不粘涂层具有良好的不粘性、耐热性 、抗湿性、耐磨损性 、耐腐蚀性及抗脱落性；形成的第二不粘涂层具有良好的不粘性、耐热性 、抗湿性、耐磨损性 、耐腐蚀性、 硬度、膜层润滑性、膜层耐腐蚀性及膜层结合力。

经本发明的工艺处理后的不粘锅结构如图1-2所示，微孔层2设在锅胚1的内表面，所述微孔层包括多个微孔结构，所述的多个微孔结构由激光在锅胚1表面扫描形成，所述不粘涂层3喷涂在微孔层的表面，并填充在所述的多个微孔内，具体的，与本实施例中，所述微孔层2中的微孔结构21的入口孔径为80μm ，孔深为0.1mm，底口孔径为40μm，所述微孔结构内壁包括第一锥面内壁211和第二锥面内壁212；所述第一锥面内壁211的一端和锅胚内表面相连接，所述第二锥面内壁212的顶端和第一锥面内壁211的底端连接，进一步的，所述第一锥面内壁锥度为60°，所述第二锥面内壁锥度为5°，于其他实施例中还可以是其他形状，比如圆锥形、棱锥形及立方体形等。

图3为本发明不粘锅局部剖面示意图（未示出不粘涂层），对比图3-5可知，本发明的微孔结构呈细长状并以极其密集的状态分布在锅胚表面上；当不粘涂料喷涂在锅胚表面时，很大一部分的涂料会流入微孔内，故而填充在这些密集分布的微孔内的涂层能够像触须或者树根一样牢固地抓附在微孔的内壁上，使得整个不沾涂层的附着力大大提升；而且无需再另外喷涂底油或中油来提升不粘涂层和锅体之间的附着力，不粘涂层可直接喷涂在锅胚表面；另外锅胚表面是平整度，微孔均匀分布于表面的下方，涂料流动性好，能覆盖每一个微孔，形成的不粘涂层厚度更均匀，这些微孔内的涂料形成强有力的抓力；而当涂料直接喷涂在经喷砂或抛丸处理后的锅胚表面时，不仅处在锅胚表面凹陷处的涂层无法像树根一样牢牢的抓附在锅胚表面上，且其锅胚表面平整度差，存在明显的波峰和波谷，当喷涂涂料的时候，导致涂料的流动性差，造成不粘涂层厚度均匀性差。

进一步的，所述不粘涂层包括由下至上依次分布的第一、第二不粘涂层组成，该第一不粘涂层通过在微孔层表面喷涂经PTFE 涂料形成，其厚度为30 ～ 65um ，所述第二不粘涂层通过在第一不粘涂层表面喷涂PTFE 涂料或苯基有机硅涂料形成，其厚度为25 ～65um。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种环保型的不粘锅表面处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：

锅胚成型：

成型微孔层：采用激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；

在微孔层表面喷涂不粘涂层：所述不粘涂层填充在所述微孔结构内；

所述微孔结构呈细长状并以极其密集的状态分布在锅胚表面上，所述锅胚表面平整，所述微孔结构均匀分布于所述锅胚表面的下方，形成所述微孔层；

所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的孔深控制在0.05-0.15mm；

所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的入口孔径控制在80-85μm；

所述成型微孔层的步骤中，所述微孔结构的底部孔径控制在40-45μm；

所述微孔结构内壁包括第一锥面内壁和第二锥面内壁；

所述第一锥面内壁锥度为60°，所述第二锥面内壁锥度为5°；

所述激光由激光器产生，所述激光器的参数设置为：脉冲激光波长为980-1064nm；

所述激光器的参数设置为：功率为30-1000w，激光频率为10-200KHz，脉宽为2-200ns，扫描速度为12000mm/s；

所述成型微孔层步骤具体为：首先采用三维软件对需要加工的锅胚进行数字化建模，采集锅胚的信息数据；然后将采集到的信息数据导入安装有所述激光器的ABB机器人系统，转化成激光扫描轨迹；最后采用1000W超快激光在锅胚表面扫描形成多个微孔结构，从而形成所述微孔层；

所述成型微孔层步骤前对锅胚表面进行除油；所述除油步骤为：先用浓度为5％的SCD脱脂粉，于PH值13，温度40～50℃下除油，除去表面的油污和氧化皮；水洗干净后再用浓度3～5％SCD抛光剂，于室温下，PH值2～3进行中和，最后水洗干净后吹干；

所述在微孔层表面喷涂不粘涂层的步骤具体为：先在微孔层表面喷涂经PTFE涂料，并在380～440℃的温度下烘烤10分钟，形成厚度为30～65um的第一不粘涂层；然后再喷PTFE涂料或苯基有机硅涂料，并于380～440℃或250～300℃的温度下烘烤10分钟，形成厚度为25～65um的第二不粘涂层。

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