CN108720620B - 不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备 - Google Patents

不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电热电器技术领域，公开了一种不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备，该方法包括：(1)将基体进行预处理；(2)将步骤(1)得到的基体表面进行预热处理；(3)采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层。本发明的不粘涂层具有表面硬度高、涂层结合力高、耐刮擦性能好、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点。

Description

不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备
技术领域
本发明涉及电热电器技术领域，具体涉及一种不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备。
背景技术
目前，在电饭煲行业，不粘涂层已成为影响电饭煲品质的关键因素，市场上中低端不粘涂层的种类分为PTFE、陶瓷不粘涂层，高端饭煲采用的PFA不粘涂层，PFA全名为全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，目前的制备方式为静电喷涂，该制备方法对样品的前处理要求较高，并且高温炉中的杂质灰尘容易对喷涂表面形成杂点缺陷，并且静电喷涂与空气压力喷涂类似，需喷涂底油后再喷粉，一些还需喷涂底油、中油后再制备粉末表面层，工序复杂。
目前，不粘涂层的喷涂均是采用压缩空气喷涂，这种涂层仅能通过分子间的吸引力从而导致结合力差。另外，这种喷涂的方法，膜层厚度只能实现20-60μm的厚度，太厚了导致膜层开裂、起泡、积油等缺点；太薄了，由于膜层硬度低，耐磨性较差，从而使用寿命短。因此，厂商若需进一步提高内锅不粘涂层寿命，就需要开发新涂料或者新的制备工艺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备，该不粘涂层具有表面硬度高、涂层结合力高、耐刮擦性能好、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种制备不粘涂层的方法，该方法包括：
(1)将基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面进行预热处理；
(3)采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层。
本发明第二方面提供了本发明所述方法制备得到的不粘涂层。
本发明第三方面提供了一种锅具，该锅具包括基体和形成在基体上的不粘涂层，所述不粘涂层包括金属和聚合物的混合层；优选为本发明所述的不粘涂层。
本发明第四方面提供了一种煮食设备，该煮食设备包括本发明所述的锅具。
传统的不粘涂层制备方法如空气压力喷涂、静电喷涂等对于涂层的制备有很多的缺点，如工序复杂，一般中低端不粘涂层分为两层喷涂，即工件前处理、底油喷涂、烘干处理、面油喷涂、烘干处理，高端的还需加上中间层油漆喷涂。此外，涂层的附着力、致密性、耐刮擦性能均较差，严重影响涂层的使用寿命。而本发明的方法中采用的喷涂工艺为冷喷涂工艺，在基体表面采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末进行不粘涂层的制备，冷喷涂技术为最新发展的涂层制备手段，其最大的优势为制备的涂层结合力高、致密性好，涂层厚度不限，相比其他喷涂手段，其对环境无害、无需高温处理、无危险气体和辐射，不需要中和有关化学侵蚀的污水；其相对于热喷涂技术最大的特点在于喷涂过程中粉末不会熔化。因而在本发明采用的方法中，混合粉末在喷涂过程中软化，以高速沉积在基体上，发生塑性变形，形成致密的膜层，并且采用冷喷涂工艺只需进行一次喷涂，不需要进行底油、中油制备，简化了工序，且涂层的各项性能均有较大幅度提高。
具体地，本发明的采用冷喷涂技术制备不粘涂层的方法中，在聚合物粉末(如PEEK粉末、PTFE粉末和PFA粉末中的至少一种)中加入纳米级的金属粉末(如Al、Ti、Cu、Fe和Ag中的至少一种)，能够提高聚合物粉末的沉积速率及结合力，同时加入的金属可在空气中被氧化成相应的氧化物进而被聚合物包覆，提高了膜层的硬度，从而提高了不粘涂层的耐刮擦性能。
本发明利用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末在基体表面喷涂一层不粘涂层，能够得到性能优异的不粘涂层，且得到的不粘涂层具有良好的疏水自清洁性、具有表面硬度高、涂层结合力高、耐刮擦性能好、涂层孔隙率低、使用寿命长、涂层厚度大(可为30-500μm)、耐酸性好(无白化、起泡等现象)、耐碱性好(无白化、起泡等现象)、耐盐性10-20周期(1周期为：5重量％盐水连续加热沸腾8h、80°持续保温16h)、煮饭耐久性好等优点。
附图说明
图1是本发明制备例1得到的改性PFA粉末的微观形貌图。
图2是现有PFA粉末的微观形貌图。
图3是本发明的锅具的结构示意图。
附图标记说明
1为不粘涂层，2为基体。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种制备不粘涂层的方法，该方法包括：
(1)将基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面进行预热处理；
(3)采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层。
本发明的方法中，基体可以为不锈钢基体、铝基体、铝合金基体、钛合金基体等金属基体或者多层(包括双层及三层以上)金属复合基体，基体的厚度可以为0.5-6mm。
本发明的方法中，步骤(1)的预处理的方法可以包括喷砂处理和脱脂处理，对于喷砂处理和脱脂处理的方法没有特别的限定，可以分别为本领域常用的各种方法。例如，喷砂处理的方法包括：采用60-150目的砂粒(如玻璃砂、棕钢砂、黑棕玉、白刚玉、金刚砂等)，控制喷气气流压力为0.2-0.9MPa，所得到的粗糙度约为Ra 2-8μm。在喷砂处理之后，需将基体内表面残留的细微粉末颗粒等除去，对于除去的方法没有特别的限定，可以用高压气流吹干净也可以通过水洗除去，此均为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。例如，脱脂处理的方法可以依次包括碱洗、酸洗、水洗和高温烘干(如200-450℃烘干10-15min)。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(2)中，将步骤(1)得到的基体表面预热至100-150℃。
本发明的方法中，优选情况下，金属为Al、Ti、Cu、Fe和Ag等单质金属中的至少一种。
优选地，所述金属粉末的粒径D50为2-200nm，进一步优选为10-100nm。
优选地，80％以上进一步优选90％以上的所述金属粉末的球形度为70-100％，进一步优选为90-99％。
优选地，所述金属粉末的流动性为10-30s/50g，进一步优选为10-20s/50g。
本发明的方法中，优选情况下，聚合物为PEEK粉末、PTFE粉末和PFA粉末中的至少一种。
优选地，80％以上进一步优选90％以上的所述聚合物粉末的球形度为70％-99％，进一步优选为90-99％。
优选地，所述聚合物粉末的粒径D50为5-200μm，进一步优选为20-100μm，更进一步优选为40-100μm，再进一步优选为45-60μm。
优选地，所述聚合物粉末的流动性为10-25s/50g，进一步优选为10-20s/50g。
优选地，所述聚合物粉末的纯度为90％-99.99％，进一步优选为99％-99.9％。
本发明的方法中，本领域技术人员应该理解的是，球形度为与颗粒相同体积的球体的表面积和该颗粒的表面积的比值，球的球形度等于1，其它凸体球形度小于1。80％以上的所述聚合物粉末的球形度为70％-99％，是指任意取样的聚合物粉末中，球形度为70％-99％的聚合物粉末的颗粒的数目或概率占该取样中全部聚合物粉末的颗粒的数目比例或概率比例为80％以上。
本发明的方法中，所述聚合物粉末为进行了特殊的流化改性处理得到的聚合物粉末，优选情况下，满足前述参数条件的聚合物粉末由包括以下步骤的方法制备得到：
(a)将普通聚合物粉末(如普通PEEK粉末、普通PTFE粉末和普通PFA粉末中的至少一种，可通过商购获得)、粘结剂、润滑剂和水混合，制备浆料；
(b)将浆料进行喷雾干燥处理。
优选地，步骤(a)中，以浆料的重量为基准，聚合物粉末的含量为30-60重量％，进一步优选为38-55重量％；粘结剂的含量为0.2-2重量％，进一步优选为0.2-0.5重量％；润滑剂的含量为0.5-3重量％，进一步优选为1-3重量％；水的含量为35-68重量％，进一步优选为42-60重量％。
优选地，步骤(a)中，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚氯乙烯和聚丙烯酸脂中的至少一种。
优选地，步骤(a)中，所述润滑剂为甘油、石蜡和石墨中的至少一种。
优选地，步骤(b)中，所述喷雾干燥处理的方式为气流雾化干燥，所述气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.3-0.6MPa，进一步优选为0.3-0.5MPa；雾化气流流量为1-4m3/h，进一步优选为1-3m3/h；进口温度为200-400℃，进一步优选为300-350℃；出风口温度为50-200℃，进一步优选为50-150℃。
本发明的方法中，优选情况下，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为2-50重量％。
优选地，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为20-40重量％。
优选地，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为3-10重量％，进一步优选为3-6重量％。
本领域技术人员应该理解的是，根据不同的需求，可以在聚合物粉末中加入不同用量和种类的金属粉末。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(3)中，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为空气和/或N2；喷涂距离为10-50mm，进一步优选为15-35mm；喷涂气流温度(气体加热温度)为200-500℃，进一步优选为330-380℃；喷涂压力为0.2-0.8MPa，进一步优选为0.3-0.4MPa；喷涂角度为60-90°，进一步优选为70-80°；送粉频率为15-25Hz，进一步优选为20-22Hz；送粉率为0.8-1.5L/min，进一步优选为1-1.2L/min；粉末的临界速率为100-200m/s，进一步优选为150-180m/s；喷涂厚度为30-500μm，进一步优选为50-300μm，更进一步优选为100-250μm。其中，冷喷涂处理可以采用超音速低压冷气动力喷涂系统进行，且在喷涂前将混合粉末进行烘干处理。
第二方面，本发明提供了上述方法制备得到的不粘涂层。
第三方面，如图3所示，本发明提供了一种锅具，该锅具包括基体2和形成在基体2上的不粘涂层1，所述不粘涂层1包括金属和聚合物的混合层。其中，该金属和聚合物的混合层为由金属粉末和聚合物粉末的混合粉末形成的涂层，即金属/聚合物涂层。
优选地，所述金属为Al、Ti、Cu、Fe和Ag中的至少一种。
优选地，所述聚合物为PEEK、PTFE和PFA中的至少一种。
优选地，所述不粘涂层中，以所述金属元素计，所述金属的含量为2-50重量％。
进一步优选地，所述不粘涂层中，以所述金属元素计，所述金属的含量为20-40重量％。
进一步优选地，所述不粘涂层中，以所述金属元素计，所述金属的含量为3-10重量％，更进一步优选为3-6重量％。
其中，基体可以为不锈钢基体、铝基体、铝合金基体、钛合金基体等金属基体或者多层(包括双层及三层以上)金属复合基体。其中，多层金属复合基体可以为不锈钢/铝基体、不锈钢/铜基体、不锈钢/铝/铜基体等。
优选地，基体的厚度为0.5-6mm。
优选地，所述不粘涂层的厚度为30-500μm，进一步优选为50-300μm，更进一步优选为100-300μm，再更进一步优选为100-250μm。
优选地，所述不粘涂层为本发明所述的不粘涂层。
第四方面，本发明提供了一种煮食设备，该煮食设备包括本发明所述的锅具。优选地，所述煮食设备为炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机、面包机、电饭煲、电压力锅或豆浆机。
以下将通过制备例和实施例对本发明进行详细描述。以下制备例和实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可商购获得，所用的各方法均为本领域的常用方法。
采用激光粒度分析仪(购自厦门科王电子有限公司，型号为KW510)测定粉末的粒径D50。
采用颗粒图像分析仪(购自珠海欧美克仪器有限公司，型号为PIP8.1)测定粉末颗粒的球形度。
根据GB1482-84采用霍尔流速计测定粉末的流动性。
采用自动旋光仪(购自爱拓中国，型号为AP-300)测定粉末的纯度。
普通PFA粉末购自大金氟涂料(上海)有限公司，粒径D50为15μm，95％的粉末的球形度为18％，流动性为78s/50g，纯度为94％。
普通PEEK粉末购自大金氟涂料(上海)有限公司，粒径D50为25μm，93％的粉末的球形度为19％，流动性为56s/50g，纯度为92％。
普通PTFE粉末购自大金氟涂料(上海)有限公司，粒径D50为28μm，96％的粉末的球形度为22％，流动性为64s/50g，纯度为95％。
聚乙烯醇购自上海福思春化工科技有限公司，型号为PVA1788。
聚氯乙烯购自上海纪宁实业有限公司，型号为K55-59。
聚丙烯酸脂购自常州春江化学有公司，型号为SL325。
铝粉末购自北京桑尧科技开发有限公司，粒径D50为22nm，95％的粉末的球形度为96％，流动性为13s/50g。
钛粉末购自北京桑尧科技开发有限公司，粒径D50为46nm，96％的粉末的球形度为92％，流动性为16s/50g。
铜粉末购自北京桑尧科技开发有限公司，粒径D50为55nm，95％的粉末的球形度为93％，流动性为17s/50g。
制备例1
(1)将47.6kg普通PFA粉末、0.4kg聚乙烯醇、2kg甘油和50kg水混合，制备浆料；
(2)将浆料进行气流雾化干燥处理，其中，气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.4MPa，雾化气流流量为2m3/h，进口温度为320℃，出风口温度为100℃，得到改性PFA粉末S1。
经测定，改性PFA粉末的粒径D50为52μm，96％的粉末的球形度为95％，流动性为15s/50g，纯度为99.9％。该改性PFA粉末的微观形貌图如图1所示。
制备例2
(1)将54.8kg普通PFA粉末、0.2kg聚氯乙烯、3kg石蜡和42kg水混合，制备浆料；
(2)将浆料进行气流雾化干燥处理，其中，气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.3MPa，雾化气流流量为1m3/h，进口温度为300℃，出风口温度为60℃，得到改性PFA粉末S2。
经测定，改性PFA粉末的粒径D50为46μm，95％的粉末的球形度为93％，流动性为13s/50g，纯度为99.5％。
制备例3
(1)将38.5kg普通PFA粉末、0.5kg聚丙烯酸脂、1kg石墨和60kg水混合，制备浆料；
(2)将浆料进行气流雾化干燥处理，其中，气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.5MPa，雾化气流流量为3m3/h，进口温度为350℃，出风口温度为140℃，得到改性PFA粉末S3。
经测定，改性PFA粉末的粒径D50为59μm，95％的粉末的球形度为98％，流动性为18s/50g，纯度为99.9％。
制备例4
(1)将32.2kg普通PFA粉末、1kg聚乙烯醇、1.8kg甘油和65kg水混合，制备浆料；
(2)将浆料进行气流雾化干燥处理，其中，气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.58MPa，雾化气流流量为3.9m3/h，进口温度为210℃，出风口温度为52℃，得到改性PFA粉末S4。
经测定，改性PFA粉末的粒径D50为42μm，90％的粉末的球形度为75％，流动性为12s/50g，纯度为96％。
制备例5
(1)将58kg普通PFA粉末、1.8kg聚乙烯醇、0.6kg甘油和39.6kg水混合，制备浆料；
(2)将浆料进行气流雾化干燥处理，其中，气流雾化干燥的条件包括：雾化压力为0.32MPa，雾化气流流量为3.2m3/h，进口温度为390℃，出风口温度为195℃，得到改性PFA粉末S5。
经测定，改性PFA粉末的粒径D50为98μm，88％的粉末的球形度为90％，流动性为24s/50g，纯度为99.7％。
制备例6
按照制备例1的方法，不同的是，将普通PFA粉末替换为普通PEEK粉末，得到改性PEEK粉末。
经测定，改性PEEK粉末的粒径D50为54μm，95％的粉末的球形度为96％，流动性为19s/50g，纯度为99.9％。
制备例7
按照制备例1的方法，不同的是，将普通PFA粉末替换为普通PTFE粉末，得到改性PTFE粉末。
经测定，改性PTFE粉末的粒径D50为56μm，94％的粉末的球形度为94％，流动性为17s/50g，纯度为99.8％。
实施例1
(1)将铝锅基体进行预处理，其中预处理的方法包括：a)在55℃温度下除油8分钟；b)用去离子水清洗；c)100℃烘干5min；d)采用60-80目的棕钢砂，在0.6MPa的喷气气流压力下对铝锅基体内表面进行喷砂处理使其表面粗糙度为Ra 3μm，然后用气流将锅体基体内表面残留的粉末颗粒吹干净；e)用40重量％的NaOH溶液在80℃下碱洗1分钟；f)用20重量％的硝酸溶液中和3分钟；g)用去离子水清洗后，300℃下烘干12分钟；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至120℃；
(3)采用改性PFA粉末S1和铝粉的混合粉末(混合粉末中，铝粉的含量为5重量％)进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层P1，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为20mm，喷涂气流温度为350℃，喷涂压力为0.35MPa，喷涂角度为75°±1°，送粉频率为20Hz，送粉率为1.1L/min，粉末的临界速率为160m/s，喷涂厚度为180μm。
实施例2
(1)将不锈钢锅基体进行预处理，其中预处理的方法包括：a)在55℃温度下除油8分钟；b)用去离子水清洗；c)100℃烘干5min；d)采用60-80目的棕钢砂，在0.8MPa的喷气气流压力下对不锈钢锅基体内表面进行喷砂处理使其表面粗糙度为Ra 3μm，然后用气流将锅体基体内表面残留的粉末颗粒吹干净；e)用40重量％的NaOH溶液在80℃下碱洗1分钟；f)用20重量％的硝酸溶液中和3分钟；g)用去离子水清洗后，375℃下烘干11分钟；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至100℃；
(3)采用改性PFA粉末S2和钛粉的混合粉末(混合粉末中，钛粉的含量为3重量％)进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层P2，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为15mm，喷涂气流温度为330℃，喷涂压力为0.3MPa，喷涂角度为71°±1°，送粉频率为21Hz，送粉率为1L/min，粉末的临界速率为150m/s，喷涂厚度为110μm。
实施例3
(1)将铝锅基体进行预处理，其中预处理的方法包括：a)在55℃温度下除油8分钟；b)用去离子水清洗；c)100℃烘干5min；d)采用60-80目的棕钢砂，在0.8MPa的喷气气流压力下对铝锅基体内表面进行喷砂处理使其表面粗糙度为Ra 4μm，然后用气流将锅体基体内表面残留的粉末颗粒吹干净；e)用40重量％的NaOH溶液在80℃下碱洗1分钟；f)用20重量％的硝酸溶液中和3分钟；g)用去离子水清洗后，450℃下烘干10分钟；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至150℃；
(3)采用改性PFA粉末S3和铜粉的混合粉末(混合粉末中，铜粉的含量为10重量％)进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层P3，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为35mm，喷涂气流温度为380℃，喷涂压力为0.4MPa，喷涂角度为79°±1°，送粉频率为22Hz，送粉率为1.2L/min，粉末的临界速率为180m/s，喷涂厚度为250μm。
实施例4
按照实施例1的方法，不同的是，冷喷涂处理所用的改性PFA粉末用改性PFA粉末S4代替。
实施例5
按照实施例1的方法，不同的是，冷喷涂处理所用的改性PFA粉末用改性PFA粉末S5代替。
实施例6
按照实施例1的方法，不同的是，混合粉末为制备例6得到的改性PEEK粉末和铝粉的混合粉末(混合粉末中，铝粉的含量为5重量％)。
实施例7
按照实施例2的方法，不同的是，混合粉末为制备例6得到的改性PEEK粉末和钛粉的混合粉末(混合粉末中，钛粉的含量为3重量％)。
实施例8
按照实施例1的方法，不同的是，混合粉末为制备例7得到的改性PTFE粉末和铝粉的混合粉末(混合粉末中，铝粉的含量为5重量％)。
实施例9
按照实施例3的方法，不同的是，混合粉末为制备例7得到的改性PTFE粉末和铜粉的混合粉末(混合粉末中，铜粉的含量为10重量％)。
实施例10
按照实施例1的方法，不同的是，混合粉末为改性PFA粉末S1和铝粉的混合粉末(混合粉末中，铝粉的含量为20重量％)。
实施例11
按照实施例6的方法，不同的是，混合粉末为制备例6得到的改性PEEK粉末和银粉的混合粉末(混合粉末中，银粉的含量为30重量％)。
实施例12
按照实施例7的方法，不同的是，混合粉末为制备例7得到的改性PTFE粉末和铝粉的混合粉末(混合粉末中，铝粉的含量为40重量％)。
实施例13
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为10mm，喷涂气流温度为200℃，喷涂压力为0.2MPa，喷涂角度为88°±1°，送粉频率为15Hz，送粉率为0.8L/min，粉末的临界速率为100m/s，喷涂厚度为50μm。
实施例14
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为50mm，喷涂气流温度为450℃，喷涂压力为0.8MPa，喷涂角度为62°±1°，送粉频率为25Hz，送粉率为1.5L/min，粉末的临界速率为200m/s，喷涂厚度为150μm。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，对比例1中的PFA粉末为普通PFA粉末(其微观形貌图如图2所示)，由于普通PFA粉末的流动性差，涂层沉积效率低，所得到的涂层D1稀薄且机械性能极差。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)-(4)中形成不粘涂层的方法为：采用普通PFA粉末进行静电喷涂处理，以在基体表面形成PFA不粘涂层D2，其中，静电喷涂处理的条件包括：采用静电喷枪进行粉末喷涂，电压为35kV，静电电流为15μA，流速压力为0.45MPa，雾化压力为0.4MPa，喷涂涂层厚度为40μm，喷涂完成后，在红外炉中干燥，在120℃低温段干燥10min，在400℃高温段保温20min。
试验例
1、涂层表面硬度：根据GB/T 9790-1988采用维氏硬度计(购自上海长方光学仪器有限公司，型号为HX-1000)测定各涂层的维氏硬度。结果见表1。
2、涂层结合力：根据G9 8642-88测定涂层结合力。结果见表1。
3、涂层孔隙率：根据中华人民共和国机械行业标准JB/T7509-94测定涂层孔隙率。结果见表1。
4、涂层耐刮擦性：用洗洁精配制浓度为5重量％的洗涤水，3M(7447C)百洁布，负重2.5kgf，左右摆动单程为1次，每250次更换百洁布，检查每次刮擦后涂层是否脱落或者是否露出基材(以露出≥10条线条为终止试验)，并记录耐磨次数。结果见表1。
5、耐酸、碱、盐：
耐酸：将浓度为5重量％的醋酸溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表2。
耐碱：将浓度为0.5重量％的氢氧化钠溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表2。
耐盐：将浓度为5重量％的氯化钠溶液加入至内锅中直到内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸8小时(每2小时补充水量1次，将液面保持在试验开始时的位置)，80℃保温16小时为一个周期，每周期试验后目视检查涂层表面变化状况，记录涂层出现起泡、凸点等不良现象的周期数，结果见表2。
6、煮饭耐久性：连续煮饭，以完成设定程序记为1次，以内锅涂层出现1个面积大于1mm2的点或者出现11个以上面积小于1mm2的点记为失效。结果见表2。
表1
注：--表示测不出。
表2
通过表1-2的结果可以看出，本发明的采用冷喷涂技术制备不粘涂层的方法中，采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末能够在基体表面喷涂一层不粘涂层，能够得到性能优异的不粘涂层，且得到的不粘涂层具有表面硬度高、涂层结合力高、耐刮擦性能好、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点。
其中，将实施例1与实施例4-5的结果比较可知，当聚合物粉末的粒径D50为45-60μm，80以上％的粉末的球形度为90-99％，流动性为10-20s/50g时，能够进一步提高不粘涂层的表面硬度、涂层结合力、耐刮擦性能、耐腐蚀性能和使用寿命。
其中，将实施例1与实施例13-14的结果比较可知，在特定的冷喷涂处理条件下(即喷涂气体为空气和/或N2，喷涂距离为15-35mm，喷涂气流温度为330-380℃，喷涂压力为0.3-0.4MPa，喷涂角度为70-80°，送粉频率为20-22Hz，送粉率为1-1.2L/min，粉末的临界速率为150-180m/s，喷涂厚度为100-250μm)，能够进一步提高不粘涂层的表面硬度、涂层结合力、耐刮擦性能、耐腐蚀性能和使用寿命。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (31)

1.一种制备不粘涂层的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面进行预热处理；
(3)采用金属粉末与聚合物粉末的混合粉末进行冷喷涂处理，以在基体表面形成不粘涂层，
其中，80％以上的所述聚合物粉末的球形度为70％-99％，所述聚合物粉末的粒径D50为5-200μm，所述聚合物粉末的流动性为10-25s/50g，所述聚合物粉末的纯度为90％-99.99％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属为Al、Ti、Cu、Fe和Ag中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末的粒径D50为2-200nm。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属粉末的粒径D50为10-100nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，80％以上的所述金属粉末的球形度为70-100％。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，90％以上的所述金属粉末的球形度为90-99％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属粉末的流动性为10-30s/50g。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述金属粉末的流动性为10-20s/50g。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物粉末为PEEK粉末、PTFE粉末和PFA粉末中的至少一种。
10.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，90％以上的所述聚合物粉末的球形度为90-99％。
11.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物粉末的粒径D50为20-100μm。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚合物粉末的粒径D50为40-100μm。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述聚合物粉末的粒径D50为45-60μm。
14.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物粉末的流动性为10-20s/50g。
15.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述聚合物粉末的纯度为99％-99.9％。
16.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为2-50重量％。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为20-40重量％。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为3-10重量％。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，以所述混合粉末的重量为基准，所述金属粉末的含量为3-6重量％。
20.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，将步骤(1)得到的基体表面预热至100-150℃。
21.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为空气和/或N2；喷涂距离为10-50mm；喷涂气流温度为200-500℃；喷涂压力为0.2-0.8MPa；喷涂角度为60-90°；送粉频率为15-25Hz；送粉率为0.8-1.5L/min；粉末的临界速率为100-200m/s；喷涂厚度为30-500μm。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，步骤(3)中，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为空气和/或N2；喷涂距离为15-35mm；喷涂气流温度为330-380℃；喷涂压力为0.3-0.4MPa；喷涂角度为70-80°；送粉频率为20-22Hz；送粉率为1-1.2L/min；粉末的临界速率为150-180m/s；喷涂厚度为50-300μm。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，喷涂厚度为100-250μm。
24.权利要求1-23中任意一项所述方法制备得到的不粘涂层。
25.一种锅具，其特征在于，该锅具包括基体和形成在基体上的不粘涂层，所述不粘涂层包括权利要求24所述的不粘涂层。
26.根据权利要求25所述的锅具，其中，所述基体的厚度为0.5-6mm。
27.根据权利要求26所述的锅具，其中，所述不粘涂层为30-500μm。
28.根据权利要求27所述的锅具，其中，所述不粘涂层为50-300μm。
29.根据权利要求28所述的锅具，其中，所述不粘涂层为100-250μm。
30.一种煮食设备，其特征在于，该煮食设备包括权利要求25-29中任意一项所述的锅具。
31.根据权利要求30所述的食设备，其中，所述煮食设备为炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机、面包机、电饭煲、电压力锅或豆浆机。
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