CN109355610A - 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109355610A
CN109355610A CN201811157009.8A CN201811157009A CN109355610A CN 109355610 A CN109355610 A CN 109355610A CN 201811157009 A CN201811157009 A CN 201811157009A CN 109355610 A CN109355610 A CN 109355610A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnetic heating
metallic matrix
layer
gas
sprayed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811157009.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张波涛
龚永锋
陈秀勇
黄晶
周平
刘奕
所新坤
李华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Original Assignee
Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS filed Critical Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority to CN201811157009.8A priority Critical patent/CN109355610A/zh
Publication of CN109355610A publication Critical patent/CN109355610A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/08—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D129/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Coating compositions based on hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D129/10—Homopolymers or copolymers of unsaturated ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131—Wire arc spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属基体电磁发热涂层，由下至上依次包括金属基体、隔热层、电磁发热层和表面防护层；所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。本发明提供的金属基体电磁发热涂层可作为抗菌涂层使用，无需外加抗菌剂，经短时间的高频电磁处理，即可以实现快速、高效的抗菌效果；还可作为除冰涂层用于室外输电线路、风机叶片、航空器等表面，可以实现快速除冰。

Description

一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和分别在抗菌和防除冰领域中的应用。
背景技术
随着社会的发展及人民生活水平的提高，健康的生存环境日益成为人类追求的目标。随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高，在利用微生物有益性的同时，也意识到其作为病原菌的危害性，由此促进了抗菌材料的开发。
在自然界中，有许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物的功能，如部分带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物、部分矿物质和天然物质。但目前，抗菌材料更多的是指通过添加一定的抗菌物质(称为抗菌剂)，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷、抗菌金属材料等等。
抗菌材料主要分为无机抗菌材料、有机抗菌材料以及纳米抗菌材料。
无机抗菌材料：采用无机抗菌剂，利用无机金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将无机金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达270℃以上。银离子类抗菌剂的载体有沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害。铜、镍、钴等离子带有颜色，将影响产品的美观。锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000。因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。
有机抗菌材料：采用有机抗菌剂，主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短。
纳米抗菌材料：是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌功能，并且通过缓释作用，提高了抗菌长效性。
可以发现，传统的抗菌材料均是通过在材料中添加具有抗菌作用的金属、无机或有机抗菌剂来实现释放性或接触性杀菌防护效果。但这些技术存在安全性差、使用寿命短、抗菌活性不高等不足。特别是对许多抗菌性能需求较高的领域，如食品加工机械、餐饮卫浴设备等，现有抗菌材料均无法很好地满足要求。
冬天，当温度冷却到0℃及其以下时，雾汽和水滴会在输电线路、风机叶片、航空器等表面碰撞并结冻导致覆冰现象产生，影响设备的正常功能并带来严重的安全威胁。目前仍没有很好地满足要求的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明提供了一种金属基体电磁发热涂层，经短时间的高频交变电磁处理，无需外加抗菌剂即可以实现快速、高效的抗菌效果，还能实现防除冰效果。
具体技术方案如下：
一种金属基体电磁发热涂层，由下至上依次包括金属基体、隔热层、电磁发热层和表面防护层；
所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。
所述用于制备电磁发热层的材质均具有良好的导磁性能。
本发明公开了一种具有特殊结构的涂层，在采用上述特殊组成的电磁发热层时，仅需在100～2000W的高频交变电磁处理0.1～10min，无需外加任何抗菌剂即可将涂层表面超过99.9％的细菌去除完全，并且能够有效实现融冰。
本发明中的电磁发热涂层以金属为基材，具体选择非导磁金属或仅由非导磁金属组成的金属合金；优选为铝、铜、镁、锌中的至少一种。
通过在金属基体表面沉积隔热层，可用于隔绝电磁发热层产生的热量向金属基体的传播。
优选地，所述隔热层的材质选自氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬中的至少一种。
为进一步保护电热层不被磨损或腐蚀，还在所述电热层表面沉积表面防护层。
优选地，所述表面防护层的材质选自有机高分子或陶瓷，有机高分子材料选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-氟化乙烯丙烯共聚物(EFEP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯酯(POB)、聚苯硫醚(PPS)、氯化聚醚(CP)、聚芳酯(PAR)、环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)中的至少一种；陶瓷材料选自氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铬、氧化钇、氧化锆中至少一种。
进一步优选，所述隔热层的材质选自氧化铝或氧化锆，电磁发热层的材质选自纯铁或NiFe合金，表面防护层的材质选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物或氧化铝。
优选地，隔热层的厚度为100～300μm，电磁发热层的厚度为50～300μm，表面防护层的厚度为100～300μm。
本发明还公开了上述的金属基电磁发热抗菌涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)对基体表面进行清洗及喷砂粗化处理；
(2)利用等离子喷涂工艺在步骤(1)处理后的基体表面喷涂隔热层；
(3)利用电弧、等离子或超音速火焰喷涂喷涂工艺在步骤(2)的隔热层表面喷涂电磁发热层；
(4)利用液料火焰或等离子喷涂工艺在步骤(3)的电磁发热层表面喷涂表面防护层。
步骤(1)中，采用喷砂机进行所述喷砂粗化处理；
喷砂粗化时，空气压力为0.5～1.0MPa，喷砂时间为5秒～1分钟，喷砂用砂丸目数为30～200目。
步骤(2)中：
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；
所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气。
优选地，所述待喷涂物质的粉末为氧化锆陶瓷粉末，粒径为20～40μm。
步骤(3)中：
以待喷涂物质的丝材为原料，利用电弧喷涂工艺，工艺参数为：喷涂电压20～40V，喷涂电流100～300A，喷涂距离100～300mm，电弧走枪速度50～1000mm/s；
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气；
以待喷涂物质的粉末为原料，利用超音速火焰喷涂工艺，工艺参数为：燃油压力0.5～1.5MPa，氧气压力0.5～2MPa，压缩空气0.3～5MPa；用机械手夹持喷枪，喷枪移动速度为100～500mm/s，喷涂距离10～30cm，送粉量为20～100g/min。
优选地，采用电弧喷涂工艺，待喷涂物质为2mm的纯铁丝或镍铁丝。
步骤(4)中：
当利用液火焰喷涂工艺喷涂表面防护层时，配置含待喷涂物质的悬浮液，利用液料火焰喷涂工艺，工艺参数为：以O2为助燃气体，压力为0.1～1MPa，流量为1～10Nm3/h；以C2H2为燃气，压力为0.01～0.2MPa，流量为1～5Nm3/h；以压缩空气为辅助气，压力为0.3～5MPa；送料速度10～100g/min，喷涂距离为100～200mm；
所述含待喷涂物质的悬浮液，由待喷涂的物质与常见的有机溶剂混合后得到。优选地，以乙醇为溶剂。进一步优选地，所述悬浮液为PFA/乙醇，固含量为0.1～0.2g/mL。
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气。
优选地，所述待喷涂物质为粒径为20～40μm的氧化铝粉末。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种金属基体电磁发热涂层，由下至上依次包括金属基体、隔热层、电磁发热层和表面防护层；抗菌时，仅需将涂层置于高频交变电磁环境下，在100～2000W的高频交变电磁下处理0.1～2min，无需外加抗菌剂，即可以实现快速、高效的抗菌效果，抗菌效果高达99.9％；除冰时，仅需将表面结冰的涂层置于高频交变电磁环境下，在100～2000W的高频交变电磁下处理0.5～10min，即可实现快速、高效除冰效果。
本发明提供了一种金属基电磁发热抗菌涂层的制备方法，通过对不同层采用特殊的热喷涂工艺从而获得了稳定性高、效果优异的电磁抗菌和除冰涂层。
附图说明
图1为本发明金属基体电磁发热涂层的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
(1)以铝片为基体，依次用丙酮、酒精、去离子水清洗并干燥后，对基体表面喷砂粗化处理得到具有粗糙表面的基体。采用工艺参数为空气压力0.8MPa，喷砂时间20秒，喷砂用砂丸目数36目。
(2)利用等离子喷涂技术在步骤(1)处理后的基材表面喷涂厚度为200μm的氧化锆陶瓷涂层，得到隔热层。氧化锆陶瓷粉末粒径为20～40μm。喷涂工艺参数为：电弧电压70V，电弧电流600A，主气流量40L/min，副气流量10L/min，送粉速度50g/min，喷涂距离90mm。
(3)利用电弧喷涂技术在步骤(2)所得到的隔热层表面喷涂厚度为150μm的纯铁涂层，得到电磁发热层。喷涂原料为直接2mm的纯铁丝材。喷涂工艺参数为：喷涂电压36V，喷涂电流200A，喷涂距离200mm，电弧走枪速度600mm/s。
(4)利用液料火焰喷涂技术在步骤(3)所得到的电磁发热层表面喷涂PFA涂层，得到表面防护层。选取粒径为5～15μm的PFA粉末，以乙醇为溶剂配制固含量为0.2g/mL的悬浮液。喷涂工艺参数为：助燃气体O2压力为0.55MPa，流量为2Nm3/h，C2H2的压力为0.1MPa，流量为2Nm3/h，辅助压缩空气压力为0.8MPa，送液速度为10g/min，喷涂距离为150mm。
本实施例制备的电磁发热涂层按标准流程检测对大肠杆菌的抗菌性能，检测数据列于表1。
将本实施例制备的电磁发热涂层置于-20℃的环境下直至该电磁发热涂层表面附着5mm厚的冰层，然后在该环境下，对附冰的电热涂层进行400W高频交变电磁处理，观察融冰现象，融冰时间列于下表2中。
对比例1
制备工艺与实施例1中相同，区别仅在于步骤(3)中，利用电弧喷涂技术制备得到的电磁发热层为铝涂层，具体工艺参数如下：
喷涂原料为直接2mm的纯铝丝材。喷涂电压36V，喷涂电流200A，喷涂距离200mm，电弧走枪速度600mm/s，涂层厚度为200μm。
本对比例所得电磁发热涂层的抗菌性能检测数据列于表1，融冰时间列于下表2中。
对比例2
本对比例中，直接在经步骤(1)处理后的铝片基体表面沉积纯铁涂层作为电磁发热层，然后再沉积表面防护层；以上两层的沉积工艺参数与实施例1中完全相同。
即本对比例制备的电热抗菌涂层仅包括基体、电磁发热层及表面防护层。本对比例所得电磁发热涂层的抗菌性能检测数据列于表1，融冰时间列于下表2中。
实施例2
(1)以镁铝合金为基体，依次用酒精、去离子水清洗并干燥后，对基体表面喷砂粗化处理得到具有粗糙表面的基体。采用工艺参数为空气压力0.8MPa，喷砂时间20秒，喷砂用砂丸目数100目。
(2)利用等离子喷涂技术在步骤(1)处理后的基材表面喷涂氧化锆陶瓷涂层，涂层厚度为200μm，得到隔热层。氧化锆陶瓷粉末粒径为20-40μm。喷涂工艺参数为：电弧电压70V，电弧电流600A，主气流量40L/min，副气流量10L/min，送粉速度50g/min，喷涂距离90mm。
(3)利用电弧喷涂技术在步骤(2)所得到的隔热层表面喷涂镍铁合金涂层，得到厚度为200μm的电磁发热层。喷涂原料为直接2mm的镍铁合金丝材。喷涂工艺参数为：喷涂电压34V，喷涂电流150A，喷涂距离200mm，电弧走枪速度600mm/s。
(4)利用等离子喷涂技术在步骤(3)所得到的电磁发热层表面喷涂氧化铝涂层，得到厚度为200μm的表面防护层。选取粒径为20～40μm的氧化铝粉末。喷涂工艺参数为：电弧电压70V，电弧电流600A，主气流量40L/min，副气流量10L/min，送粉速度50g/min，喷涂距离90mm。
本实施例所得电磁发热涂层的抗菌性能检测数据列于表1，融冰时间列于下表2中。
表1.涂层抗菌效果(室温下200W高频交变电磁处理1分钟)
编号 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
大肠杆菌抗菌率 99.99％ 99.97％ ND 95.32
备注：ND，无生物学显著效果。
从表1中数据可以看到，各实施例抗菌率均>99.9％。
表2.涂层的除冰效果(-20℃400W高频交变电磁处理)
编号 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
融冰时间 30s 34s ND 50s
备注：ND，10min内无明显融冰效果。
从表2中数据可以看到，各实施例均可快速融冰。
上述测试结果表明，本发明采用热喷涂技术在金属基材表面制备具有隔热层、电磁发热层和表面防护层等多层结构的电磁发热涂层，具有高效抗菌和除冰效果。涂层具有实用性强、性能优异，稳定性好、适宜大面积制备等优点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何的未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属基体电磁发热涂层，其特征在于，由下至上依次包括金属基体、隔热层、电磁发热层和表面防护层；
所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。
2.根据权利要求1所述的金属基体电磁发热涂层，其特征在于：
所述金属基体选自非导磁金属，或由非导磁金属组成的金属合金；
所述隔热层的材质选自氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬中的至少一种；
所述表面防护层的材质选自有机高分子或陶瓷，有机高分子材料选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-氟化乙烯丙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯硫醚、氯化聚醚、聚芳砜、环氧树脂、酚醛树脂中的至少一种；陶瓷材料选自氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铬、氧化钇、氧化锆中至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属基体电磁发热涂层，其特征在于，隔热层的厚度为100～300μm，电磁发热层的厚度为50～300μm，表面防护层的厚度为100～300μm。
4.根据权利要求1所述的金属基体电磁发热涂层，其特征在于，所述隔热层的材质选自氧化锆，电磁发热层的材质选自纯铁和镍铁合金，表面防护层的材质选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物或氧化铝。
5.一种根据权利要求1～4任一所述的金属基体电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对金属基体表面进行清洗及喷砂粗化处理；
(2)利用等离子喷涂工艺在步骤(1)处理后的金属基体表面喷涂隔热层；
(3)利用电弧喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂工艺在步骤(2)的隔热层表面喷涂电磁发热层；
(4)利用液料火焰喷涂或等离子喷涂工艺在步骤(3)的电磁发热层表面喷涂表面防护层。
6.根据权利要求5所述的金属基体电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；
所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气。
7.根据权利要求5所述的金属基体电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
以待喷涂物质的丝材为原料，利用电弧喷涂工艺，工艺参数为：喷涂电压20～40V，喷涂电流100～300A，喷涂距离100～300mm，电弧走枪速度50～1000mm/s；
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气；
以待喷涂物质的粉末为原料，利用超音速火焰喷涂工艺，工艺参数为：燃油压力0.5～1.5MPa，氧气压力0.5～2MPa，压缩空气0.3～5MPa；用机械手夹持喷枪，喷枪移动速度为100～500mm/s，喷涂距离10～30cm，送粉量为20～100g/min。
8.根据权利要求5所述的金属基体电磁发热抗菌涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：
配置含待喷涂物质的悬浮液，利用液料火焰喷涂工艺，工艺参数为：以O2为助燃气体，压力为0.1～1MPa，流量为1～10Nm3/h；以C2H2为燃气，压力为0.01～0.2MPa，流量为1～5Nm3/h；以压缩空气为辅助气，压力为0.3～5MPa；送料速度10～100g/min，喷涂距离为100～200mm；
以待喷涂物质的粉末为原料，利用等离子喷涂工艺，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气。
9.一种根据权利要求1～4任一所述的金属基体电磁发热涂层在抗菌领域中的应用。
10.一种根据权利要求1～4任一所述的金属基体电磁发热涂层用于材料表面防冰、除冰的应用。
CN201811157009.8A 2018-09-30 2018-09-30 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用 Pending CN109355610A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811157009.8A CN109355610A (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811157009.8A CN109355610A (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109355610A true CN109355610A (zh) 2019-02-19

Family

ID=65348432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811157009.8A Pending CN109355610A (zh) 2018-09-30 2018-09-30 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109355610A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117765A (zh) * 2019-05-17 2019-08-13 广东省新材料研究所 一种TiO2基电热涂层及其制备方法
RU2713008C1 (ru) * 2019-10-16 2020-02-03 Общество с ограниченной ответственностью "АГНИ-К" Способ азотирования оксидных соединений, находящихся в твердой фазе
CN110846609A (zh) * 2019-11-18 2020-02-28 广东省新材料研究所 一种碱式电解水电极的制备方法
CN110983230A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 广州市尤特新材料有限公司 一种电磁锅的隔热涂层及其制备方法
CN113088122A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 成都高斯电子技术有限公司 一种涂料增强剂及其制备方法和使用方法
CN115198225A (zh) * 2022-07-12 2022-10-18 扬州大学 一种液料等离子喷涂硬质合金-陶瓷梯度复合自润滑涂层的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106555151A (zh) * 2016-11-23 2017-04-05 东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司 一种等离子喷涂铝基材电热器件及其制备方法
CN107510351A (zh) * 2016-06-17 2017-12-26 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 锅具及锅具的制备方法
CN107847079A (zh) * 2014-11-26 2018-03-27 富豪洁具公司 热喷涂的电阻加热器及其用途
CN108220859A (zh) * 2017-12-11 2018-06-29 佛山先进表面技术有限公司 一种电热涂层及其制备方法
CN108324119A (zh) * 2017-01-17 2018-07-27 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 锅具及其制备方法和烹饪器具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107847079A (zh) * 2014-11-26 2018-03-27 富豪洁具公司 热喷涂的电阻加热器及其用途
CN107510351A (zh) * 2016-06-17 2017-12-26 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 锅具及锅具的制备方法
CN106555151A (zh) * 2016-11-23 2017-04-05 东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司 一种等离子喷涂铝基材电热器件及其制备方法
CN108324119A (zh) * 2017-01-17 2018-07-27 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 锅具及其制备方法和烹饪器具
CN108220859A (zh) * 2017-12-11 2018-06-29 佛山先进表面技术有限公司 一种电热涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李国辉: "电磁杀菌在食品工业中的应用", 《广州食品工业科技》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117765A (zh) * 2019-05-17 2019-08-13 广东省新材料研究所 一种TiO2基电热涂层及其制备方法
CN110117765B (zh) * 2019-05-17 2022-07-29 广东省科学院新材料研究所 一种TiO2基电热涂层及其制备方法
RU2713008C1 (ru) * 2019-10-16 2020-02-03 Общество с ограниченной ответственностью "АГНИ-К" Способ азотирования оксидных соединений, находящихся в твердой фазе
RU2713008C9 (ru) * 2019-10-16 2020-08-05 Общество с ограниченной ответственностью "АГНИ-К" Способ азотирования оксидных соединений, находящихся в твердой фазе
CN110846609A (zh) * 2019-11-18 2020-02-28 广东省新材料研究所 一种碱式电解水电极的制备方法
CN110983230A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 广州市尤特新材料有限公司 一种电磁锅的隔热涂层及其制备方法
CN113088122A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 成都高斯电子技术有限公司 一种涂料增强剂及其制备方法和使用方法
CN115198225A (zh) * 2022-07-12 2022-10-18 扬州大学 一种液料等离子喷涂硬质合金-陶瓷梯度复合自润滑涂层的制备方法
CN115198225B (zh) * 2022-07-12 2024-01-19 扬州大学 一种液料等离子喷涂硬质合金-陶瓷梯度复合自润滑涂层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109355610A (zh) 一种金属基体电磁发热涂层及其制备方法和应用
CN109112462A (zh) 一种电热抗菌涂层及其制备方法
CN109112463A (zh) 一种电磁发热涂层及其制备方法和应用
CN107254656B (zh) 钕铁硼永磁材料表面等离子喷涂陶瓷层及其制备方法
CN100406614C (zh) 一种镁合金表面防护层的喷涂工艺
CN105316629B (zh) 一种超硬纳微米多层复合涂层及其制备方法
CN101696489B (zh) 一种塑料镀铬方法
CN107058981B (zh) 一种低粘附、耐蚀涂层的制备方法
CN104162662B (zh) 表面改性的非晶合金涂层及其制备方法
CN108465127B (zh) 镁合金骨板表面制备涂层的方法
CN103540890B (zh) 一种碳化硼-碳化硅复合涂层的制备方法
CN102477534B (zh) 镀膜件及其制备方法
CN105420656A (zh) 一种金属/聚合物复合涂层及其制备方法
CN102839534A (zh) 碳纤维等离子体处理涂覆纳米石墨烯的表面改性的方法
CN105060941A (zh) 一种用于陶瓷锅的等离子喷涂陶瓷复合涂层的制备方法
CN103866224A (zh) 一种采用等离子喷涂技术制备绝缘防咬合涂层的方法
CN104451518B (zh) 一种低导热抗烧结热障涂层及其制备方法
CN106282884B (zh) 一种导轨用高导电耐磨损涂层及其制备工艺
CN109295416A (zh) 一种超疏水复合涂层及其制备方法与应用
CN105755423B (zh) 一种抗氧化涂层及其制备方法
CN104087936A (zh) 一种碳基复合材料抗烧蚀涂层的制备方法
WO2008028355A1 (fr) Procédé de fabrication de produits antibactériens en surface suivant la technique de déposition physique en phase vapeur
CN109182955A (zh) 一种微波吸收涂层及其制备方法
CN102560349A (zh) 镀膜件及其制备方法
CN205871403U (zh) 一种聚酯薄膜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190219