CN109957750B - 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：以包括陶瓷粉末和含氟树酯粉末的粉末混合物作为原料进行等离子喷涂处理，以在基体表面上形成第一复合涂层；以含氟树酯粉末作为原料进行静电喷涂处理，以在所述第一复合涂层的表面上形成第二复合涂层；对形成有所述第一复合涂层和第二复合涂层的基体进行固化处理，得到不沾涂层。本发明的不粘涂层兼具涂层结合力疏水不粘性、以及耐磨性好的优点。

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，电饭煲、电压力锅内胆内均使用了不粘涂层来实现锅具的易清洁功能，不粘涂层一般为有机氟树脂或者无机的陶瓷不沾涂层，现有的氟树脂、陶瓷不粘涂层大多是采用空气压力喷涂方式进行制备，这些传统的制备方法具有可批量生产，制备效率高等优点，但是也有很多缺点，如：通过压缩空气喷涂氟树脂、再经过高温固化所得的氟树脂涂层结合力较低、膜层一般不能太厚(20-50um)，表面硬度低、耐刮擦性能差，涂层在使用过程中(用户煮饭过程)易出现涂层脱落、起泡等失效现象，进而影响电饭煲、电压力锅的使用寿命。犹如采用空气压力喷涂陶瓷颗粒的方式进行制备的陶瓷不粘涂层，该陶瓷不粘涂层相对于氟树脂涂层硬度高，耐磨性好，但是陶瓷不粘涂层的耐蚀性能低，使用一段时间后不粘性能就会下降，影响消费者体验。
在中国专利申请CN201510725768.X中公开了一种利用热喷涂技术制备耐磨超疏水陶瓷涂层的方法及产品，其中主要方法为通过等离子喷涂制备陶瓷涂层，另通过火焰喷涂制备表面PTFE不粘涂层，而这样的涂层结构使得PTFE层与陶瓷层之间的结合性差，表面PTFE涂层硬度、耐刮擦性能提升较小，另外，该专利披露的所用材料微观形貌的球形度较小，粉末粒子不规则，采用热喷涂(火焰喷涂)经常会出现堵塞枪管不能出粉的情况，严重影响工业生产且不具备量产化的条件，并且该专利并未披露所得涂层的结合强度等参数，且该涂层表面为PTFE，其耐磨性依然较低。
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，该不粘涂层兼具较好的疏水不粘性和耐磨性。
为了实现上述目的，本发明第一方面，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)得到的基体表面预热至80-150℃；(3)以包括陶瓷粉末和含氟树酯粉末的粉末混合物作为原料进行等离子喷涂处理，以在基体表面上形成第一复合涂层；(4)以含氟树酯粉末作为原料进行静电喷涂处理，以在所述第一复合涂层的表面上形成第二复合涂层；(5)对形成有所述第一复合涂层和第二复合涂层的基体进行固化处理，得到不沾涂层。
本发明第二方面提供了一种根据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，所述不粘涂层为根据本发明所述的不粘涂层。
本发明第四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，所述不粘涂层沿内至外方向包括第一复合涂层和第二复合涂层；所述第一复合涂层中包括交错排布的陶瓷颗粒和含氟树脂颗粒；所述第二复合涂层中包括含氟树脂涂层、以及分散在所述含氟树脂涂层中的陶瓷颗粒。
本发明第五方面提供了一种煮食设备，该煮食设备包括根据本发明所述的锅具。
应用本发明不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备，具有如下有益效果：
(1)通过将陶瓷和含氟树酯的混合粉末作为喷涂原料进行投料，通过采用等离子喷涂工艺，能够同时形成镶嵌(交错)排布的陶瓷颗粒和含氟树脂颗粒，并基于这些颗粒的堆积形成第一复合涂层；通过这种方式形成的第一复合涂层赋予本发明不粘涂层较好的硬度和涂层结合力，并具有较好的耐刮擦性能、耐腐蚀性能，有利于延长不粘涂层的使用寿命长；
(2)通过将含氟树酯粉末作为喷涂原料进行投料，通过采用静电喷涂工艺，使得含氟树酯粉末与浮于第一复合涂层表面的小颗粒陶瓷颗粒混合形成第二复合涂层，并通过固化处理使得第二复合涂层中含氟树脂粉末发生聚合反应，形成不粘涂层；此时由于该不粘涂层的表面以含氟树脂材料为准，使其表面具有较好的疏水不粘性能；而且通过固化处理，使得第一复合涂层和第二复合涂层中含氟树脂发生聚合反应，使得第一复合涂层和第二复合涂层结合紧密，进而改善不粘涂层的涂层结合力；
(3)通过将由等离子喷涂形成的第一复合涂层、由静电喷涂形成的第二复合涂层，经固化处理形成的不粘涂层，同时兼具了等离子喷涂所带来的优异的涂层结合力和硬度，以及静电喷涂形成的第二复合涂层所具有较好的疏水不沾性能；而且这一不粘涂层同时具有较好的耐刮擦性能、耐腐蚀性能，有利于延长不粘涂层的使用寿命长。
附图说明
图1示出了根据本发明的锅具的结构示意图；
图2示出了根据本发明的锅具的局部侧剖图；
图3示出了根据本发明的第一复合涂层的局部侧剖图。
附图标记说明
10为基体、20为不粘涂层、30为第一复合涂层、31为陶瓷颗粒、32为含氟树脂颗粒、40为第二复合涂层、41为含氟树脂涂层、42为陶瓷颗粒。
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。
在本发明中，术语“内”和“外”为相对位置关系，其是相对于例如图1所示的基体锅具的内外而言。
为了改善不粘涂层的表面硬度、涂层结合力、以及疏水不粘性，在本发明中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)得到的基体表面预热至80-150℃；(3)以包括陶瓷粉末和含氟树酯粉末的粉末混合物作为原料进行等离子喷涂处理，以在基体表面上形成第一复合涂层；(4)以含氟树酯粉末作为原料进行静电喷涂处理，以在所述第一复合涂层的表面上形成第二复合涂层；(5)对形成有所述第一复合涂层和第二复合涂层的基体进行固化处理，得到不沾涂层。
根据本发明所提供的不粘涂层的制备方法，其中在进行等离子喷涂的过程中，混合在粉末混合物中的小颗粒陶瓷会浮于所形成的第一复合涂层的表面，这部分陶瓷颗粒的尺寸在0.1-10μm左右；在静电喷涂过程中，含氟树脂粉末的喷涂对第一复合涂层表面会形成一定的冲击力，而在冲击力的作用下，含氟树脂粉末会与浮于第一复合涂层的小颗粒陶瓷颗粒混合，进而使得第二复合涂层中也同样含有陶瓷颗粒；同时在后续的固化处理中，基于含氟树脂的固化，第一复合涂层和第二复合涂层中的含氟树脂材料能紧紧的结合在一起，进而增加层间结合力，同时将小颗粒陶瓷颗粒分布在所形成的含氟树脂材料层中。
根据本发明的方法，优选情况下，所述第一复合涂层背向所述基体一侧的表面上具有凹凸的齿状结构，优选所述第一复合涂层具有所述齿状结构的一侧表面的粗糙度为Ra3-12μm。这种齿状结构有利于增加层与层之间的结合力和强度。
根据本发明的方法，优选情况下，所述第二复合涂层中包括含氟树脂涂颗粒、以及分散在所述含氟树脂颗粒中的陶瓷颗粒，优选所述第二复合涂层中的陶瓷颗粒的粒径为0.1-10μm。
根据本发明的方法，优选情况下，所述第一复合涂层的厚度为50-300μm，涂层孔隙率为1％-5％；和/或，所述第二复合涂层的厚度20-60μm。
根据本发明的方法，优选情况下，所述陶瓷粉末的粒径分布在20-100μm范围内，优选分布在35-65μm范围内，优选所述陶瓷粉末的流动性为10-30s/50g；所述含氟树脂粉末的粒径分布在20-100μm范围内，优选分布在30-80μm范围内，优选所述含氟树酯粉末流动性为10-25s/50g。
根据本发明的方法，在选择含氟树酯粉末时，如果市售的含氟树脂粉末的流动性无法满足要求时，可以对含氟树酯粉末进行改性以获取流动性满足要求的含氟树酯粉末，在一种优选情况下，改性含氟树酯粉末由包括以下步骤的方法制备得到：(a)将含氟树酯粉末、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，含氟树酯粉末的含量为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0.5-4m3/h，进一步优选为0.5-3m3/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℃。
根据本发明的方法，优选情况下，所述含氟树酯粉末为聚四氟乙烯(PTFE)和/或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，优选所述含氟树酯粉末的熔点为350-420℃，更优选为400-420℃。
根据本发明的方法，优选情况下，所述陶瓷粉末为氧化铝粉末、氧化锆粉末、氧化钛粉末、或者氧化铝和氧化钛的复合粉末，优选为氧化铝粉末和氧化钛粉末，更优选地，氧化铝与氧化钛的重量比为1：0.05-0.4，优选为1：0.1-0.25。
根据本发明的方法，优选情况下，所述等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为600-700A，优选为650-680A；喷涂电压为60-75V，优选为65-75V，工作气体中主气流量为40-60L/min，优选为45-55L/min；辅气流量为4-12L/min，优选为6-10L/min；更优选情况下，所述等离子喷涂处理的步骤中，喷涂速率15-25g/min，优选为18-22g/min；喷涂距离为80-100mm，优选为90-100mm。
根据本发明的方法，优选情况下，所述粉末混合物中含氟树脂粉末与陶瓷粉末的重量比为1：1-5，优选为1：3-5。
根据本发明的方法，优选情况下，在进行等离子喷涂处理之前，可以将各粉末混合后先搅拌1-2h，然后在100-120℃烘干1-1.5h。
根据本发明的方法，优选情况下，所述静电喷涂处理的条件包括：静电电压为25-55kV(优选为25-55kV)，静电电流为10-20μA，流速压力为0.3-0.6MPa，雾化压力为0.3-0.5MPa。
根据本发明的方法，优选情况下，所述固化处理步骤中，固化温度为380-420℃，固化时间为10-15min。优选情况下，该固化处理步骤可以在红外炉中进行，且在固化之前，可以在100-130℃低温段干燥5-15min。
根据本发明的方法，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。
根据本发明的方法，优选情况下，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Ra2-8μm。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)。
根据本发明的方法，优选情况下，步骤(2)中将步骤(1)得到的基体表面预热至100-120℃。
第二方面，本发明提供了一种根据上述方法制备得到的不粘涂层。
第三方面，本发明提供了一种锅具，如图1所示，该锅具包括基体10和形成在基体上的不粘涂层20，该不粘涂层为根据本发明所述的不粘涂层。
第四方面，本发明提供了一种锅具，如图1至图3所示，该锅具包括基体10和形成在基体10上的不粘涂层20，所述不粘涂层20沿内向外方向包括第一复合涂层30和第二复合涂层40；所述第一复合涂层30中包括交错排布的陶瓷颗粒31和含氟树脂颗粒32；所述第二复合涂层40中包括含氟树脂涂层41、以及分散在所述含氟树脂涂层中的陶瓷颗粒42。
优选地，所述第一复合涂层30通过等离子喷涂形成。
优选地，所述第一复合涂层30中陶瓷颗粒31和含氟树脂颗粒32均具有平行于所述基体1的扁平状结构。
优选地，所述第一复合涂层30中陶瓷颗粒和含氟树脂颗粒的厚度分1-10μm，垂直于厚度方向的横截面的最大直径为30-500μm。
本发明所提供的这种不粘涂层中颗粒物的颗粒尺寸可以通过扫描电子显微镜进行测量，在测量每颗颗粒物的尺寸时，以该颗粒物中陶瓷颗粒芯核的厚度的最大值记为厚度，以横向直径(垂直于厚度方向的横截面的直径)的最大值作为横向直径；此外，在测量不粘涂层中陶瓷颗粒芯核的厚度和横向直径的分布范围时，在不粘涂层中随机选取5-10个区域，每个区域测量10-20个颗粒物，统计这些颗粒物的厚度与横向直径，当这些颗粒物的厚度与横向直径的范围满足前述要求时，视为该不粘涂层满足前述范围要求。
优选地，所述第二复合涂层40通过静电喷涂后经高温固化形成。
优选地，所述基体10的厚度为0.5-6mm。
优选地，所述第一复合涂层30的厚度为50-300μm。
优选地，所述第二复合涂层40的厚度为20-60μm。
优选地，在第一复合涂层30中含氟树脂颗粒和陶瓷颗粒的重量比为1：2-6，进一步优选为1：3-5。
优选地，在第二复合涂层40中含氟树脂材料与陶瓷颗粒的重量比为1：0.1-0.6，进一步优选为0.2-0.5。
优选地，所述陶瓷颗粒为氧化铝颗粒和/或氧化钛颗粒，更优选为氧化铝颗粒和氧化钛颗粒，特别优选氧化铝颗粒与氧化钛颗粒的重量比为1：0.05-0.4。
优选地，所述含氟树酯颗粒中含氟树脂材料为PTFE和/或PFA。
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。
以下将通过实施例对本发明不粘涂层及其制备方法进行详细描述。在以下实施例中，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。
在以下实施例中，所涉及的测量方法说明如下：
根据GB1482-84采用霍尔流速计测定PFA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PFA粉末的纯度。
采用显微熔点测定仪(购自济南海能仪器股份有限公司，型号为MP-300)测定PFA粉末的熔点。
采用表面粗糙度仪(购自北京时代之峰科技有限公司，型号为TIME3201)测定PFA粉末的表面粗糙度Ra。
采用接触角测量仪(购自深圳市鑫衡森贸易有限公司，型号为XHSCAZ-2)测定原始接触角和摩擦后接触角，测量范围为0-180°。
在以下实施例中，所涉及的原材料说明如下：
氧化铝粉末购自北京桑尧科技开发有限公司，粒径分布在25-42μm，流动性为21s/50g。
氧化钛粉末购自北京桑尧科技开发有限公司，粒径分布在42-60μm，流动性为25s/50g。
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％，熔点为345℃，表面粗糙度为Ra0.6μm。
改性PFA粉末A1，制备方法包括：(1)将47.6kg普通PFA粉末、0.4kg聚乙烯醇(购自上海福思春化工科技有限公司，型号为PVA1788)、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A1。经测定，改性PFA粉末A1的粒径D50为46-58μm，流动性为15s/50g，纯度为99.9％，熔点为410℃，表面粗糙度为Ra0.2μm。
改性PFA粉末A2，制备方法包括：(1)将54.8kg普通PFA粉末、0.2kg聚氯乙烯(购自上海纪宁实业有限公司，型号为K55-59)、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A2。经测定，改性PFA粉末A2的粒径D50为38-50μm，流动性为13s/50g，纯度为99.5％，熔点为405℃，表面粗糙度为Ra0.15μm。
实施例1
本实施例用于说明根据本发明方法制备不粘涂层的方法。
(1)将铝锅基体(厚度为2.5mm)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Ra3μm，然后用气流(空气)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)将160kg氧化铝粉末、40kg氧化钛粉末和50kg改性PFA粉末A1混合，在110℃烘干1h，得到粉末混合物，将粉末混合物作为原料通过等离子喷涂处理，在基体表面形成第一复合涂层；其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为660A，喷涂压力为70V，工作气体中氩气流量为50L/min，氢气流量为8L/min；喷涂速率20g/min；等离子喷枪距离基体的喷涂距离为90mm，喷涂角度为80°±1°，喷枪移动速度为80mm/s；形成厚度为200μm的第一复合涂层；
(4)采用普通PFA粉末(商购自大金PFA的ACX-33粉末)作为原料通过静电喷涂处理，在前述第一复合涂层上形成第二复合涂层；其中静电喷涂条件包括：静电电压为40kV，静电电流为15μA，流速压力为0.5MPa，雾化压力为0.4MPa；形成厚度为50μm的第二复合涂层。
(5)对形成有第一复合涂层和第二复合涂层的铝锅基体置于红外炉中，先加热至120℃干燥10min，接着加热至400℃固化12min，形成不粘涂层。
实施例2
本实施例用于说明根据本发明方法制备不粘涂层的方法。
(1)参照实施例1中方法对铝锅基体(厚度为2.5mm)进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至100℃；
(3)将125kg氧化铝粉末、25kg氧化钛粉末和50kg改性PFA粉末A2混合，在100℃烘干1.5h，得到粉末混合物，将粉末混合物作为原料通过等离子喷涂处理，在基体表面形成第一复合涂层；其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为650A，喷涂电压为75V，工作气体中氩气流量为55L/min，氢气流量为10L/min；喷涂速率18g/min；等离子喷枪距离基体的喷涂距离为100mm，喷涂角度为80°±1°，喷枪移动速度为85mm/s；形成厚度为200μm的第一复合涂层。
(4)采用普通PFA粉末(商购自大金PFA的ACX-33粉末)作为原料通过静电喷涂处理，在前述第一复合涂层上形成第二复合涂层；其中静电喷涂条件包括：静电电压为30kV，静电电流为20μA，流速压力为0.6MPa，雾化压力为0.5MPa；形成厚度为50μm的第二复合涂层。
(5)对形成有第一复合涂层和第二复合涂层的铝锅基体置于红外炉中，先加热至120℃干燥10min，接着加热至380℃固化15min，形成不粘涂层。
实施例3
本实施例用于说明根据本发明方法制备不粘涂层的方法。
(1)参照实施例1中方法对铝锅基体(厚度为2.5mm)进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至150℃；
(3)将192kg氧化铝粉末、58kg氧化钛粉末和50kg改性PFA粉末A1混合，在100℃烘干1.5h，得到粉末混合物，将粉末混合物作为原料，通过等离子喷涂处理，在基体表面形成第一复合涂层；其中，喷涂电流为680A，喷涂压力为65V，工作气体中氩气流量为45L/min，氢气流量为6L/min，喷涂速率15-25g/min等离子喷枪距离基体的喷涂距离为90mm，喷涂角度为80°±1°，喷枪移动速度为75mm/s；形成厚度为200μm的第一复合涂层。
(4)采用普通PFA粉末(商购自大金PFA的ACX-33粉末)作为原料通过静电喷涂处理，在前述第一复合涂层上形成第二复合涂层；其中静电喷涂条件包括：静电电压为40kV，静电电流为15μA，流速压力为0.5MPa，雾化压力为0.4MPa形成厚度为50μm的第二复合涂层。
(5)对形成有第一复合涂层和第二复合涂层的铝锅基体置于红外炉中，先加热至120℃干燥10min，接着加热至420℃固化10min，形成不粘涂层。
实施例4
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中，将200kg氧化铝粉末和50kg改性PFA粉末A1混合，在110℃烘干1h，得到粉末混合物；所形成的不粘涂层。
实施例5
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中，喷涂电流为600A，喷涂压力为60V，工作气体中氩气流量为55L/min，氢气流量为6L/min，喷涂距离为80mm，形成厚度为200μm的第一复合涂层，所形成的不粘涂层。
实施例6
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中，喷涂电流为700A，压力为75V，工作气体中氩气流量为40L/min，氢气流量为4L/min，喷涂距离为80mm，形成厚度为200μm的不粘涂层。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，不包括步骤(4)和步骤(5)，所形成的第一复合涂层记为不粘涂层。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是，不包括步骤(3)，在铝锅基体表面直接进行步骤(4)中的静电喷涂以及步骤(5)中固化处理。
对比例3
采用空气压力喷涂方式喷涂PTFE不粘涂层，该涂层包括底层和面层；底油包括氟树脂、粘结剂、颜料和助剂，面油包括氟树脂、耐磨颗粒和成膜助剂。具体步骤包括：
(1)按照实施例1的步骤(1)对铝锅基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至85℃；
(3)底油喷涂：喷涂压力为0.3MPa，喷涂角度为70°，喷涂距离为30cm，膜层厚度为20μm，烘干温度为130℃，保温12min；
(4)面油喷涂：喷涂压力为0.4MPa，喷涂角度为70°，喷涂距离为35μm，膜厚为30μm，烘干固化温度为420℃，保温15min。
对比例4
采用空气压力喷涂方式喷涂陶瓷不粘涂层，该涂层包括底层和面层；底油包括粘结剂、颜料和助剂，面油包括氧化硅和氧化铝。具体步骤包括：
(1)按照实施例1的步骤(1)对铝锅基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至60℃；
(3)底油喷涂：喷涂压力为0.3MPa，喷涂角度为70°，喷涂距离为25cm，膜层厚度为25μm，预干燥温度为70℃，保温10min；
(4)面油喷涂：喷涂压力为0.3MPa，喷涂距离为25cm，喷涂角度为70°，膜层厚度为10μm，喷涂完成后280℃烧结，保温15min。
对比例5
采用等离子喷涂法喷涂陶瓷涂层，再通过液料火焰喷涂法喷涂PTFE修饰的铜纳米粒子形成不沾涂层，具体步骤包括：
(1)按照实施例1的步骤(1)对铝锅基体进行预处理；
(2)将步骤(1)得到的基体表面预热至12℃；
(3)将160kg氧化铝粉末和40kg氧化钛粉末作为原料通过等离子喷涂处理，在基体表面形成第一复合涂层；其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为660A，喷涂压力为70V，工作气体中氩气流量为50L/min，氢气流量为8L/min；喷涂速率20g/min；等离子喷枪距离基体的喷涂距离为90mm，喷涂角度为80°±1°，喷枪移动速度为80mm/s；形成厚度为200μm的第一复合涂层；
(4)利用液料火焰喷涂技术喷涂低表面能物质层，采用PTFE修饰的铜纳米粒子为低表面能物质，具体的制备方法为：将浓度为5wt％(质量百分数)的氧化铝纳米粒子(直径约为100纳米)加入到乙醇中，然后在该溶液中加入5wt％的PTFE，搅拌均匀即可。液料火焰喷涂的工艺参数为：助燃气体O2，压力为0.5MPa，流量为3Nm3/h，C2H2的压力为0.1MPa，流量为2Nm3/h，送粉速度50g/min，喷涂距离为150mm；形成不粘涂层。
试验例
1、涂层表面硬度：根据GB/T9790-1988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G98642-88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、耐磨损性和润湿性：根据GB/T1768-79(89)进行摩擦磨损试验，测定和称量摩擦磨损试验前后的接触角(分别为原始接触角和摩擦后接触角)和重量，根据公式计算失重比，其中，失重比＝(摩擦前重量-摩擦后重量)/摩擦前重量，结果见表3。其中，试验结果显示：本发明的不粘涂层在表面磨损后内部仍具有良好的润湿性，并且只要未露出基体，其润湿性一直保持良好，对PTFE不粘涂层、陶瓷不粘涂层和本发明的不粘涂层这三种样品进行摩擦磨损试验，可以发现：本发明的不粘涂层在摩擦磨损过程中仅仅有部分粉状脱落，不影响使用性能，而PTFE不粘涂层和陶瓷不粘涂层均为片状层间脱落，差异较大。
表1.
表面硬度(HV) 结合力(MPa) 孔隙率(％) 平板耐磨次数(次)
实施例1 490 45 0.8 12000
实施例2 445 42 0.9 10500
实施例3 520 48 0.6 13000
实施例4 470 41 0.8 11000
实施例5 410 40 1.8 9000
实施例6 515 44 0.7 13000
对比例1 550 48 1.2 12500
对比例2 60 8 1.0 3000
对比例3 120 7 1.2 4000
对比例4 250 3 1.5 5100
对比例5 510 25 1.2 9000
表2
耐酸 耐碱 耐盐
实施例1 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 20周期
实施例2 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 20周期
实施例3 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 20周期
实施例4 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 18周期
实施例5 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 15周期
实施例6 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 20周期
对比例1 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 20周期
对比例2 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 6周期
对比例3 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 4周期
对比例4 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 2周期
对比例5 无白化、起泡等现象 无白化、起泡等现象 15周期
表3.
摩擦次数 失重比(％) 原始接触角(°) 摩擦后接触角(°)
实施例1 1000 1.2 142 139
实施例1 2000 1.8 142 136
实施例1 3000 2.9 142 133
实施例2 1000 1.5 146 142
实施例3 1000 1.2 138 135
实施例4 1000 1.4 140 136
实施例5 1000 2.1 145 140
实施例6 1000 1.1 132 126
对比例1 1000 1.2 108 105
对比例2 1000 6.0 125 90
对比例3 1000 8.9 121 87
对比例4 1000 4.8 110 78
对比例5 1000 2.2 106 102
通过表1-3的结果可以看出，根据本发明的方法，不但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、润湿性好、使用寿命长等优点。
其中，将实施例1与实施例4的结果比较可知，将氧化铝和氧化钛的混合物(特别是重量比1：0.05-0.4的混合物)作为陶瓷粉末，有利于进一步使得不粘涂层的表面硬度。
其中，将实施例1与实施例5-6的结果比较可知，在特定的等离子喷涂处理条件下，能够进一步综合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、润湿性和使用寿命。
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 (21)

1.一种制备不粘涂层的方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）将基体进行预处理；
（2）将步骤（1）得到的基体表面预热至80-150℃；
（3）以包括陶瓷粉末和含氟树脂粉末的粉末混合物作为原料进行等离子喷涂处理，以在基体表面上形成第一复合涂层；
（4）以含氟树脂粉末作为原料进行静电喷涂处理，以在所述第一复合涂层的表面上形成第二复合涂层；
（5）对形成有所述第一复合涂层和第二复合涂层的基体进行固化处理，得到不粘涂层；
所述固化的温度为380-420℃，固化时间为10-15min；
所述陶瓷粉末为氧化铝粉末、氧化锆粉末、氧化钛粉末、或者氧化铝和氧化钛的复合粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一复合涂层背向所述基体一侧的表面上具有凹凸的齿状结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一复合涂层具有所述齿状结构的一侧表面的粗糙度为Ra3-12μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二复合涂层中包括含氟树脂涂粉末、以及分散在所述含氟树脂粉末中的陶瓷粉末。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二复合涂层中的陶瓷粉末的粒径为0.1-10μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一复合涂层的厚度为50-300μm，涂层孔隙率为1%-5%；和/或，所述第二复合涂层的厚度20-60μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷粉末的粒径分布在20-100μm范围内；
和/或，所述陶瓷粉末的流动性为10-30s/50g；
和/或，所述含氟树脂粉末的粒径分布在20-100μm范围内；
和/或，所述含氟树脂粉末流动性为10-25s/50g。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述陶瓷粉末的粒径分布在35-65μm范围内；
和/或，所述含氟树脂粉末的粒径分布在30-80μm范围内。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，所述等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为600-700A；喷涂电压为60-75V，工作气体中主气流量为40-60L/min；辅气流量为4-12L/min；
和/或，所述等离子喷涂处理的步骤中，喷涂速率15-25g/min；喷涂距离为80-100mm。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为650-680A；喷涂电压为65-75V，工作气体中主气流量为45-55L/min；辅气流量为6-10L/min；
和/或，所述等离子喷涂处理的步骤中，喷涂速率为18-22g/min；喷涂距离为90-100mm。
11.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，所述粉末混合物中含氟树脂粉末与陶瓷粉末的重量比为1：1-5。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述粉末混合物中含氟树脂粉末与陶瓷粉末的重量比为1：3-5。
13.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，所述含氟树脂粉末为PTFE和/或PFA。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述陶瓷粉末为复合粉末，所述复合粉末中氧化铝与氧化钛的重量比为1：0.05-0.4。
15.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，所述静电喷涂处理的条件包括：静电电压为25-55kV，静电电流为10-20μA，流速压力为0.3-0.6 MPa，雾化压力为0.3-0.5MPa。
16.权利要求1至15中任意一项所述方法制备得到的不粘涂层。
17.一种锅具，其特征在于，该锅具包括基体（10）和形成在基体上的不粘涂层（20），所述不粘涂层为权利要求16所述的不粘涂层。
18.一种锅具，其特征在于，该锅具包括基体（10）和形成在基体（10）上的不粘涂层（20），所述不粘涂层（20）沿内至外方向包括第一复合涂层（30）和第二复合涂层（40）；所述第一复合涂层（30）中包括交错排布的陶瓷粉末（31）和含氟树脂粉末（32）；所述第二复合涂层（40）中包括含氟树脂涂层（41）、以及分散在所述含氟树脂涂层中的陶瓷粉末（42）。
19.根据权利要求18所述的锅具，其特征在于，所述第一复合涂层（30）背向所述基体（10）一侧的表面上具有凹凸的齿状结构；
和/或，所述第一复合涂层（30）具有所述齿状结构的一侧表面的粗糙度为Ra3-12μm；
和/或，所述第一复合涂层（30）通过等离子喷涂形成；
和/或，所述第一复合涂层（30）中陶瓷粉末（31）和含氟树脂粉末（32）均具有平行于所述基体（1）的扁平状结构；
和/或，所述第一复合涂层（30）中陶瓷粉末和含氟树脂粉末的厚度为1-10μm，垂直于厚度方向的横截面的最大直径为30-500μm；
和/或，所述第二复合涂层（40）通过静电喷涂后经高温固化形成；
和/或，所述基体（10）的厚度为0.5-6mm；
和/或，所述第一复合涂层（30）的厚度为50-300μm；
和/或，所述第二复合涂层（40）的厚度为20-60μm。
20.一种煮食设备，其特征在于，该煮食设备包括权利要求17至19中任意一项所述的锅具。
21.根据权利要求20所述的煮食设备，其特征在于，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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