CN110754915B - 炒锅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了炒锅及其制备方法，其中，炒锅包括：锅体，所述锅体由铁基材料形成，准晶涂层，所述准晶涂层由准晶材料形成，并且所述准晶涂层形成在所述锅体的内表面。由此，本发明上述实施例的炒锅通过在内表面形成准晶涂层，且准晶涂层与锅体具有良好的结合力，不易脱落，而且准晶涂层还具有不粘性能，进而同时解决了铁质炒锅易生锈和粘锅的缺点。另外，发明人还发现，在碳钢材质的铁质炒锅上喷涂准晶涂层，其耐蚀性能接近304奥氏体不锈钢，明显优于现有渗氮工艺。因此，本发明上述实施例的炒锅可以省去对铁质炒锅的渗氮处理，而且该炒锅还具有良好的不粘性和耐腐蚀性，性能显著优于现有的铁质炒锅。

Description

炒锅及其制备方法
技术领域
本发明属于生活炊具领域，具体而言，本发明涉及炒锅及其制备方法。
背景技术
长期以来人们一直对铁质炒锅情有独钟，都非常喜欢使用铁锅烹饪食品，但是铁锅在使用过程中容易生锈，这样既影响铁锅的寿命，也会污染烹饪的食品。同时，铁锅在烹饪过程中时常发生食物粘锅现象。这不仅破坏了食物外形，而且粘锅的食物容易发生焦糊，甚至产生有害物质，影响人体健康。此外也增加了炊具洗刷难度，给烹饪带来不便。现有解决铁锅生锈主要通过采用液体渗氮(QPQ工艺)或者气氛渗碳工艺来解决，但液体渗碳工艺污染大，成本高，气氛渗氮工艺耐蚀性能较差；解决不粘主要通过用户采用传统的浸油来养锅的方式，但这种方式不粘性并没有得到非常的解决，锅具还是粘锅严重，给用户带来清洁的困扰，如果在铁质上喷涂不粘涂层，附着力不好，容易掉膜，同时不粘涂层的硬度低，很容易划伤，无法使用金属铲子。因此，目前的铁质炒锅有待进步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有良好防锈和不粘功能铁质炒锅及其制备方法。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种炒锅，根据本发明的实施例，该炒锅包括：
锅体，所述锅体由铁基材料形成；
准晶涂层，所述准晶涂层由准晶材料形成，并且所述准晶涂层形成在所述锅体的内表面。
由此，本发明上述实施例的炒锅通过在内表面形成准晶涂层，且准晶涂层与锅体具有良好的结合力，不易脱落，而且准晶涂层还具有不粘性能，进而同时解决了铁质炒锅易生锈和粘锅的缺点。另外，发明人还发现，在碳钢材质的铁质炒锅上喷涂准晶涂层，其耐蚀性能接近304奥氏体不锈钢，明显优于现有渗氮工艺。因此，本发明上述实施例的炒锅可以省去对铁质炒锅的渗氮处理，而且该炒锅还具有良好的不粘性和耐腐蚀性，性能显著优于现有的铁质炒锅。
另外，根据本发明上述实施例的炒锅还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述锅体未经过渗氮处理。
在本发明的一些实施例中，所述准晶涂层的孔隙率为0.1％-20％。
在本发明的一些实施例中，所述准晶材料包含铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。
在本发明的一些实施例中，所述准晶材料中含有原子百分比分别为70-80％的铝，15-25％的铜、5-15％的铁和总和为5-15％的铬和钛。
在本发明的一些实施例中，所述准晶涂层中氧含量不超过10at％，优选地，所述涂层中的氧量含为4at％～7at％。
在本发明的一些实施例中，所述准晶材料为准晶颗粒，且表面形成凹凸结构，所述准晶颗粒的粒径不大于150微米。
在本发明的一些实施例中，所述准晶涂层的厚度为10-500微米。
在本发明的一些实施例中，所述铁为碳钢、不锈钢或铸铁。
在本发明的一些实施例中，所述准晶涂层与所述锅体的结合力大于30MPa，所述准晶层的硬度大于5.50GPa。
在本发明的一些实施例中，所述炒锅包括锅壁和锅底，所述锅壁为回转曲面，所述回转曲面由函数为y＝ax2母线作定轴旋转形成，其中，所述a为大于等于0.05小于等于0.4。
在本发明的一些实施例中，所述炒锅上具有安装把手的安装孔，所述安装孔的表面具有准晶涂层。
根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种制备前面所述炒锅的方法，该方法包括：
(1)将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；
(2)将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；以及
(3)提供由铁基材料形成的锅体，所述锅体未经过渗氮处理，基于所述准晶颗粒，在所述锅体内表面上形成准晶涂层。
另外，根据本发明上述实施例的制备炒锅的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述准晶合金锭通过对含有铝材、铜材、铁材、铬材和钛材的混合物进行熔炼处理形成。
在本发明的一些实施例中，所述混合物中铝、铜、铁、铬和钛的原子百分比为：70-80％的铝，15-25％的铜，5-15％的铁和总和为5-15％铬和钛。
在本发明的一些实施例中，所述制粉处理采用雾化制粉法。
在本发明的一些实施例中，所述准晶粉末的粒径为2-3μm。
在本发明的一些实施例中，所述准晶粉末中准晶含量大于60重量％。
在本发明的一些实施例中，所述球化处理获得第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒的粒径为20-80μm，所述第二颗粒的粒径为80-150μm；
步骤(3)中进一步包括：
(3-1)基于所述第二颗粒，在所述锅体内表面上形成第一子涂层；以及
(3-2)基于所述第一颗粒，在所述第一子涂层远离所述锅体的表面形成所述第二子涂层。
在本发明的一些实施例中，所述第一子涂层和所述第二子涂层的至少之一是通过等离子喷涂法形成的。
在本发明的一些实施例中，所述等离子喷涂处理的条件包括：电弧功率为25-42kW，电弧电压为40-50V。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)之后进一步包括对所述第二子涂层和所述第一子涂层进行退火处理。
在本发明的一些实施例中，所述退火处理在惰性气体氛围或真空下进行，所述退火处理的温度为700-900摄氏度，时间为0.5-6小时。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)之前，预先将所述锅体进行清洁处理，所述清洁处理包括：依次采用酒精、三氯乙烯和纯净水进行超声波清洗，以便除去锈迹。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的炒锅的结构图；
图2是根据本发明一个实施例的制备炒锅的方法流程示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的制备炒锅的方法流程示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的制备炒锅的方法流程示意图；
图5是根据本发明又一个实施例的制备炒锅的方法流程示意图；
图6是根据本发明实施例制备炒锅的方法中采用一定原子百分比的原料和制得的准晶粉末的XRD测试结果。
图7是根据本发明实施例制备炒锅的方法中制得的准晶颗粒的SEM形貌图。
图8是根据本发明实施例制备炒锅的方法制得的炒锅的准晶涂层的XRD测试结果。
图9是根据本发明实施例制备炒锅的方法制得的炒锅的准晶涂层的耐腐蚀性能的电化学极化曲线。
图10是根据本发明实施例制备炒锅的方法制得的炒锅的准晶涂层的硬度测试结果。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明是基于发明人的下列发现完成的：
由于现有的铁质炒锅存在容易生锈和粘锅的缺点，进而严重影响铁质炒锅的使用寿命和烹饪食物的美观以及清洗难度。而目前主要采用的渗氮或者气氛渗碳解决表面生锈存在污染大、成本高的缺陷；浸油来养锅的方法并不能够达到理想的不粘效果，而直接在铁质上喷涂不粘涂层，则存在不粘涂层附着力不好、硬度低的缺陷，进而容易出现掉膜和刮伤。
为了寻找能够同时解决铁质炒锅易生锈和粘锅的缺点，发明人尝试使用了准晶材料，发现将准晶材料形成在铁质炒锅的内表面则具有良好结合力，而且准晶材料表面能低，本身具有良好的不粘性，同时还具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性。因此，采用准晶材料在铁质炒锅的内表面形成涂层可以达到防生锈和不粘的双重效果。有效解决了铁质炒锅生锈及粘锅的痛点。
为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种炒锅，根据本发明的实施例，如图1所示，该炒锅包括：锅体100，所述锅体100由铁基材料形成；准晶涂层200，所述准晶涂层200由准晶材料形成，并且所述准晶涂层200形成在所述锅体100的内表面。
由此，本发明上述实施例的炒锅通过在内表面形成准晶涂层，且准晶涂层与锅体具有良好的结合力，不易脱落，而且准晶涂层还具有不粘性能，进而同时解决了铁质炒锅易生锈和粘锅的缺点。另外，发明人还发现，在碳钢材质的铁质炒锅上喷涂准晶涂层，其耐蚀性能接近304奥氏体不锈钢，明显优于现有渗氮工艺。因此，本发明上述实施例的炒锅可以省去对铁质炒锅的渗氮处理，而且该炒锅还具有良好的不粘性和耐腐蚀性，性能显著优于现有的铁质炒锅。
根据本发明的具体实施例，如图1所示，该炒锅包括：锅体100，所述锅体100由铁形成，所述锅体100未经过渗氮处理；准晶涂层200，所述准晶涂层200由准晶材料形成，并且所述准晶涂层200形成在所述锅体100的内表面。未经过渗氮处理的锅体100，能够增强锅体100与准晶涂层200之间的结合力，且能够防止准晶涂层200形成在锅体100的过程中，对锅体100造成变形。经过渗氮处理的锅体，表面会形成Fe-O层，Fe-O层的硬度高、塑性低，容易发生塑性变形。准晶颗粒硬度较大，当喷涂在Fe-O层时，容易使锅体100上出现凹坑，破坏锅体100结构；另外，准晶涂层200与锅体100为冶金结合，而经过渗氮处理的锅体100表面具有Fe-O层，此时准晶涂层200与Fe-O层之间不能形成冶金结合，而通过分子键结合力小于冶金结合力，从而减少准晶涂层200与锅体100之间的结合力。
根据本发明的具体实施例，所述准晶涂层200的孔隙率为0.1％-20％。准晶涂层中合理的孔隙可减少应力集中、几乎没有涂层裂纹的产生，且涂层的硬度较大、摩擦系数较低、耐磨损、耐腐蚀，可实现较佳的不粘性能。当准晶涂层中孔隙率过低时，集中应力过大，容易出现涂层裂纹，涂层的不粘性能、力学性能均不佳；当准晶涂层中孔隙率过高时，涂层硬度和耐磨性会大幅下降，导致涂层的耐久性降低。
根据本发明的具体实施例，所述准晶材料包含铝、铜、铁，优选进一步包括铬、钛。含有铬和钛元素可以降低金属的晶间腐蚀倾向，从而使其耐腐蚀性能进一步提高，因此可以进一步提高准晶涂层的耐腐蚀性。
根据本发明的具体实施例，所述准晶材料包含铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。发明人发现，含有铬和钛元素可以降低金属的晶间腐蚀倾向，从而使其耐腐蚀性能进一步提高，因此可以进一步提高准晶涂层的耐腐蚀性。
根据本发明的具体实施例，准晶材料中含有原子百分比分别为70-80％的铝，15-25％的铜、5-15％的铁和总和为5-15％的铬和钛。由此可以进一步提高准晶粉末中准晶的含量和纯度。并且具有上述各元素成分和配比的准晶粉末具有特殊的5次旋转对称性的衍射斑和十二面体结构。由此可以进一步提高准晶涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性以及不粘性。
根据本发明的具体实施例，所述准晶涂层中氧含量不超过10at％，优选地，所述涂层中的氧量含为4at％～7at％。由于准晶涂层中不可避免的会掺入氧，基于准晶涂层中元素的总数量，准晶涂层中氧的含量为不超过10at％，优选地，所述涂层中的含氧量为4at％～7at％。，由于涂层中的氧含量较低，则增加了涂层中金属元素的含量，此时涂层与基体之间为冶金结合，能够增加涂层与基体之间的结合力；此外，若氧含量过高，则会增加氧与其他金属元素的结合，改变涂层中的结晶相种类，进而不能形成准晶相，从而使涂层的不粘性能、耐腐蚀性以及硬度大幅度下降。
根据本发明的具体实施例，准晶材料为准晶晶粒，由此可以在准晶涂层表面形成微观的凹凸结构。由此可以提高准晶涂层的不粘性能，进而解决铁质炒锅易生锈和粘锅的缺点。
由此准晶涂层由准晶晶粒形成，进而显著提高了准晶涂层准晶含量，提高准晶涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性以及不粘性。
根据本发明的具体实施例，所述准晶涂层的厚度为10-500微米，例如准晶涂层的厚度可以为10微米、30微米、50微米、70微米、90微米、100微米、120微米、140微米、160微米、180微米、200微米、220微米、240微米、260微米、280微米、300微米、320微米、340微米、360微米、380微米、400微米、420微米、440微米、460微米、480微米、500微米等。由此，涂层的使用寿命较长。当涂层的厚度过厚时，成本较高；当涂层的厚度过薄时，涂层的耐磨性能相对较差，使用性能相对不佳。
根据本发明的具体示例，锅体由铁形成，铁可以为碳钢、不锈钢或铸铁。铁可以理解为铁基材料，即根据本发明的具体示例，锅体由铁基材料形成，铁基材料可以为碳钢、不锈钢或铸铁。由此在上述材质的铁质炒锅上喷涂准晶涂层，可以有效解决铁质炒锅的易生锈和粘锅的缺陷。另外在上述材质的铁质炒锅上喷涂准晶涂层，可以使得炒锅的整体耐蚀性能接近304奥氏体不锈钢，明显优于现有渗氮工艺。
根据本发明的上述实施例的炒锅，其准晶涂层与锅体的结合力大于30MPa，由此该准晶层结合牢固不易脱落，有效解决了现有普通不粘涂层与铁质炒锅界面结合力差易脱落的缺陷。而且准晶层的硬度大于5.50GPa，进而使得炒锅更加耐刮划、耐腐蚀，长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗，也不会导致准晶涂层得破坏和脱落，进而可显著提高复炒锅的综合性能。
由此，本发明上述实施例的炒锅通过设置准晶涂层，可以省去对铁质炒锅进行渗氮处理。而且准金涂层本身具有不粘性能，且与锅体内表面具有良好的结合力，不易脱落，因此同时解决易生锈和粘锅的缺点。另外，准晶涂层还具有较强的耐刮划和耐腐蚀性。因此，本发明实施例的炒锅较现有的铁锅不仅延长了其使用寿命，而且还显著提升了其品质。
根据本发明的具体示例，所述炒锅包括锅壁和锅底，所述锅壁为回转曲面，所述回转曲面由函数为y＝ax2母线作定轴旋转形成，其中，所述a为大于等于0.05小于等于0.4。由于炒锅的锅壁通常具有一定的弧度，而设置在锅壁上的准晶涂层需要较高的结合力，才能防止准晶涂层的脱落，而满足该函数的炒锅能够提高准晶涂层与锅壁的结合力，防止准晶涂层脱落，同时降低准晶涂层的制备难度。
根据本发明的示例，所述炒锅上具有安装把手的安装孔，所述安装孔的表面具有准晶涂层。由此方便把手的安装，并进一步防止安装孔的腐蚀。
根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种制备前面所述炒锅的方法，如图2所示，该方法包括：
(1)将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；
(2)将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；以及
(3)提供由铁(铁基材料)形成的锅体，所述锅体未经过渗氮处理，基于所述准晶颗粒，在所述锅体内表面上形成准晶涂层。
根据本发明实施例的制备炒锅的方法，首先利用准晶合金锭制备得到准晶粉末，其次对准晶粉末进行球化处理，得到准晶颗粒，最后基于所述准晶颗粒，在所述锅体内表面上形成准晶涂层。由此，通过上述方法可以有效在由铁(铁基材料)形成的锅体的内表面上形成准晶涂层。并且该方法工艺简单、易实施，同时具有制备成本低的优点。
下面对本发明具体实施例的制备炒锅的方法进行详细描述：
S100：制粉处理
首先，将准晶合金锭供进行制粉处理，以便得到准晶粉末。由此，采用准晶合金锭制作准晶粉末在涂层的退火中可以提升准晶含量。
根据本发明的具体实施例，准晶合金锭是通过含有铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种材料的混合物进行熔炼处理形成。
根据本发明的具体实施例，优选的，准晶合金锭是通过对含有铝材、铜材、铁材、铬材和钛材的混合物进行熔炼处理形成。由此，得到的准晶合金锭更适于后续形成准晶涂层。
根据本发明的具体实施例，上述混合物中铝、铜、铁、铬和钛的原子百分比为：70-80％的铝，15-25％的铜，5-15％的铁和总和为5-15％铬和钛。由此，可以使得获得的准晶涂层中准晶含量较高。
根据本发明的实施例，上述铝材为纯铝，铜材为纯铜，铁材为纯铁，铬材和钛材为纯铬纯钛或者铬钛合金。发明人发现，通过采用铬钛合金作为铬材用于制备准晶合金锭，也即是说，在准晶中加入适量的钛元素，可以进一步降低准晶合金的晶间腐蚀倾向，从而使其耐腐蚀性能进一步提高。根据本发明的实施例，上述铝材、铜材、铁材和铬材均可采用通过市购获得的常规产品。
根据本发明的实施例，用于将准晶合金锭制备为准晶粉末的处理方法并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。根据本发明的优选实施例，可以通过雾化制粉法将准晶合金锭制备为准晶粉末，由此制备得到的准晶粉末更适于后续用于形成准晶涂层。
根据本发明的实施例，上述制粉处理制备得到的准晶粉末的粒径为2-3μm。具体地可以通过控制雾化制粉的工艺参数直接获得粒径在2-3μm范围内的准晶粉末，进而可以满足后续球化要求。
根据本发明的具体实施例，上述准晶粉末中准晶含量大于60重量％。由此可以进一步提高制备得到炒锅上准晶涂层的不粘性、硬度和耐腐蚀性。
S200：球化处理
其次，将上述制备得到的准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒。由此球化处理得到的准晶颗粒具有更好的流动性，进而方便后续的喷涂处理过程中准晶颗粒的给料，提高喷涂均匀度。
根据本发明的具体实施例，球化处理的方式可以为气雾法、水雾法、等离子旋转法等，操作简单、方便，且有利于提高在后续步骤喷涂时准晶材料的出粉率。为了进一步提高喷涂时准晶材料的出粉率，准晶颗粒的粒径小于150微米，例如准晶颗粒的粒径可以为10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米等，具体的，可以在球化处理之后进行筛粉(比如利用50目～200目的筛网进行筛粉)得到粒径小于150微米的准晶颗粒。由此，喷涂时准晶颗粒的出粉率更佳。若准晶颗粒的粒径过大，不仅不利于出粉，而且在喷涂时未完全熔融的准晶颗粒过多，若将该未完全熔融的准晶颗粒喷涂在基体表面上，则会导致第一子涂层表面不平整，使得涂层的不粘效果相对较低，使用性能相对不佳。
S300：喷涂处理
最后，提供由铁形成的锅体，锅体未经过渗氮处理，基于上述准晶颗粒，在锅体内表面上形成准晶涂层。
根据本发明的具体实施例，上述球化处理还可以获得第一颗粒和第二颗粒，第一颗粒的粒径为20-80μm，例如20-30μm、20-40μm、20-50μm、20-60μm、30-40μm、30-50μm、30-60μm；第二颗粒的粒径为80-150μm，例如85-90μm、85-100μm、85-110μm、85-120μm、85-130μm、85-140μm、90-100μm、90-110μm、90-120μm、90-130μm、90-140μm、100-110μm、100-120μm、100-130μm、100-140μm、110-120μm、110-130μm、110-140μm、120-130μm、1210-140μm。第一颗粒可以直接用于后续在锅体的表面直接形成准晶涂层。
根据本发明的另一个具体示例，第二颗粒也可以用于制备准晶涂层。因此，如图3所示，步骤S300中进一步包括：
S310：基于所述第二颗粒，在所述锅体内表面上形成底层(第一子涂层)；以及
S320：基于所述第一颗粒，在所述底层(第一子涂层)远离所述锅体的表面形成所述准晶涂层(第二子涂层)。
发明人发现，对于粒度较大的准晶颗粒(即第二颗粒)，虽然将其直接用于形成准晶涂层会对涂层性能产生一些不利影响，但通过利用第二颗粒先在基体上形成底层(第一子涂层)，再利用粒度较小的准晶颗粒(即第一颗粒)在该底层(第一子涂层)上形成外层，即准晶涂层(第二子涂层)，可以在不影响外层准晶涂层性能的前提下，有效地对第二颗粒加以利用，提高资源的利用率。除此之外，基于第二颗粒形成的底层(第一子涂层)具有一定的孔隙率，可以进一步降低涂层的导热率，使得形成有准晶涂层(第二子涂层)的基体表面温度更为均匀，从而对准晶涂层的不粘性能起到一定帮助。而通过利用较小粒度的第一颗粒在底层(第一子涂层)外形成的准晶涂层致密度更高，由此可以有效消除底层孔隙率较大对涂层产生的不利影响。对于粒径小于20μm或大于150μm的准晶颗粒，可以回收用于制备准晶合金锭。
根据本发明的实施例，上述第一子涂层和第二子涂层至少一者通过等离子喷涂法形成的。由此，可有效地在基体上形成第一子涂层和第二子涂层，工艺成熟，易操作，易于工业化生产。
根据本发明的实施例，等离子喷涂法的条件包括：电弧功率为25-42kW，电弧电压为40-50V。由此，可形成性能更佳的底层和准晶涂层。
根据本发明的实施例，参考图4，本发明的形成准晶涂层的方法在步骤(3)之后进一步包括：
S400：退火处理
该步骤中，对第二子涂层和第一子涂层进行退火处理。发明人发现，通过等离子喷涂法在基体上形成第二子涂层和第一子涂层，会使第一颗粒和第二颗粒中的至少一部分准晶转化为非晶相。进而通过对第二子涂层和第一子涂层进行退火处理，可以使第二子涂层和第一子涂层中的准晶晶种重新转化为准晶，从而提高准晶涂层和底层中的准晶含量。
根据本发明的实施例，退火处理在惰性气体氛围或真空下进行，退火处理的温度为700-900摄氏度，时间为0.5-6小时。比如700℃、750℃、800℃、850℃或900℃。如此，在该温度范围内退火，不仅可以将第二子涂层和第一子涂层中由于等离子喷涂转化的非晶相在高温下重新转化为准晶，而且使得第二子涂层和第一子涂层中的准晶晶种长大成为准晶晶粒，再者，也不会影响准晶涂层的质量；若温度低于700℃，则不足以使非晶相转化为准晶，但是相比于退火处理之前的底层和准晶涂层，准晶涂层中的准晶含量还是有提高的；若温度高于900℃，虽然可以大大提高第二子涂层和第一子涂层中准晶的含量，且会使准晶晶粒粒径过大，而且在退火过程中，过高的温度会使得涂层中具有过高的热应力，而这种过高的热应力会使得准晶涂层开裂，不仅严重影响其质量和使用性能，也会影响准晶涂层的不粘性能。
根据本发明的实施例，由于第二子涂层和第一子涂层中含有易氧化的金属元素(比如铝)，所以退火处理是在真空或保护气氛(比如氮气或氩气)下进行的。由此，在退火过程中可以保护铝等易氧化的金属元素不被氧化，进一步提高第二子涂层和第一子涂层中准晶的含量。
根据本发明的实施例，为了得到使用性能最佳、准晶含量较高的准晶涂层，退火处理的条件为：升温速率为5-100℃/min，比如5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min，保温时间为0.5-10h，比如0.5h、1h、3h、5h、7h、9h或10h，降温速率为5-100℃/min，比如5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min，降温至200-300℃，比如，200℃、230℃、250℃、270℃或300℃，之后随炉冷却到室温。由此，可以最大程度地提高第二子涂层和第一子涂层中准晶的含量，进而最大程度地提高准晶涂层的不粘性等其他性能，此外，若升温速率或降温速率过低，会延长工艺时长；若升温速率或降温速率过快，会影响准晶涂层的质量，比如涂层开裂等；若保温时间太短，不能使得非晶相充分转化为准晶或不能使得晶种完全长成晶粒，当然相比于未经退火处理的准晶涂层，经过退火处理的准晶涂层的准晶含量还是有所提高的；若保温时间太长，则可能是导致涂层开裂。
根据本发明的实施例，参考图5，本发明的制备炒锅的方法在步骤(3)之前进一步包括：
S500：锅体清洗处理
该步骤包括将锅体进行清洁处理，所述清洁处理包括：依次采用酒精、三氯乙烯和纯净水进行超声波清洗，以便除去锈迹。由此通过对锅体进行清洁处理，可以进一步提高准晶涂层与锅体内表面的结合力，进而使得准晶涂层不易脱落，以便提高炒锅的综合品质。
实施例
1、按照下列步骤制备炒锅：
(1)采用纯铝、纯铜、纯铁、铬钛合金作为原材料，根据铝：70-80％，铜：15-25％，铁：5-15％，铬和钛：5-15％的原子比分别进行配料。
(2)将称量好的原材料放入中频感应炉中进行熔炼处理，其中，将铁和铬放置在中频感应炉底端位置。熔炼处理全程通入惰性气体作为保护气或者将炉内抽真空，待合金熔化完全并除渣后，浇铸得到准晶合金锭。
(3)将准晶合金锭供给至雾化制粉装置中，进行雾化制粉，全程采用惰性气体保护或对体系抽真空，得到粒径在2-3μm范围内的准晶粉末。
(4)将上述制备得到的准晶粉末进行球化处理并筛分，并得到粒径在20-80um范围的第一颗粒和粒径在80-150μm范围内的第二颗粒；并将粒径小于20μm和大于150μm的准晶颗粒回收用于步骤(1)和(2)制备准晶合金锭。
(5)依次采用酒精、三氯乙烯或者纯水加超声波等方式对铁质炒锅的内表面进行清洁并烘干，要求表面在等离子喷涂前不能有锈迹等。
(6)基于第二颗粒，利用等离子喷涂装置在锅体的内表面形成第一子涂层；等离子喷涂装置的工作条件为：电弧功率为25-42kW，电弧电压为40～50V。
(7)基于第一颗粒，利用等离子喷涂装置在第一子涂层原来锅体的表面喷涂第二子涂层；等离子喷涂装置的工作条件为：电弧功率为25-42kW，电弧电压为40～50V。
(8)利用退火装置在惰性气体氛围或真空下对形成有第一子涂层和第二子涂层进行退火处理，退火处理的温度为700-900摄氏度，具体条件为：升温速率为5～100℃/min，保温时间为0.5～10h，降温速率为5～100℃/min，降温至200～300℃，随炉冷却到室温。
2、测试分析：
分别对步骤(1)中的原料和步骤(3)中的准晶粉末进行XRD分析、对球化后的准晶颗粒的形态和颗粒大小进行分析、对炒锅的准晶涂层进行XRD分析、对炒锅的准晶涂层的耐腐蚀性、结合力、硬度进行测试分析。
3、测试结果：
(1)由图6可知，在步骤(1)比例下的原料及步骤(3)的工艺下制作准晶粉末粉的XRD定量分析结果可知，该准晶粉末中含准晶量超过60％。
(2)由图7可知，球化后的准晶颗粒的形态和颗粒大小为20-80微米，这准晶颗粒是由2-3um的准晶粉末球化而成。
(3)由图8可知，从炒锅的准晶涂层的XRD以及步骤(3)的工艺下制作准晶粉末的XRD的对比分析来看，准晶涂层中准晶含量比步骤(3)制得的准晶粉末中的准晶含量还高(准晶峰越尖锐，准晶含量越高)。
(4)图9显示了炒锅的耐腐蚀性能测试结果。从电化学极化曲线来分析，在碳钢上喷涂准晶涂层，耐蚀性能接近304奥氏体不锈钢，明显优于现有渗氮工艺。
(5)通过对结合力测试，准晶涂层的结合力达到30MPa以上，能更好满足现有炒锅的要求。
(6)图10显示了对准晶涂层硬度的测试结果，结果显示，准晶涂层的硬度约为5.50GPa，是304的1.2-1.9倍，是DC04(碳钢)的3.0-3.5倍。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (23)

1.一种炒锅，其特征在于，包括：
锅体，所述锅体由铁基材料形成，所述锅体未经过渗氮处理；
准晶涂层，所述准晶涂层由准晶材料形成，并且所述准晶涂层形成在所述锅体的内表面，所述准晶涂层包括第一子涂层和第二子涂层，所述第一子涂层形成在所述锅体的内表面，所述第二子涂层形成在所述第一子涂层远离所述锅体的表面，形成所述第一子涂层的准晶材料粒径为80-150 μm，形成所述第二子涂层的准晶材料粒径为20-80 μm。
2.根据权利要求1所述的炒锅，其特征在于，所述准晶涂层的孔隙率为0.1%-20%。
3.根据权利要求2所述的炒锅，其特征在于，所述准晶材料包含铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。
4.根据权利要求3所述的炒锅，其特征在于，所述准晶材料中含有原子百分比分别为70-80%的铝，15-25%的铜、5-15%的铁和总和为5-15%的铬和钛。
5.根据权利要求4所述的炒锅，其特征在于，所述准晶涂层中氧含量不超过10 at%。
6.根据权利要求4所述的炒锅，其特征在于，所述准晶涂层中的氧含量为4 at%~7 at%。
7.根据权利要求5所述的炒锅，其特征在于，所述准晶材料为准晶颗粒，且表面形成凹凸结构。
8.根据权利要求3所述的炒锅，其特征在于，所述准晶涂层的厚度为10-500微米。
9.根据权利要求3所述的炒锅，其特征在于，所述铁基材料为碳钢、不锈钢或铸铁。
10.根据权利要求9所述的炒锅，其特征在于，所述准晶涂层与所述锅体的结合力大于30MPa，所述准晶层的硬度大于5.50GPa。
11.根据权利要求1-10任一项所述的炒锅，其特征在于，所述炒锅包括锅壁和锅底，所述锅壁为回转曲面，所述回转曲面由函数为y=ax2母线作定轴旋转形成，其中，所述a为大于等于0.05小于等于0.4。
12.根据权利要求4所述的炒锅，其特征在于，所述炒锅上具有安装把手的安装孔，所述安装孔的表面具有准晶涂层。
13.一种制备权利要求1-12任一项所述炒锅的方法，其特征在于，包括：
（1）将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；
（2）将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；以及
（3）提供由铁基材料形成的锅体，所述锅体未经过渗氮处理，基于所述准晶颗粒，在所述锅体内表面上形成准晶涂层，
其中，所述球化处理获得第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒的粒径为20-80 μm，所述第二颗粒的粒径80-150 μm；
步骤（3）中进一步包括：
（3-1）基于所述第二颗粒，在所述锅体内表面上形成第一子涂层；以及
（3-2）基于所述第一颗粒，在所述第一子涂层远离所述锅体的表面形成所述第二子涂层。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述准晶合金锭通过对含有铝材、铜材、铁材、铬材和钛材的混合物进行熔炼处理形成。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述混合物中铝、铜、铁、铬和钛的原子百分比为：70-80%的铝，15-25%的铜，5-15%的铁和总和为5-15%铬和钛。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述制粉处理采用雾化制粉法。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述准晶粉末的粒径为2-3μm。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述准晶粉末中准晶含量大于60重量%。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一子涂层和所述第二子涂层的至少之一是通过等离子喷涂法形成的。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述等离子喷涂处理的条件包括：电弧功率为25-42 kW，电弧电压为40-50 V。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在步骤（3）之后进一步包括对所述第二子涂层和所述第一子涂层进行退火处理。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述退火处理在惰性气体氛围或真空下进行，所述退火处理的温度为700-900摄氏度，时间为0.5-6小时。
23.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在步骤（3）之前，预先将所述锅体进行清洁处理，所述清洁处理包括：依次采用酒精、三氯乙烯和纯净水进行超声波清洗，以便除去锈迹。
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