CN110754953A - 准晶涂层及其制备方法、锅具和烹饪器具应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了准晶涂层及其制备方法、锅具和烹饪器具。所述方法包括：通过热喷涂将准晶粉喷涂于基体表面，以便得到初级涂层；对所述初级涂层进行退火处理，以便得到所述准晶涂层。由此，通过对初级涂层进行退火处理，在退火过程中，不仅初级涂层中的非晶相在高温下会重新转化为准晶，而且初级涂层中的准晶晶种也在退火中长大成为准晶晶粒，所以，退火处理可以大大提高准晶涂层中的准晶含量，进而极大地改善准晶涂层的不粘性，有效克服了在热喷涂过程中，由于火焰温度极高，准晶粉会经历熔化和凝固的过程，在该过程中大部分准晶转变为非晶相，导致初级涂层中的准晶含量大大降低的问题。

Description

准晶涂层及其制备方法、锅具和烹饪器具应用

技术领域

本发明涉及准晶材料的技术领域，具体的，涉及准晶涂层及其制备方法、锅具和烹饪器具。

背景技术

准晶具有高硬度、高耐蚀性、耐磨损和低表面能等优点，受到研究者的广泛关注，准晶涂层也成为代替现有特氟龙不粘涂层的热门备选材料。但是在制备工艺中，仍有许多不足之处，严重影响不粘涂层中的准晶含量，进而影响涂层的不粘性，限制了准晶涂层在锅体上应用的产业化进程。

因此，关于准晶涂层的研究有待深入。

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含准晶率高、不粘性好或制备工艺简单的准晶涂层。

本发明是发明人基于以下的认识和发现获得的：

由于准晶的本征脆性和低粘附力决定了低温喷涂工艺(如冷喷涂)无法制备性能较佳的准晶涂层，目前，常用的准晶涂层制备工艺为热喷涂(比如等离子喷涂)。然而，发明人发现由于上述喷涂方式的喷涂火焰温度极高，准晶粉体经历了熔化和凝固过程变为准晶涂层后，准晶粉体中的准晶大部分转化为非晶体，使得涂层中准晶含量大大降低，这将极大损害准晶涂层的不粘性。针对该问题，发明人经过一系列的研究后发现，如果在喷涂后对喷涂形成的涂层进行退火处理，则可以大大提高最终准晶涂层的准晶含量，进而提高准晶涂层的不粘性。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备准晶涂层的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：通过热喷涂将准晶粉体喷涂于基体表面，以便得到初级涂层；对所述初级涂层进行退火处理，以便得到所述准晶涂层。由此，通过对初级涂层进行退火处理，在退火过程中，不仅初级涂层中的非晶相在高温下会重新转化为准晶，而且初级涂层中的准晶晶种也在退火中长大成为准晶晶粒，所以，退火处理可以大大提高准晶涂层中的准晶含量，进而极大地改善准晶涂层的不粘性，有效克服了在热喷涂过程中，由于火焰温度极高，准晶粉体会经历熔化和凝固的过程，在该过程中大部分准晶转变为非晶相，导致初级涂层中的准晶含量大大降低的问题。

根据本发明的实施例，所述准晶涂层中的含氧量不超过10at％，优选地，所述准晶涂层中的含氧量为4at％～7at％。

根据本发明的实施例，所述退火处理的温度为600℃～800℃。

根据本发明的实施例，所述退火处理是在真空或保护气氛下进行的。

根据本发明的实施例，所述退火处理的条件为：升温速率为5～100℃/min，保温时间为0.5～10小时，降温速率为5～100℃/min条件下降温至200～300℃后，随炉冷却到室温。

根据本发明的实施例，所述准晶粉体是通过以下步骤制备获得的：将铝、铜、铁和铬按预定原子个数比混合，熔炼形成合金锭；将所述合金锭在真空或保护气氛中进行雾化制粉处理，以便得到所述准晶粉体。

根据本发明的实施例，所述铝、铜、铁和铬的原子个数比为(60-70)：(15-25)：(5-15)：(5-15)。

根据本发明的实施例，在热喷涂之前，还包括：对所述准晶粉体进行球化，以得到准晶颗粒。

根据本发明的实施例，所述的微晶颗粒的粒径小于150微米。

根据本发明的实施例，所述初级涂层是通过以下步骤形成的：通过第一热喷涂将第一准晶粉体喷涂于所述基体的表面上，形成第一初级涂层；通过第二热喷涂将第二准晶粉体喷涂于所述第一初级涂层远离所述基体的表面上，以形成第二初级涂层；其中，所述第一准晶粉体的粒径大于所述第二准晶粉体的粒径。

根据本发明的实施例，所述第一准晶粉体中的至少90％准晶粉体的粒径大于80微米且小于150微米，所述第二准晶粉体中至少90％准晶粉体的粒径不大于80微米。

根据本发明的实施例，所述热喷涂选自等离子喷涂、火焰喷涂或电弧喷涂。

根据本发明的实施例，所述等离子喷涂是在以下至少之一的条件下完成的：功率为15～50kw，主气流量为40～60L/min，辅助气流量为10～30L/min，送粉量为10～20g/min。

根据本发明的实施例，制备准晶涂层的方法进一步包括：所述热喷涂之前，对所述基体进行打砂处理。

根据本发明的实施例，在所述退火处理之后进一步包括：对所述准晶涂层进行抛光的步骤。

根据本发明的实施例，所述准晶涂层的表面粗糙度小于2微米。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种准晶涂层。根据本发明的实施例，所述准晶涂层是由前面所述的方法制备得到的。由此，该准晶涂层中准晶材料含量较高，不粘性较好。本领域技术人员可以理解，该准晶涂层具有前面所述方法的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例，所述准晶涂层至少满足以下条件之一：准晶材料的含量为20～90wt％；孔隙率大于等于0.1％且小于等于20％；热导率为0.1～3W/mK；厚度为10～500微米。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锅具。根据本发明的实施例，所述锅具包括本体和前面所述的准晶涂层，所述准晶涂层设置在所述本体的至少一部分的内表面上。由此，可以大大改善锅具的不粘性、耐蚀性和强度，提高其市场竞争力。当然，本领域技术人员可以理解，该锅具具有前面所述的准晶涂层的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例，形成所述本体的材料选自铝、不锈钢、铁、碳钢和陶瓷中的至少一种。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种烹饪器具。根据本发明实施例，所述烹饪器具包括前面所述的锅具。

附图说明

图1是本发明一个实施例中制备准晶涂层的方法流程示意图。

图2是本发明另一个实施例中制备准晶涂层的方法流程示意图。

图3是本发明又一个实施例中制备准晶涂层的方法流程示意图。

图4是本发明实施例1-2和对比例1中获得的准晶涂层中准晶的X射线衍射谱图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备准晶涂层的方法。根据本发明的实施例，参照图1，所述方法包括：

S100：通过热喷涂将准晶粉体喷涂于基体表面，以便得到初级涂层。

根据本发明的实施例，基体的具体材料没有限制要求，只要具有足够的强度使得准晶粉体喷涂在其表面即可。在本发明的一些实施例中，基体为(低)碳钢、铝合金、不锈钢或铁等金属基体或陶瓷基体。由此，基体具有足够的强度来承受喷涂时的压力，如此，可以将准晶涂层应用于烹饪设备的锅体或内胆，将其设置在锅体或内胆的内表面上，直接与食物相接触，改善锅体或内胆的不粘锅性能。

在本发明的实施例中，参照图2，准晶粉体是通过以下步骤制备获得的：

S110：将铝、铜、铁和铬按预定原子个数比混合，熔炼形成合金锭。

根据本发明的实施例，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择铝基准晶粉体或钛基准晶粉体。在本发明的一些实施例中，准晶粉体为铝基准晶粉体，其中在形成铝基准晶粉体的步骤中，为了获得准晶含量高的准晶涂层，铝、铜、铁和铬的原子个数比为(60-70)：(15-25)：(5-15)：(5-15)。由此，可以使得最终获得的准晶涂层中准晶含量较高，可以达到20％-90％，使得准晶涂层具有较佳的不粘性。

根据本发明的实施例，上述方法获得的准晶具有五次旋转对称或者十次旋转对称特征。由此，准晶具备上述特殊的准周期排列的特征，准晶的晶粒无法排满整个空间，利用上述准晶形成的涂层表面具备由晶粒组成的间隙为微米级或者微纳米级的凹凸结构，该结构可以起到极佳的疏水作用，不粘效果较佳。

根据本发明的实施例，准晶的晶粒形状为多面体结构。由此，由具备多面体结构形成的晶粒无法排满整个空间，进而使得准晶涂层表面含有凹凸结构，以便达到不粘的效果。在本发明的一些实施例中，所述准晶的晶粒形状为二十面体或者菱柱状(十次准晶)。由此，准晶中含有形状为二十面体或者菱柱状的晶粒时，具备更加致密的结构，使得准晶具备较高的硬度，耐磨、耐刮擦、耐腐蚀，使用寿命更长，且不粘性能更佳，进而使得含有上述准晶的涂层的使用性能更佳。此外，准晶表面电子的局域化束缚了电子运动，降低了准晶与表面物质的相互作用，进一步提高了不粘性。

S120：将合金锭在真空或保护气氛中进行雾化制粉处理，以便得到准晶粉体。

根据本发明的实施例，在所述雾化制粉处理中，将上述合金锭在1000～1200℃内熔融为液体，之后以快速运动的流体(雾化介质)冲击或以其他方式将上述熔融液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末，即准晶粉体。由此，工艺成熟，易操作，易于工业化生产。

根据本发明的实施例，除了本申请的上述方法之外，本领域技术人员还可以通过本领域中常规制备方法获得准晶粉体，比如常规铸造法、急冷凝固法、机械合金法、深过冷制备技术、气体雾化法、提拉法、浮区法、磁控溅射或气相沉积法等等。

根据本发明的实施例，为了提高喷涂时的出粉率，在热喷涂之前，参照图3，还包括S130：对准晶粉体进行球化，以得到准晶颗粒。由此，准晶粉体更为圆滑，在后续步骤喷涂时，更有利于提高准晶粉体的出粉率。根据本发明的实施例，为了进一步提高喷涂时的原料出粉率，准晶颗粒的粒径小于150微米，具体的，可以在球化处理之后进行筛选(比如利用50目～200目的筛网进行筛选)得到粒径小于150微米的准晶颗粒。由此，喷涂时准晶粉体的出粉率最佳，若准晶粉体的粒径过大，不仅不利于出粉，而且在喷涂时不能熔融的准晶粉体的体积较大，若该不能熔融的准晶粉体喷涂在初级涂层的外表面上，则会使得初级涂层的表面凹凸不平，进而导致准晶涂层的表面凹凸不平，粗糙度较大，影响准晶涂层的不粘性。

根据本发明的实施例，为了得到较为致密、表面粗糙度低的准晶涂层，本发明一些实施例中选择粒径较小的准晶粉体进行喷涂，比如粒径小于80微米；在本发明的一些实施例中，为了提高准晶粉体的利用率，初级涂层可以通过以下步骤形成：通过第一热喷涂将第一准晶粉体喷涂于所述基体的表面上，形成第一初级涂层；通过第二热喷涂将第二准晶粉体喷涂于所述第一初级涂层远离所述基体的表面上，以形成第二初级涂层；其中，第一准晶粉体的粒径大于第二准晶粉体的粒径。由此，大粒径的第一准晶粉体形成的第一初级涂层设置在基体表面上，可以进一步提升准晶粉体的利用率，而且使得第一初级涂层具有一定的孔隙率，而一定的孔隙率可以进一步降低涂层的导热率，使得整个准晶涂层表面温度更为均匀，进而可改善涂层的不粘性，再者，大粒径的准晶粉体制备成本较低，进而也就降低了整个工艺的消费成本；但孔隙率对耐蚀性能有较大影响，所以在第一初级涂层远离基体的表面上再喷涂更致密的第二初级涂层，以此来提高最终获得的准晶涂层的耐蚀性和致密性，而且小粒径的准晶粉体形成的准晶涂层的不粘性更佳。

根据本发明的实施例，为了在保证准晶涂层致密性、耐蚀性和不粘性等性能较佳的前提下降低准晶涂层的生产成本，第一准晶粉体中的至少90％准晶粉体的粒径大于80微米且小于150微米，第二准晶粉体中至少90％准晶粉体的粒径不大于80微米。由此，既可以得到致密性、耐蚀性和不粘性等性能较佳的准晶涂层，还可以降低准晶涂层的生产成本。

根据本发明的实施例，为了提高准晶粉体在基体上的附着力，在热喷涂之前可进一步包括对基体表面进行清洁的步骤，清洁的具体方法没有限制要求，只要能将基体表面上的污渍、油渍或锈迹等清洁干净，达到喷涂的要求即可。在本发明的实施例中，可采用酒精、三氯乙烯或者纯水加超声波等方式对基体表面进行清洁并烘干，要求基体表面在喷涂前不能有锈迹等，如此，清洁后喷涂可以大大提高准晶粉体在基体上的附着力。

在本发明的一些实施例中，为了更进一步的提高准晶粉体在基体上的附着力，延长准晶涂层的使用寿命，在上述清洁步骤之后，热喷涂之前，对基体进行打砂处理。由此，使基体表面粗化，不仅可以提高准晶粉体在基体上的附着力，还可以在喷涂时可以将准晶粉体预定位，促进晶体均匀生长。

根据本发明的实施例，由于准晶的本征脆性和低粘附力，采用低温喷涂(如冷喷涂)是无法制备获得性能良好的准晶涂层的，所以本申请采用热喷涂，即将准晶粉体加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向基体表面而形成附着牢固的涂层，在本发明的一些实施例中，热喷涂选自等离子喷涂、火焰喷涂(比如氧乙火焰粉末喷涂、氧乙炔火焰线材喷涂、氧乙炔火焰喷焊、超音速火焰喷涂)或电弧喷涂。由此，工艺成熟，易操作，易于工业化生产。

根据本发明的实施例，采用等离子喷涂时，等离子喷涂是在以下至少之一的条件下完成的：功率为15～50KW，比如15KW、20KW、25KW、30KW、35KW、40KW或50KW，主气流量为40～60L/min，比如40L/min、45L/min、50L/min、55L/min或60L/min，辅助气流量为10～30L/min，比如10L/min、15L/min、20L/min、25L/min或30L/min，送粉量为10～20g/min，比如10g/min、15g/min或20g/min。由此，可以形成性能较佳的初级涂层。需要说明的是，由于在等离子喷涂过程中，铝(Al)会有部分烧蚀，所以Al在原料中的含量要高于在最终准晶涂层中的含量。

S200：对所述初级涂层进行退火处理，以便得到准晶涂层。

根据本发明的实施例，为了在保证准晶涂层质量的基础上，获得准晶含量较高的准晶涂层，退火处理的温度为600℃～800℃，比如600℃、650℃、700℃、750℃或800℃，需要说明的是，此处的退火温度是指的退火过程中的保温温度。如此，在该温度范围内退火，不仅可以将初级涂层中由于喷涂转化的非晶相在高温下重新转化为准晶，而且使得初级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600℃，则非晶相转化为准晶的速率较慢，需消耗较长的时间才可以使得非晶相全部转化为准晶，所以相比于退火处理之前的初级涂层，准晶涂层中的准晶含量还是有提高的；若温度高于800℃，虽然可以大大提高准晶涂层中准晶的含量，但是在退火过程中，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。

根据本发明的实施例，由于初级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，进一步提高准晶涂层中准晶的含量。根据本发明的实施例，在制备过程或者使用过程中，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％。，此时由于涂层中的氧含量较低，则增加了准晶涂层中金属元素的含量，此时准晶涂层与金属基体之间为冶金结合，能够增加准晶涂层与金属基体之间的结合力；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，进而准晶涂层中不能生成具有n>8面体的晶粒结构，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0.5～10小时，比如0.5小时、1小时、3小时、5小时、7小时、9小时或10小时，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，可以最大程度的提高准晶涂层中准晶的含量，进而最大程度的提高准晶涂层的不粘性，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，不能使得非晶相完全充分转化为准晶或不能使得晶种完全长成晶粒，当然相比于初级涂层，准晶涂层的准晶含量还是有所提高的；若保温时间太长，则会过多增加工艺成本。

根据本发明的实施例，为了获得较为适宜表面粗糙度的准晶涂层，在退火处理之后进一步包括：对准晶涂层进行抛光的步骤。由此，可以降低准晶涂层表面粗糙度，获得较为适宜表面粗糙度的准晶涂层，提高准晶涂层的不粘性。根据本发明的实施例，准晶涂层的表面粗糙度小于2微米。由此，有助于进一步提高准晶涂层的不粘性，若粗糙度过大，会引发表面的毛细作用，水滴会在毛细作用下沿表面铺展开，相对降低准晶的疏水性；进一步的，粗糙度过大，容易使调理物等沉积在间隙内，则在长时间的使用过程中，会降低准晶涂层的不粘性能，影响使用效果。

发明人发现，通过对初级涂层进行退火处理，在退火过程中，不仅使得初级涂层中由于喷涂转化成的非晶相在高温下重新转化为准晶，而且初级涂层中的准晶晶种也在退火中长大成为准晶晶粒，所以，退火处理可以大大提高准晶涂层中的准晶含量，进而极大地改善准晶涂层的不粘性，有效解决在热喷涂过程中，由于火焰温度极高，准晶粉体会经历熔化和凝固的过程，在该过程中大部分准晶转变为非晶相，导致初级涂层中的准晶含量大大降低的问题。

需要说明的是，准晶涂层的不粘性是指当该准晶涂层用于烹饪设备，设置在锅具本体或内胆本体的内表面上时，即准晶涂层直接与食物接触设置，在烹饪的过程中食物不粘锅的性能。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种准晶涂层。根据本发明的实施例，所述准晶涂层是由前面所述的方法制备得到的。由此，该准晶涂层中准晶含量较高，不粘性较好。本领域技术人员可以理解，该准晶涂层具有前面所述方法的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例，准晶涂层满足以下条件之一：

准晶涂层中准晶材料的含量为20～90wt％，比如，20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％或90wt％。由此，可以保证准晶涂层具有较佳的不粘性；

准晶涂层的孔隙率大于等于0.1％且小于等于20％，比如0.1％、0.5％、1％、1.5％、2.0％、2.5％、3％、3.5％、4％、5％、5.5％、6％、7％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、11％、13％、15％、17％、18％、20％。如此，准晶涂层中合理的孔隙可减少应力集中、避免涂层裂纹的产生，但准晶涂层中孔隙率大于20％时，涂层硬度和耐磨性会大幅下降，导致涂层的耐久性降低；

准晶涂层的热导率为0.1～3W/mK，比如0.1W/mK、0.5W/mK、1W/mK、1.5W/mK、2W/mK或3W/mK。由于金属基体的热导率很高，如低碳钢的热导率超过50W/mK，应用于锅具时，锅身和锅底产生温差，导致糊底和粘锅，本申请的准晶涂层的热导率较低，为0.1～3W/mK，因此准晶涂层涂覆在金属基体上相当于给锅具表面设置了一层保护层，准晶涂层低热导率的特性使得热量在锅具表面温度均匀分布，解决了糊底和粘锅的难题；

准晶涂层的厚度为10～500微米，比如10微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米或50微米。由于准晶涂层具有高硬度和高耐磨的特性，因此长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗时，不会导致准晶涂层破坏和脱落，可赋予锅体持久不粘性，但考虑到准晶涂层厚度对锅具表面的热导率影响很大，准晶涂层太薄则起不到均热的作用，而准晶涂层过厚则会使准晶涂层外表面结构疏松、孔隙增加，涂层硬度、耐磨性和不粘性下降，故而本发明的实施例中准晶涂层厚度为10～500微米，如此，既可以保证准晶涂层起到较好的匀热作用，又不会导致准晶涂层外表面结构疏松、孔隙增加，涂层硬度、耐磨性和不粘性下降的问题。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种烹饪锅具。根据本发明的实施例，锅具包括本体和前面所述的准晶涂层，准晶涂层设置在本体的至少一部分的内表面上。由此，可以大大改善锅具的不粘性、耐蚀性和强度，提高其市场竞争力。当然，本领域技术人员可以理解，该锅具具有前面所述的准晶涂层的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例，锅具的具体种类没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。在本发明的一些实施例中，锅具为炒锅煎锅、炖锅和具有内胆的电饭煲或高压锅。

根据本发明的实施例，形成所述本体的材料选自铝、不锈钢、铁、碳钢和陶瓷中的至少一种。由此，可以提高锅具的使用性能。

根据本发明的实施例，为了更好的改善锅具的不粘性，可以在上述本体中掺杂准晶，由此，可以最大程度的改善锅具的不准性、强度以及耐蚀性，进而延长其使用寿命。

当然，本领域技术人员可以理解，除了前面所述的准晶涂层和本体，烹饪设备还包括常规烹饪设备所必备的结构或部件，以炒锅为例，除了前面所述的准晶涂层和锅具本体，还包括手柄等；以电饭煲为例，除了前面所述的内胆，所述电饭煲还包括煲体、底座、蒸汽阀、锅盖、电热盘、操作界面等结构或部件。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种烹饪器具。根据本发明实施例，所述烹饪器具包括前面所述的锅具。由此，可以大大改善烹饪器具的不粘性、耐蚀性和强度，提高其市场竞争力。当然，本领域技术人员可以理解，该烹饪器具具有前面所述锅具的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

实施例

实施例1

制备准晶涂层的在步骤为：

1.按照原子个数比为Al：Cu：Fe：Cr＝64：20：8：8的比例将合金原料熔炼形成合金锭；

2.雾化制粉：在真空或者保护气氛环境下，采用制粉设备，制成准晶粉体。

3.球化：将准晶粉体进行球化和网筛，得到粒径小于150μm的准晶颗粒。

4.基体表面清洁：采用酒精、三氯乙烯或者纯水加超声波等方式对基体表面进行清洁并烘干，使基体表面在等离子喷涂前没有锈迹，随后做喷砂处理使基体表面粗化。

5.等离子喷涂：采用等离子喷涂在上述基体表面喷涂形成初级涂层，喷涂功率为40KW，主气流量为55L/min，辅助气流量为25L/min，送粉量为20g/min。

6.退火：将初级涂层在氩气保护气氛中进行退火处理，退火温度为700℃，升温速率为20℃/min，保温时间为1小时，降温速率为20℃/min至300℃后，随炉冷却到室温。

7.抛光：将退火后的涂层抛光至表面粗糙度Ra＜2微米，得到准晶涂层。

实施例2

制备准晶涂层的在步骤为：

1.按照原子个数比为Al：Cu：Fe：Cr＝64：20：8：8的比例将合金原料熔炼为合金锭；

2.雾化制粉：在真空或者保护气氛环境下，采用制粉设备，制成准晶粉体。

3.球化：将准晶粉体进行球化和网筛，得到粒径小于150um的准晶颗粒。

4.基体表面清洁：采用酒精、三氯乙烯或者纯水加超声波等方式对基体表面进行清洁并烘干，使基体表面在等离子喷涂前没有锈迹，随后做喷砂处理使基体表面粗化。

5.等离子喷涂：采用等离子喷涂在上述基体表面喷涂形成初级涂层，喷涂功率为40KW，主气流量为55L/min，辅助气流量为25L/min，送粉量为20g/min。

6.退火：将初级涂层在氩气保护气氛中进行退火处理，退火温度为850℃，升温速率为20℃/min，保温时间为1小时，降温速率为20℃/min至300℃后，随炉冷却到室温。

7.抛光：将退火后的涂层抛光至表面粗糙度Ra＜2微米，得到准晶涂层。

对比例1

制备准晶涂层的在步骤为：

1.按照原子个数比为Al：Cu：Fe：Cr＝64：20：8：8的比例将合金原料熔炼为合金锭；

2.雾化制粉：在真空或者保护气氛环境下，采用制粉设备，制成准晶粉体。

3.球化：将准晶粉体进行球化和网筛，得到粒径小于150um的准晶颗粒。

4.基体表面清洁：采用酒精、三氯乙烯或者纯水加超声波等方式对基体表面进行清洁并烘干，使基体表面在等离子喷涂前没有锈迹，随后做喷砂处理使基体表面粗化。

5.等离子喷涂：采用等离子喷涂在上述基体表面喷涂形成初级涂层，喷涂功率为40KW，主气流量为55L/min，辅助气流量为25L/min，送粉量为20g/min。

6.抛光：将涂层抛光至表面粗糙度Ra＜2微米，得到准晶涂层。

实施例1-2和对比例1中的基体均采用低碳钢，尺寸为直径25.4毫米，厚度为4毫米；原始粉末、实施例1-2和对比例1中获得的准晶涂层中的准晶含量用X射线衍射谱中的准晶的衍射峰强度测定，衍射峰强度越强，准晶含量越高，如图4所示，其中，原始粉末是指Al、Cu、Fe和Cr熔融为合金锭之后雾化制粉的粉末；疏水角采用疏水角测试仪测量，其结果参照表1，其中疏水角越大，表示不粘性越好，不粘性是采用的煎蛋不粘性的测试方法，其测试方法和标准是根据国标GB/T 32095-2015中的标准进行测试的。

表1实施例1-2和对比例1中获得的准晶涂层的测试结果

	准晶特征峰	准晶含量	疏水角(°)	涂层形貌	煎蛋不粘性
						实施例1	强	80％	108	正常	Ⅰ
实施例2	强	80％	105	开裂	Ⅱ
						对比例1	弱	40％	85	正常	Ⅲ

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须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 (21)

1.一种制备准晶涂层的方法，其特征在于，包括：

通过热喷涂将准晶粉体喷涂于基体表面，以便得到初级涂层；

对所述初级涂层进行退火处理，以便得到所述准晶涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理的温度为600℃～800℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理是在真空或保护气氛下进行的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准晶涂层中的含氧量不超过10at％，优选地，所述准晶涂层中的含氧量为4at％～7at％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述退火处理的条件为：升温速率为5～100℃/min，保温时间为0.5～10小时，降温速率为5～100℃/min条件下降温至200～300℃后，随炉冷却到室温。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述准晶粉体是通过以下步骤制备获得的：

将铝、铜、铁和铬按预定原子个数比混合，熔炼形成合金锭；

将所述合金锭在真空或保护气氛中进行雾化制粉处理，以便得到所述准晶粉体。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铝、铜、铁和铬的原子个数比为(60-70)：(15-25)：(5-15)：(5-15)。

8.根据权利要求1、5或6所述的方法，其特征在于，在所述热喷涂之前，还包括：对所述准晶粉体进行球化，以得到准晶颗粒。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述准晶颗粒的粒径小于150微米。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初级涂层是通过以下步骤形成的：

通过第一热喷涂将第一准晶粉体喷涂于所述基体的表面上，形成第一初级涂层；

通过第二热喷涂将第二准晶粉体喷涂于所述第一初级涂层远离所述基体的表面上，以形成第二初级涂层；

其中，所述第一准晶粉体的粒径大于所述第二准晶粉体的粒径。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一准晶粉体中的至少90％的所述准晶粉体的粒径大于80微米且小于150微米，所述第二准晶粉体中至少90％的所述准晶粉体的粒径不大于80微米。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热喷涂选自等离子喷涂、火焰喷涂或电弧喷涂。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述等离子喷涂是在以下至少之一的条件下完成的：

功率为15～50kw，主气流量为40～60L/min，辅助气流量为10～30L/min，送粉量为10～20g/min。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：所述热喷涂之前，对所述基体进行打砂处理。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述退火处理之后进一步包括：对所述准晶涂层进行抛光的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述准晶涂层的表面粗糙度小于2微米。

17.一种准晶涂层，其特征在于，是由权利要求1-16中任一项所述的方法制备得到的。

18.根据权利要求17所述的准晶涂层，其特征在于，所述准晶涂层至少满足以下条件之一：

准晶材料的含量为20～90wt％；

孔隙率大于等于0.1％且小于等于20％；

热导率为0.1～3W/mK；

厚度为10～500微米。

19.一种锅具，其特征在于，包括：

本体；

权利要求17或18所述的准晶涂层，所述准晶涂层设置在所述本体的至少一部分内表面上。

20.根据权利要求19所述的锅具，其特征在于，形成所述本体的材料选自铝、不锈钢、铁、碳钢和陶瓷中的至少一种。

21.一种烹饪器具，其特征在于，包括权利要求19或20所述的锅具。

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