CN110760779A - 不粘涂层及其制备方法、锅具以及烹饪器具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了不粘涂层及其制备方法、锅具以及烹饪器具。其中，不粘涂层含有准晶，并且所述不粘涂层的表面具有凹凸结构。由此，涂层中的凹凸结构不利于水或者烹饪时食物的粘附，涂层的不粘性能较佳，且准晶的硬度较高、耐腐蚀性较佳，使得涂层具备较佳的耐磨性、耐腐蚀性，长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗时，不会导致准晶层破坏和脱落，可赋予锅体持久不粘性，使用寿命较长，能够满足消费者的消费体验。

Description

不粘涂层及其制备方法、锅具以及烹饪器具

技术领域

本发明涉及烹饪设备技术领域，具体的，涉及不粘涂层及其制备方法、锅具以及烹饪器具。

背景技术

目前，为了满足烹饪的需求，通常在烹饪器具内设置不粘涂层，例如PTFE涂层、PFA涂层、陶瓷涂层等各种不粘涂层，或者在锅体表面进行特殊处理以便形成不粘涂层。但是，上述不粘涂层在长期使用过程中容易损坏，导致其不粘性能大大降低。

因而，目前的不粘涂层仍有待改进。

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硬度较高、耐磨性能较佳、耐腐蚀或者具备较佳的不粘性能的不粘涂层。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种不粘涂层。根据本发明的实施例，所述不粘涂层含有准晶，并且所述不粘涂层的表面具有凹凸结构。由此，涂层中的凹凸结构不利于水或者烹饪时食物的粘附，涂层的不粘性能较佳，且准晶的硬度较高、耐腐蚀性较佳，使得涂层具备较佳的耐磨性、耐腐蚀性，使用寿命较长，能够满足消费者的消费体验。

根据本发明的实施例，所述凹凸结构是由准晶形成的。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的上表面形成微纳米级的空气层。

根据本发明的实施例，所述凹凸结构包括多个凸起部，相邻两个所述凸起部之间的间隙为小于300微米。

根据本发明的实施例，所述相邻两个凸起部之间的间隙为0.5-30微米。

根据本发明的实施例，所述凸起部的高度为5-75微米。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的孔隙率为0.1％-20％。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的热导率为0.1～3W/mK。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的厚度为10-500微米。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层外表面的粗糙度小于2微米。

根据本发明的实施例，所述准晶的晶粒形状为多面体。

根据本发明的实施例，所述准晶的晶粒形状为二十面体准晶和十次准晶。

根据本发明的实施例，所述凸起部的直径为小于150μm。

根据本发明的实施例，形成所述不粘涂层的原料包括铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。

根据本发明的实施例，形成所述不粘涂层的材料包括Al-Cu-Fe合金、Al-Cu-Fe-Cr合金、Ti-Fe合金或者Ti-Ni-Zr合金

根据本发明的实施例，所述不粘涂层是由原子百分比分别为60-70％的铝，15-25％的铜，5-15％的铁和5-15％的铬制备得到的。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的不粘涂层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；将所述准晶颗粒进行喷涂处理，得到所述不粘涂层，其中，所述不粘涂层的表面具备凹凸结构。由此，操作简单、方便，易于实现，且获得的涂层具备较佳的耐磨性、耐腐蚀性以及不粘性能，使用寿命较长，能够满足消费者的消费体验。

根据本发明的实施例，所述准晶颗粒的粒径不大于300微米。

根据本发明的实施例，所述准晶颗粒的粒径不大于150微米。

根据本发明的实施例，所述喷涂的方法为等离子喷涂，所述等离子喷涂的功率为30～40KW，主气流量为50～60L/min，辅助气流量为20～30L/min，送粉量为15～20g/min。

根据本发明的实施例，在所述喷涂处理之后，还包括对所述不粘涂层进行退火处理和抛光处理中的至少之一。

根据本发明的实施例，所述退火是在保护气氛条件下进行的，所述退火的温度为600～800℃。

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，该锅具包括：本体；前面所述的涂层，所述涂层设置在所述本体的内表面上。由此，利用该锅具在烹饪食物时，食物不会粘锅，提高食物的口感和美观。

根据本发明的实施例，形成所述本体的材料包括铁、不锈钢、铝、碳钢、铜和陶瓷中的至少一种。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种烹饪器具。根据本发明的实施例，该烹饪器具包括：前面所述的锅具。由此，该不粘涂层与锅体之间的结合力较强，不易脱落，且涂层具备前面所述的所有特征和优点，在此不再过多赘述。

根据本发明的实施例，所述锅具底部半径的1/3-2/3之间的所述不粘涂层中相邻两个凸起部之间的间隙为1-25微米。

根据本发明的实施例，所述烹饪器具选自炒锅、煎锅、炖锅、奶锅、电饭煲、高压锅中的至少一种。

附图说明

图1是本发明一个实施例中的不粘涂层的结构示意图。

图2是本发明一个实施例中的制备准晶颗粒的方法流程示意图。

图3是本发明一个实施例中的准晶粉末的X射线衍射谱图(XRD)。

图4是本发明一个实施例中的准晶粉末的扫描电镜图(SEM)。

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。

本发明是基于发明人的以下认识和发现而完成的：

目前，最常用的不粘涂层为氟树脂涂层，该不粘涂层硬度低，耐磨性差，易脱落，对人体健康不利。另外，市场上采用模压或者刻蚀的方法在锅体内表面制备“仿荷叶结构”的不粘涂层，该不粘涂层非常脆弱，在外界作用力(例如锅铲摩擦)下该不粘涂层很快会被磨损，丧失其不粘性能。针对上述技术问题，发明人进行了深入的研究，研究后发现，由于准晶具备较佳的不粘性能、耐腐蚀性以及硬度，可以在锅体表面形成包含准晶的不粘涂层，该不粘涂层的不粘性能、耐腐蚀性以及硬度较佳，使用寿命较长。

有鉴于此，本发明的一个方面，本发明提供了一种不粘涂层。根据本发明的实施例，参照图1，所述不粘涂层100含有准晶，并且所述不粘涂层100的表面具有凹凸结构110。由此，涂层中的凹凸结构不利于水的浸润或者烹饪时食物的粘附，涂层的不粘性能较佳，且准晶的硬度较高、耐腐蚀性较佳，使得涂层具备较佳的耐磨性、耐腐蚀性，长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗时，不会导致准晶层破坏和脱落，可赋予锅体持久不粘性，使用寿命较长，能够满足消费者的消费体验。需要说明的是，图1中的不粘涂层的结构仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制；凹凸结构可以为规则的形状，也可以为不规则的形状。

根据本发明的实施例，参照图1，所述凹凸结构110包括多个凸起部111，相邻两个所述凸起部111之间的间隙L为小于300微米，例如凸起部之间的间隙可以为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微米等。在本发明的一些优选实施例中，相邻两个凸起部111之间的间隙为0.5-30微米(例如0.5微米、1微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米等。由此，凸起部111之间的间隙充满空气，在不粘涂层表面上形成一层极薄、只有微纳米级厚的空气层，凸起部111之间的间隙小于水滴的最小直径(1-2毫米)，水滴在凹凸结构的表面的形成点接触，并不能浸润到涂层表面上，从而使得不粘涂层具备较佳的疏水性，进而不粘涂层的不粘性能也较佳；另外，相邻两个凸起部111之间的间隙为0.5-30微米时，该间隙范围小于油滴的尺寸，能够防止油沉积在间隙中，避免在时间使用过程中破坏凹凸结构，从而使得不粘涂层在长期使用过程中均能保持较高的不沾性能。需要说明的是，相邻两个凸起部111之间的间隙是指相邻两个凸起部最高点之间连线的长度。

根据本发明的实施例，所述凹凸结构是由准晶形成的，具体的，所述凸起部111由所述准晶的晶粒形成。准晶是一种介于晶体和非晶之间的固体，其具有完全有序的结构，但不具有晶体所应有的平移对称性，因此，准晶具有高硬度、耐磨损、抗腐蚀和不粘性；准晶的最外层电子没有重构现象，准晶以伪能隙的电子结构一直保持到外表面，因此，准晶具有金属体系中最低的表面能，使得水或者其他物质不易粘附在准晶表面，该性质使得准晶具备较佳的不粘性能；准晶具有费米能级电子局域化的特性，其抗腐蚀性能较强。基于此，含有准晶的涂层的使用性能较佳，能够满足用户的需求。

根据本发明的实施例，参照图1，所述凸起部的直径a为小于150μm，例如凸起部的直径可以为10微米、30微米、50微米、70微米、90微米、100微米、120微米、140微米、150微米等。由此，水或者食物不易在上述凸起部表面浸润，不粘效果较佳，且易清洗。当晶粒的粒径过大时，凸起部之间的间隙也随之过大，水或者食物可能会进入间隙中，使得不粘涂层的不粘效果相对较低。需要说明的是，凸起部的直径是指凸起部中任意两点之间连线的最大距离，图1中凸起部的形状仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。根据本发明的实施例，凸起部的高度为5-75微米，若凸起部的高度过大，此时凸起部之间间隙的毛细作用使水或米膜平铺在涂层表面，降低不粘性能；若凸起部的高度过小，则会使凸起部容易受到外界的刮擦，降低耐刮擦性能，且增加工艺复杂性，降低不粘性能。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的上表面形成微纳米级的空气层。由此，水滴不容易进入凹凸结构的间隙中，可以实现优异的不粘效果。可以理解的是，凸起部是由准晶的多面体晶粒形成的，多个晶粒之间存在间隙，空气填充在上述间隙中，从而在涂层表面上形成一层极薄、只有微纳米级厚的空气层。

根据本发明的实施例，所述准晶的晶粒形状为多面体。由此，由具备多面体结构形成的晶粒无法排满整个空间，进而使得涂层表面含有凹凸结构，以便达到不粘的效果，且整个涂层中具有孔隙，当涂层的表面被磨损之后，由于涂层内部仍存在孔隙使得涂层仍具备较佳的不粘性能。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。

在本发明的一些实施例中，准晶不能排满整个空间，含有准晶的不粘涂层的孔隙率为0.1％-20％，例如孔隙率可以为0.1％、0.5％、1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、20％等。由此，涂层的不粘性能较佳，在长期使用过程中均能够保持较佳的不粘性，且涂层中合理的孔隙可减少应力集中、避免涂层裂纹的产生。当涂层中孔隙率大于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。

根据本发明的实施例，以所述不粘涂层的总重量为基准，所述不粘涂层中准晶的含量为20-90wt％，例如不粘涂层中准晶含量可以为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％等。由此，该涂层的不粘性能较佳，硬度较大，耐磨、耐刮擦，耐腐蚀，使用寿命较长，耐高温，安全性较高。当准晶含量过低时，涂层的不粘性能较低，硬度较差，使用性能不佳；当准晶含量过高时，涂层易开裂，使用性能不佳，成本较高。

根据本发明的实施例，形成所述不粘涂层的原料包括铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。由此，上述材料可以在不粘涂层中形成准晶，使得涂层的不粘性较佳，硬度较高，耐磨、耐刮擦性较佳，使用寿命较长，且上述材料对人体健康几乎没有影响，安全性较高，对环境也比较友好。在本发明的一些实施例中，形成所述不粘涂层的材料包括Al-Cu-Fe合金、Al-Cu-Fe-Cr合金、Ti-Fe合金或者Ti-Ni-Zr合金。由此，上述合金更易形成准晶，使得涂层的不粘性更佳，硬度更高，耐磨、耐刮擦性更佳，使用寿命更长。在本发明的一些实施例中，所述不粘涂层中是由含有原子百分比分别为60-70％(例如60％、61％、68％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％等)的铝，15-25％(例如15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％等)的铜，5-15％(例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等)的铁和5-15％(例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等)的铬制备得到的。由此，Al、Cu、Fe、Cr在上述原子比范围内可以形成含量较为合适的准晶，进而使得不粘涂层的使用性能更佳。

根据本发明的实施例，所述不粘涂层的厚度为10-500微米，例如涂层的厚度可以为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，即使涂层的外表面有破损，涂层的内部结构仍能有效发挥不粘性能，有效延长涂层的使用寿命，且在长期使用过程中均能保持较佳的不粘性能。若不粘涂层的厚度过薄，则涂层的寿命相对较短，且会使得涂层容易出现局部过热的现象，均热效果相对较差；若涂层的厚度过厚，则会使涂层外表面结构疏松、凸起部之间的间隙增加，涂层硬度、耐磨性和不粘性相对较低。根据本发明的实施例，不粘涂层可以包括多层子涂层，具体的，每层子涂层是通过一次喷涂形成的，每层子涂层的厚度较薄，可以通过多次喷涂获得本申请中具备上述厚度的不粘涂层。操作简单、方便，易于实现。

根据本发明的实施例，不粘涂层的热导率为0.1～3W/mK，例如热导率可以为0.1W/mK、0.2W/mK、0.4W/mK、0.6W/mK、0.8W/mK、1.2W/mK、1.4W/mK、1.6W/mK、1.8W/mK、2W/mK、2.2W/mK、2.4W/mK、2.6W/mK、2.8W/mK、3W/mK等，因此含有准晶的不粘涂层涂覆在金属基体上相当于给烹饪器具表面穿上了一层保护衣。涂层低热导率的特性使得热量在烹饪器具表面均匀分布，解决了糊底和粘锅的难题。同时不粘涂层又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，不会导致不粘涂层破坏和脱落，可赋予锅体持久不粘性。

根据本发明的实施例，为了使得涂层的不粘性能以及耐摩擦性能更佳，所述不粘涂层外表面的粗糙度小于2微米，例如表面粗糙度可以为0.1微米、0.3微米、0.5微米、0.7微米、0.9微米、1微米、1.1微米、1.3微米、1.5微米、1.7微米、1.9微米、2微米等。由此，涂层的表面较为光滑，摩擦系数较低，耐刮擦性能更佳，且不粘性能也较佳。当不粘涂层的表面粗糙度过大时，由于孔隙的毛细作用会使水滴平铺在涂层表面，降低疏水角，导致不粘涂层的不粘性降低；进一步的，粗糙度过大，容易使调料等沉积在间隙内，则在长时间的使用过程中，会降低涂层的不粘性能，影响使用效果。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的不粘涂层的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；将所述准晶颗粒进行喷涂处理，得到所述不粘涂层，其中，所述不粘涂层的表面具备凹凸结构。由此，操作简单、方便，易于实现，且获得的涂层具备较佳的耐磨性、耐腐蚀性以及不粘性能，使用寿命较长，能够满足消费者的消费体验。

根据本发明的实施例，参照图2，准晶颗粒是通过以下方法制备得到的：

S110：将形成所述不粘涂层的材料熔炼成准晶合金锭。

根据本发明的实施例，形成不粘涂层的材料与前面的描述一致，在此不再过多赘述。

S120：将所述准晶合金锭在保护气氛下进行雾化制粉，得到准晶粉末(准晶粉末的表征结果可参照图3和图4)。

在本发明的一些实施例中，雾化制粉的操作可以包括：将上述合金锭在1000～1200℃(例如1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1200℃等)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。由此，工艺成熟，易操作，易于工业化生产。

S130：将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到所述准晶颗粒。

根据本发明的实施例，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颗粒的出粉率。

根据本发明的实施例，为了进一步提高喷涂时准晶颗粒的出粉率，且使得准晶颗粒未熔融的部分相对较少，准晶颗粒的粒径不大于300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、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、210微米、220微米、230微米、240微米、250微米、260微米、270微米、280微米、290微米、300微米等，具体的，可以在球化处理之后进行筛粉得到粒径不大于300微米的准晶颗粒。由此，喷涂时准晶颗粒的出粉率更佳，将上述准晶颗粒喷涂在基体表面上，可以获得前面所述的凹凸结构，获得的涂层的不粘效果较佳。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，则会导致不粘涂层表面不平整，使得涂层的不粘效果相对较低，使用性能相对不佳。在本发明的一些优选实施例中，所述准晶颗粒的粒径小于150微米。由此，获得的不粘涂层的疏水角更大，不粘效果更好。

在本发明的一些实施例中，采用等离子喷涂法对准晶颗粒进行喷涂处理，所述等离子喷涂的功率为30～40KW，例如等离子喷涂的功率可以为30KW、32KW、34KW、36KW、38KW、40KW等，主气流量为50～60L/min，例如主汽流量可以为50L/min、52L/min、54L/min、56L/min、58L/min、60L/min等，辅助气流量为20～30L/min，例如辅助气流量可以为20L/min、22L/min、24L/min、26L/min、28L/min、30L/min等，送粉量为15～20g/min，例如送粉量可以为15g/min、16g/min、17g/min、18g/min、19g/min、20g/min等。由此，可以形成性能较佳的不粘涂层，且不粘涂层与基体之间的结合力较强，不易脱落。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不粘涂层中的含量。

根据本发明的实施例，为了提高准晶在基体上的附着力，在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。在本发明的一些实施例中，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在基体上的附着力，延长不粘涂层的使用寿命，在上述清洁步骤之后，可对基体表面做喷砂处理使基体表面粗化。

根据本发明的实施例，在进行喷涂处理之后，还可以包括：对所述不粘涂层进行退火处理。

根据本发明的实施例，为了在保证不粘涂层质量的基础上，获得准晶含量较为合适的涂层，退火处理的温度为600℃～800℃，例如退火处理的温度可以为600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等。如此，在该温度范围内退火，不仅可以将不粘涂层中由于喷涂转化的非晶相在高温下重新转化为准晶，而且使得不粘涂层中的准晶晶种长大成为准晶晶粒，也不会影响不粘涂层的质量，且获得的涂层中准晶含量较为合适，有利于提高涂层的使用性能，获得的准晶晶粒的尺寸较为合适，凸起部之间的间隙也较为合适，使得不粘涂层不粘性能较佳。若退火处理的温度低于600℃，则涂层中准晶含量相对较低，准晶颗粒相对较小，凸起部之间的间隙相对较小，从而在凸起部之间不易形成空气层，容易使水滴进入到不粘涂层中，不粘涂层的不粘性能相对较差；若退火处理的温度高于800℃，则涂层中准晶含量过高脆性较大，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不粘涂层开裂，使得涂层的使用性能相对不佳，不粘涂层的生产成本较高，且退火温度过高会使得晶粒的增长过快，从而降低不粘涂层的不粘性能。

根据本发明的实施例，由于不粘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，进一步提高不粘涂层中准晶的含量。

根据本发明的实施例，为了得到使用性能最佳、准晶含量较合适以及凸起部之间的间隙较为合适的不粘涂层，退火处理的条件为：升温速率为5～100℃/min，例如升温速率可以为5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min等，保温时间为0.5～10小时，例如保温时间可以为0.5小时、1小时、3小时、5小时、7小时、9小时或10小时等，降温速率为5～100℃/min，例如降温速率可以为5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min等，降温至200～300℃，比如，200℃、230℃、250℃、270℃或300℃，之后随炉冷却到室温。由此，可以获得较为合适的准晶含量，进而极大提高不粘涂层的不粘性。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，会影响不粘涂层的质量，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，凸起部之间的间隙相对较小，从而在凸起部之间不易形成空气层，容易使水滴进入到不粘涂层中，不粘涂层的使用性能相对不佳；若保温时间太长，则可能是导致不粘涂层开裂，且成本较高。

根据本发明的实施例，在进行退火之后，还可以包括对不粘涂层进行抛光的步骤。

根据本发明的实施例，抛光处理的方式可以为打磨或者切削等，操作简单、方便，且可以获得较为光滑的表面，长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗时，不粘涂层不易损坏，可赋予锅体持久不粘性。

根据本发明的实施例，上述制备涂层的方法操作简单、方便，易于实现，可以获得准晶含量较高的涂层，且该涂层的不粘性能较佳，硬度较大，耐磨、耐刮擦，耐腐蚀，使用寿命较长，耐高温，在高温下不会释放有毒物质，几乎不会损坏人体健康，对环境比较友好，安全性较高。

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，该锅具包括：本体；前面所述的涂层，所述涂层设置在所述本体的内表面上。由此，利用该锅具在烹饪食物时，食物不会粘锅，提高食物的口感和美观。

根据本发明的实施例，形成所述本体的材料包括铁、不锈钢、铝、碳钢、铜和陶瓷中的至少一种。由此，材料来源广泛，价格较低。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种烹饪器具。根据本发明的实施例，该烹饪器具包括前面所述的锅具。由此，利用该烹饪器具在烹饪食物时，食物不会粘锅，提高食物的口感和美观。需要说明的是，内表面是指使用时锅体朝向食物的表面。

根据本发明的实施例，所述锅具底部半径的1/3-2/3之间的所述不粘涂层中相邻两个凸起部之间的间隙为1-25微米(例如1微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米等)。由此，由于底部半径的1/3-2/3之间与加热线圈或火焰对应，温度较高，该部位易烧焦、且容易被锅铲铲到，将该部位对应的不粘涂层中相邻两个凸起部之间的间隙设置为1-25微米，可以增加与食物的接触点，从而增加传热，且不容易被锅铲铲坏；进一步的，且凸起部之间的间隙较小，凸起部较密，可以起到分散油滴的作用，避免大尺寸的油滴跳起，溅伤皮肤。

根据本发明的实施例，烹饪器具选自炒锅、煎锅、炖锅、奶锅、电饭煲、高压锅中的至少一种。其中，烹饪设备为电饭煲或高压锅时，不粘涂层设置在电饭煲或高压锅的内胆表面。由此，可以满足大部分烹饪需求。上述烹饪器具除了包括前面所述的涂层之外，还可以包括常规烹饪器具应该具备的结构，以炒锅为例进行说明，其还可以包括手柄等。根据本发明的实施例，炒锅、煎锅、炖锅、奶锅的锅体或者电饭煲、高压锅的内胆的材料可以为金属、多层金属复合板、陶瓷或者玻璃等。

根据本发明的实施例，在一般的不粘涂层中，由于涂层自身的缺点使得涂层的使用性能不佳。而在本申请中，采用含有准晶的不粘涂层，该涂层具备凹凸结构，使得水和食物与不粘涂层之间形成点接触，进而达到较佳的不粘效果，且易清洗。而且，准晶具有高硬度、耐磨损、抗腐蚀和不粘性，进而使得含有准晶的涂层的不粘性可以和Teflon涂层相媲美，硬度为不锈钢材料的2.5倍，可耐铁铲刮擦。同时，准晶与金属基体为冶金结合，其结合力远高于范德华力，故在没有特殊养护的情况下，具有很长的使用寿命。由于准晶具有费米能级电子局域化的特性，其抗腐蚀性能优良。此外，本申请的涂层不含有机物、不使用油性涂料，耐高温，故具有更健康、更环保，更安全的特点。

下面描述本申请的实施例。

实施例

疏水角性能测试：测量涂层表面的疏水角，疏水角采用疏水角测试仪测量，其中疏水角越大，表示不粘性越好。

不粘性能测试方法：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。

凸起部直径以及相邻两个凸起部之间的间隙大小测试：对不粘涂层进行扫描电镜测试，对获得的扫描电镜图中凸起部的直径以及相邻两个凸起部之间的间隙大小进行测量。

实施例1

制备不粘涂层的在步骤为：

1.按照原子个数比为Al：Cu：Fe：Cr＝(60-70)：(15-25)：(5-15)：(5-15)的比例将合金原料熔融为合金锭；

2.雾化制粉：在真空或者保护气氛环境下，采用制粉设备，制成准晶粉末。

3.球化：将准晶粉进行球化和网筛，得到粒径小于80um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，随后做打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准晶颗粒以便形成准晶涂层，喷涂功率为30～50KW，主气流量为50～60L/min，辅助气流量为20～30L/min，送粉量为15～20g/min。

6.退火：将准晶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20～30℃/min，保温时间为1～3小时，降温速率为10～20℃/min至300℃后，随炉冷却到室温，得到不粘涂层。

7.抛光：将退火后的涂层抛光至表面粗糙度Ra＜2微米，得到表面较为光滑的不粘涂层。

本实施例中不粘涂层的疏水角为107°，煎蛋不粘性等级为Ⅰ级，凸起部直径为小于80微米，相邻两个凸起部之间的间隙为小于100微米。

实施例2

本实施例中不粘涂层的制备方法同实施例1，不同之处在于准晶颗粒的粒径为80-150微米。

本实施例中不粘涂层的疏水角为95°，煎蛋不粘性等级为Ⅰ级，凸起部直径为40～100微米，相邻两个凸起部之间的间隙为80～200微米。

实施例3

本实施例中不粘涂层的制备方法同实施例1，不同之处在于准晶颗粒的粒径为150-300微米。

本实施例中不粘涂层的疏水角为90°，煎蛋不粘性等级为Ⅱ级，凸起部直径较小，相邻两个凸起部之间的间隙为150～300微米。

对比例1

本对比例中不粘涂层的制备方法同实施例1，不同之处在于准晶颗粒的粒径为300～500微米。

本对比例中不粘涂层的疏水角为75°，煎蛋不粘性等级为Ⅲ级，凸起部直径为150～300微米，相邻两个凸起部之间的间隙为300～500微米。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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 (24)

1.一种不粘涂层，其特征在于，所述不粘涂层含有准晶，并且所述不粘涂层的表面具有凹凸结构。

2.根据权利要求1所述的不粘涂层，其特征在于，所述凹凸结构是由准晶形成的。

3.根据权利要求2所述的不粘涂层，其特征在于，所述不粘涂层的上表面形成微纳米级的空气层。

4.根据权利要求1所述的不粘涂层，其特征在于，所述凹凸结构包括多个凸起部，相邻两个所述凸起部之间的间隙为小于300微米。

5.根据权利要求4所述的不粘涂层，其特征在于，所述相邻两个凸起部之间的间隙为0.5-30微米。

6.根据权利要求4所述的不粘涂层，其特征在于，所述凸起部的高度为5-75微米。

7.根据权利要求1所述的不粘涂层，其特征在于，所述不粘涂层满足以下条件的至少之一：

所述不粘涂层的孔隙率为0.1％-20％；

所述不粘涂层的热导率为0.1～3W/mK；

所述不粘涂层的厚度为10-500微米；

所述不粘涂层外表面的粗糙度小于2微米。

8.根据权利要求1所述的不粘涂层，其特征在于，所述准晶的晶粒形状为多面体。

9.根据权利要求8所述的不粘涂层，其特征在于，所述准晶的晶粒形状为二十面体准晶和十次准晶。

10.根据权利要求4所述的不粘涂层，其特征在于，所述凸起部直径为小于150μm。

11.根据权利要求1所述的不粘涂层，其特征在于，形成所述不粘涂层的原料包括铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。

12.根据权利要求11所述的不粘涂层，其特征在于，形成所述不粘涂层的材料包括Al-Cu-Fe合金、Al-Cu-Fe-Cr合金、Ti-Fe合金或者Ti-Ni-Zr合金。

13.根据权利要求11所述的不粘涂层，其特征在于，所述不粘涂层是由原子百分比分别为60-70％的铝，15-25％的铜，5-15％的铁和5-15％的铬制备得到的。

14.一种制备权利要求1-13任一项所述的不粘涂层的方法，其特征在于，包括：

将准晶合金锭进行制粉处理，以便得到准晶粉末；

将所述准晶粉末进行球化处理，以便得到准晶颗粒；

将所述准晶颗粒进行喷涂处理，得到所述不粘涂层，

其中，所述不粘涂层的表面具备凹凸结构。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述准晶颗粒的粒径不大于300微米。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述准晶颗粒的粒径不大于150微米。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述喷涂的方法为等离子喷涂，所述等离子喷涂的功率为30～40KW，主气流量为50～60L/min，辅助气流量为20～30L/min，送粉量为15～20g/min。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述喷涂处理之后，还包括对所述不粘涂层进行退火处理和抛光处理中的至少之一。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述退火是在保护气氛条件下进行的，所述退火的温度为600～800℃。

20.一种锅具，其特征在于，包括：

本体；

权利要求1-13任一项所述的涂层，所述涂层设置在所述本体的内表面上。

21.根据权利要求20所述的锅具，其特征在于，形成所述本体的材料包括铁、不锈钢、铝、碳钢、铜和陶瓷中的至少一种。

22.一种烹饪器具，其特征在于，包括：权利要求20-21任一项所述的锅具。

23.根据权利要求22所述的烹饪器具，其特征在于，所述锅具底部半径的1/3-2/3之间的所述不粘涂层中相邻两个凸起部之间的间隙为1-25微米。

24.根据权利要求22所述的烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具选自炒锅、煎锅、炖锅、奶锅、电饭煲、高压锅中的至少一种。

Images