CN113197487A - 在铁质炊具上形成不粘层的方法及铁质炊具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在铁质炊具上形成不粘层的方法及铁质炊具，该方法包括以下步骤：步骤S1：对铁质炊具本体进行氮化处理，在铁质炊具表面形成氮化层；步骤S2：将第一不粘涂料涂覆在经步骤S1氮化处理后的铁质炊具的至少部分表面，第一不粘涂料包括水性特氟龙涂料；步骤S3：将步骤S2中涂覆有第一不粘涂料的铁质炊具烘干，然后冷却；步骤S4：将第三不粘涂料涂覆在步骤S3中冷却后的铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，第三不粘涂料包括水性特氟龙涂料；步骤S5：将步骤S4中涂覆有第三不粘涂料的铁质炊具烘烤后，经冷却得到具有不粘层的铁质炊具。上述方法无需对炊具基体进行机械处理即可形成高结合力的不粘层，不粘层在使用过程中不易脱落。

Description

在铁质炊具上形成不粘层的方法及铁质炊具
技术领域
本发明涉及炊具制造技术领域，尤其是涉及一种在铁质炊具上形成不粘层的方法及铁质炊具。
背景技术
炊具尤其是铁质炊具是人们日常生活必不可少的一种生活用具，随着社会经济的发展，人们对于炊具的不粘性需求日益上升；以特氟龙涂层为代表的不粘涂层技术逐渐发展为主流的赋予炊具不粘特性的技术手段。
现有技术中，采用特氟龙涂料作为不粘涂料涂敷于炊具的至少部分表面，经热处理后形成特氟龙不粘涂层，利用特氟龙本身所具有的低表面能特性，实现铁质炊具的不粘性。
但在实际使用中，由于磨损、碰撞、急冷急热等原因，特氟龙涂层容易脱落，导致铁质炊具基体暴露，影响铁质炊具的使用寿命。
公开号为CN 211961715 U的中国实用新型专利中，采用铁锅基体设置孔洞的方式增强特氟龙涂层与炊具基体的结合力，所述铁锅锅体的上表面设有特氟龙涂层，所述特氟龙涂层由平面涂层和孔内涂层组成，平面涂层铺设在铁锅锅体表面，孔内涂层铺设在孔洞中，平面涂层和孔内涂层一体连接，使得特氟龙涂层的耐磨损性能增强，不粘锅的效果较好，但其在炊具基体上设置孔洞的方式加工工序复杂，成本高，且设置的孔洞影响炊具的强度。
公开号为CN 209074136 U的中国实用新型专利中，在锅具主体层上增设 PEEK涂层、在PEEK涂层上的具有特氟龙涂层，使得锅的内底硬度提升，不易在使用中被轻易刮损，其只增加了涂层的硬度，增强耐磨损性能，未增强特氟龙涂层的结合力，无法防止特氟龙涂层的直接脱落。
公开号为CN 104962144 A的中国发明专利中，公开了一种高温耐磨不粘涂层材料及其制备方法，其中高温耐磨不粘涂层材料以重量百分比的原料计，包括：特氟龙80％～99％，金属氧化物1％～20％。将本发明高温耐磨不粘涂层材料通过现有不粘锅特氟龙涂层的涂覆工艺制成不粘涂层，对该不粘涂层进行耐磨性能测试，所能承受的摩擦次数已经分别达到9万次，其通过向涂层中增加金属氧化物来增加涂层的耐磨性，但其未解决涂层结合力问题。
因此，开发一种工艺简单、无需对铁质炊具基体进行机械处理、不粘涂层结合力强、不易脱落，使用寿命长的在铁质炊具形成不粘涂层的方法对不粘铁质炊具领域的发展尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在铁质炊具上形成不粘层的方法及铁质炊具，该方法在铁质炊具上形成的不粘层具有高结合力，不易脱落，使用寿命长。
本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种在铁质炊具上形成不粘层的方法，包括以下步骤：
步骤S1：对铁质炊具本体进行氮化处理，在铁质炊具表面形成氮化层；优选的，在500-700℃下对铁质炊具进行氮化处理；进一步优选的，对铁质炊具进行氮化处理的处理时间为2-8小时；更进一步优选的，使用氨气作为含氮气体氛围对铁质炊具进行渗氮处理；
步骤S2：将第一不粘涂料涂覆在经步骤S1氮化处理后的铁质炊具的至少部分表面，第一不粘涂料包括水性特氟龙涂料；优选的，在涂覆第一不粘涂料前，将铁质炊具预热至33-37℃；
步骤S3：将步骤S2中涂覆有第一不粘涂料的铁质炊具烘干，然后冷却；
步骤S4：将第三不粘涂料涂覆在步骤S3中冷却后的铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，第三不粘涂料包括水性特氟龙涂料；
步骤S5：将步骤S4中涂覆有第三不粘涂料的铁质炊具烘烤后，经冷却得到具有不粘层的铁质炊具。
进一步的，步骤S4包括：先将第二不粘涂料涂覆在步骤S3中冷却后的铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，然后再将第三不沾涂料涂覆在第二不粘涂料上，第二不粘涂料包括水性特氟龙涂料。
进一步的，步骤S3中，铁质炊具在120-180℃下烘干，优选的，烘干时间为10-15min；步骤S4中，铁质炊具先在150-200℃下流平烘干10-20min，步骤S5中，在400-420℃下烘烤10-15min。
进一步的，以重量百分比计，第一不粘涂料包括：聚四氟乙烯20-40％、水10-30％、粘结剂30-50％、耐温颜料1-8％、防锈颜料2-8％、碳化硅1-6％。
进一步的，以重量百分比计，第三不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料0-5％、珠光粉0-2％。
进一步的，以重量百分比计，第二不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料0-5％。
进一步的，在步骤S5烘烤后，步骤S2涂覆的第一不粘涂料的干膜厚度为15-19μm，步骤S4涂覆的第三不粘涂料的干膜厚度为12-16μm。
进一步的，在步骤S5烘烤后，步骤S4涂覆的第二不粘涂料的干膜厚度为18-23μm。
进一步的，在步骤S5之后，还包括步骤S6：将彩色硅油涂料涂覆在具有不粘层的铁质炊具的至少部分表面后，在250-280℃下烘烤10-15min以在炊具的至少部分表面形成装饰层，优选的，装饰层的干膜膜厚为20-25μm。
本发明的第二个目的在于提供一种铁质炊具，其表面具有由氮化层和至少两层不粘涂料涂覆形成的涂层所组成的不粘层，不粘层由上述任意一项的方法形成。
本发明的原理为：渗氮处理时，在高温的作用下，含氮气体分解释放出活性氮原子，活性氮原子不断吸附到铁质炊具的表面，并扩散渗透进入铁质炊具的表面层，从而改变表面层的化学成分和组织，形成含有氮化铁的渗氮层，渗氮层的表面相比于铁质炊具原有表面具有更高的粗糙度、更大的孔隙率，能够增强铁质炊具表面与不粘涂层的结合力，防止不粘涂层脱落，增加不粘炊具的使用寿命。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明提供的在铁质炊具上形成不粘层的方法无需对炊具基体进行机械处理即可形成高结合力的不粘层，有利于批量生产，不粘层在使用过程中不易脱落，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明实施例的在铁质炊具上形成不粘层的方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
参照图1，本发明提供一种在铁质炊具上形成不粘层的方法，包括步骤 S1至步骤S5，还可以包括步骤S6。
步骤S1：对铁质炊具本体进行氮化处理，在铁质炊具表面形成氮化层；优选的，在500-700℃下对铁质炊具进行氮化处理；进一步优选的，对铁质炊具进行氮化处理的处理时间为2-8小时；更进一步优选的，使用氨气作为含氮气体氛围对铁质炊具进行渗氮处理。
步骤S2：将第一不粘涂料涂覆在经步骤S1氮化处理后的铁质炊具的至少部分表面，第一不粘涂料包括水性特氟龙涂料；优选的，以重量百分比计，第一不粘涂料包括：聚四氟乙烯20-40％、水10-30％、粘结剂30-50％、耐温颜料1-8％、防锈颜料2-8％、碳化硅1-6％；进一步优选的，在涂覆第一不粘涂料前，将铁质炊具预热至33-37℃。
步骤S3：将步骤S2中涂覆有第一不粘涂料的铁质炊具烘干，然后冷却；优选的，冷却过程中使用冷却房进行冷却。
步骤S4：将第三不粘涂料涂覆在步骤S3中冷却后的铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，第三不粘涂料包括水性特氟龙涂料；优选的，以重量百分比计，第三不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料0-5％、珠光粉0-2％。
步骤S5：将步骤S4中涂覆有第三不粘涂料的铁质炊具烘烤后，经冷却得到具有不粘层的铁质炊具。
作为一种优选的实施方式，步骤S4包括：先将第二不粘涂料涂覆在步骤 S3中冷却后的铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，然后再将第三不沾涂料涂覆在第二不粘涂料上，第二不粘涂料包括水性特氟龙涂料；优选的，以重量百分比计，第二不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料 0-5％。
作为一种优选的实施方式，步骤S3中，铁质炊具在120-180℃下烘干，步骤S4中，铁质炊具先在150-200℃下流平烘干10-20min，步骤S5中，在 400-420℃下烘烤10-15min。
作为一种优选的实施方式，在步骤S5烘烤后，步骤S2涂覆的第一不粘涂料的干膜厚度为15-19μm，步骤S4涂覆的第三不粘涂料的干膜厚度为12-16μm。
作为一种优选的实施方式，在步骤S5烘烤后，步骤S4涂覆的第二不粘涂料的干膜厚度为18-23μm。
作为一种优选的实施方式，在步骤S5之后，还包括步骤S6：将彩色硅油涂料涂覆在具有不粘层的铁质炊具的至少部分表面后，在250-280℃下烘烤 10-15min以在炊具的至少部分表面形成装饰层；优选的，彩色硅油涂料涂覆在铁质炊具的外表面；进一步优选的，装饰层的干膜厚度为20-25μm。彩色硅油涂料可以是以下涂料：江门四方英特宝涂料有限公司生产的型号：HT801 系列01923或HT801系列01924、01925、01926。
实施例
下述具体实施例中，如无特殊说明，所用材料均可通过商购获得；
优选的，在下述实施例中，所述材料名称、生产厂家及型号如下：
第一不粘涂料：浙江鹏孚隆新材料有限公司，型号：W8888H-28825P
第二不粘涂料：浙江鹏孚隆新材料有限公司，型号：W8888H-28825M
第三不粘涂料：浙江鹏孚隆新材料有限公司，型号：W8888H-28825T
彩色硅油涂料：江门四方英特宝涂料有限公司，型号：HT801系列01923。
实施例1
先将铁质炊具在560℃下进行氮化处理，处理时间为4h，冷却后在铁质炊具表面形成氮化层，将氮化处理后的铁质炊具预热至35℃，预热完成后向炊具内表面进行第一不粘涂料喷涂，然后在140℃下烘干14min，形成第一不粘涂层；接着将带有第一不粘涂层的铁质炊具喷涂第二不粘涂料，喷涂完成后直接喷涂第三不粘涂料，然后在160℃保温流平烘干18min，再升温到400℃烘烤14min后冷却，铁质炊具表面形成第二不粘涂层和第三不粘涂层；氮化层、第一不粘涂层、第二不粘涂层、第三不粘涂层共同构成不粘层；烘烤完成后，所形成的第一不粘涂层干膜厚度为19μm，第二不粘涂层干膜厚度为 22μm，第三不粘涂层干膜厚度为15μm。再将带有不粘层的铁质炊具的外表面喷涂彩色硅油涂料，喷涂完成后放入260℃高温炉下烘烤15min，形成装饰层，其干膜厚度为22μm。
实施例2
先将铁质炊具在560℃下进行氮化处理，处理时间为4h，冷却后在铁质炊具表面形成氮化层，将氮化处理后的铁质炊具预热至35℃，预热完成后向炊具内表面进行第一不粘涂料喷涂，然后在150℃下烘干13min，形成第一不粘涂层；接着将带有第一不粘涂层的铁质炊具喷涂第二不粘涂料，喷涂完成后直接喷涂第三不粘涂料，然后在180℃保温流平烘干15min，再升温到410℃烘烤13min后冷却，铁质炊具表面形成第二不粘涂层和第三不粘涂层；氮化层、第一不粘涂层、第二不粘涂层、第三不粘涂层共同构成不粘层；烘烤完成后，所形成的第一不粘涂层干膜厚度为18μm，第二不粘涂层干膜厚度为 21μm，第三不粘涂层干膜厚度为14μm。再将带有不粘层的铁质炊具的外表面喷涂彩色硅油涂料，喷涂完成后放入270℃高温炉下烘烤14min，形成装饰层，其干膜厚度为22μm。
实施例3
先将铁质炊具在560℃下进行氮化处理，处理时间为6h，冷却后在铁质炊具表面形成氮化层，将氮化处理后的铁质炊具预热至35℃，预热完成后向炊具内表面进行第一不粘涂料喷涂，然后在160℃下烘干12min，形成第一不粘涂层；接着将带有第一不粘涂层的铁质炊具喷涂第二不粘涂料，喷涂完成后直接喷涂第三不粘涂料，然后在180℃保温流平烘干15min，再升温到420℃烘烤10min后冷却，铁质炊具表面形成第二不粘涂层和第三不粘涂层；氮化层、第一不粘涂层、第二不粘涂层、第三不粘涂层共同构成不粘层；烘烤完成后，所形成的第一不粘涂层干膜厚度为17μm，第二不粘涂层干膜厚度为 20μm，第三不粘涂层干膜厚度为13μm。再将带有不粘层的铁质炊具的外表面喷涂彩色硅油涂料，喷涂完成后放入280℃高温炉下烘烤13min，形成装饰层,其干膜厚度为25μm。
实施例4
先将铁质炊具在560℃下进行氮化处理，处理时间为6h，冷却后在铁质炊具表面形成氮化层，将氮化处理后的铁质炊具预热至35℃，预热完成后向炊具内表面进行第一不粘涂料喷涂，然后在170℃下烘干10min，形成第一不粘涂层；接着将带有第一不粘涂层的铁质炊具喷涂第二不粘涂料，喷涂完成后直接喷涂第三不粘涂料，然后在200℃保温流平烘干12min，再升温到420℃烘烤10min后冷却，铁质炊具表面形成第二不粘涂层和第三不粘涂层；氮化层、第一不粘涂层、第二不粘涂层、第三不粘涂层共同构成不粘层；烘烤完成后，所形成的第一不粘涂层干膜厚度为16μm，第二不粘涂层干膜厚度为 19μm，第三不粘涂层干膜厚度为12μm。再将带有不粘层的铁质炊具的外表面喷涂彩色硅油涂料，喷涂完成后放入280℃高温炉下烘烤13min，形成装饰层，其干膜厚度为25μm。
实施例5
先将铁质炊具在560℃下进行氮化处理，处理时间为6h，冷却后在铁质炊具表面形成氮化层，将氮化处理后的铁质炊具预热至35℃，预热完成后向炊具内表面进行第一不粘涂料喷涂，然后在170℃下烘干10min，形成第一不粘涂层；接着将带有第一不粘涂层的铁质炊具只喷涂第三不粘涂料，然后在 200℃保温流平烘干10min，再升温到410℃烘烤12min后冷却，铁质炊具表面形成第三不粘涂层；氮化层、第一不粘涂层、第三不粘涂层共同构成不粘层；烘烤完成后，所形成的第一不粘涂层干膜厚度为19μm，第三不粘涂层干膜厚度为12μm。再将带有不粘层的铁质炊具的外表面喷涂彩色硅油涂料，喷涂完成后放入280℃高温炉下烘烤13min，形成装饰层，其干膜厚度为25 μm。
对比例：
铁质炊具不进行氮化处理，直接喷涂不粘涂料，喷涂及烘烤流程及参数与实施例1相同。
不粘层性能测试：
(1)不粘性：将面饼原料倒入铁质炊具内，注满至铁质炊具容量40-50％左右(不涂油)，放入温度为200℃±5℃电烤箱内，烘烤20分钟，冷却后观察面饼原料与铁质炊具是否粘连。
(2)耐磨性：在铁质炊具不粘层的表面施加附加载荷3.5Kg，进行摩擦试验，观察不粘层表面承受磨损次数N≥15000次是否暴露基体。
(3)结合力：在铁质炊具不粘层的表面用1.5-2.0mm模板，划出100个独立交叉格，用3M黏胶带与划格紧密粘合，急速拉脱胶带，连续4次，观察交叉各中的不粘层的脱落情况。
测试结果见表1所示：
表1
Figure BDA0003124765610000071
Figure BDA0003124765610000081
通过不粘层性能测试可以明确，相比于未进行氮化处理的对比例，进行氮化处理的实施例1-5的涂层结合力显著增强，显示出氮化处理对不粘涂层结合力提高具有显著效果，能够防止铁质炊具在使用过程中涂层脱落，提高使用寿命。
另附对于铁质炊具外表面装饰层的性能测试：
(1)耐热性：将铁质炊具放入230℃恒温箱中恒温1小时，取出自然冷却至室温，目视检查外表面颜色变化情况。
(2)结合力：在铁质炊具装饰层表面用1.5-2.0mm模板，划出100个独立交叉格，用3M黏胶带与划格紧密粘合，急速拉脱胶带，连续4次，观察交叉各中的装饰层的脱落情况。
(3)耐盐雾腐蚀性试验：采用GB/T6461-2002规定的程序和试验条件对实施例1至4进行6小时盐雾试验，按GB/T6461-2002中简易9级制定法判别。
实施例 耐热性 结合力 盐雾试验通过测试时间/小时
实施例1 无变化 涂层无脱落 6
实施例2 无变化 涂层无脱落 6
实施例3 无变化 涂层无脱落 12
实施例4 无变化 涂层无脱落 12
通过装饰层性能测试可以明确，氮化处理对外表面装饰层的结合力也具有增强效果。
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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在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，所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在铁质炊具上形成不粘层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对铁质炊具本体进行氮化处理，在所述铁质炊具表面形成氮化层；
步骤S2：将第一不粘涂料涂覆在经所述步骤S1所述氮化处理后的所述铁质炊具的至少部分表面，所述第一不粘涂料包括水性特氟龙涂料；
步骤S3：将所述步骤S2中涂覆有所述第一不粘涂料的所述铁质炊具烘干，然后冷却；
步骤S4：将第三不粘涂料涂覆在所述步骤S3中冷却后的所述铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，所述第三不粘涂料包括水性特氟龙涂料；
步骤S5：将步骤S4中涂覆有所述第三不粘涂料的所述铁质炊具烘烤后，经冷却得到具有不粘层的铁质炊具。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：先将第二不粘涂料涂覆在所述步骤S3中冷却后的所述铁质炊具的至少部分第一不粘涂料上，然后再将第三不沾涂料涂覆在所述第二不粘涂料上，第二不粘涂料包括水性特氟龙涂料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述铁质炊具在120-180℃下烘干，所述步骤S4中，所述铁质炊具先在150-200℃下流平烘干10-20min，所述步骤S5中，在400-420℃下烘烤10-15min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述第一不粘涂料包括：聚四氟乙烯20-40％、水10-30％、粘结剂30-50％、耐温颜料1-8％、防锈颜料2-8％、碳化硅1-6％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述第三不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料0-5％、珠光粉0-2％。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述第二不粘涂料包括：聚四氟乙烯35-70％、水30-60％、耐温颜料0-5％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5烘烤后，所述步骤S2涂覆的所述第一不粘涂料的干膜厚度为15-19μm，所述步骤S4涂覆的所述第三不粘涂料的干膜厚度为12-16μm。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5烘烤后，所述步骤S4涂覆的第二不粘涂料的干膜厚度为18-23μm。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5之后，还包括步骤S6：将彩色硅油涂料涂覆在所述具有不粘层的铁质炊具的至少部分表面后，在250-280℃下烘烤10-15min以在炊具的至少部分表面形成装饰层。
10.一种铁质炊具，其表面具有由氮化层和至少两层不粘涂料涂覆形成的涂层所组成的不粘层，其特征在于，所述不粘层由权利要求1-9任意一项所述的方法形成。
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