CN115305464B - 铝合金炊具的表面处理方法及铝合金炊具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金炊具的表面处理方法，包括：对铝合金炊具的表面进行清洗除油；使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应，使炊具表面覆盖一层含处理溶液的薄膜；将所述铝合金炊具表面多余的处理溶液去除；将所述铝合金炊具烘干；其中，所述处理溶液的成分包括：0.5～5质量份的聚乙烯醇、0.1～0.5质量份的辛醇、2～25质量份的改性硅酸钾、80～90质量份的水，本发明提出的铝合金炊具的表面处理方法的步骤简单高效，只需要将除油后的铝合金炊具与处理溶液反应，减少加工工序，并且资源耗费少，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金炊具表面处理工艺技术领域，特别涉及一种铝合金炊具的表面处理方法及铝合金炊具。
背景技术
目前市面上所售不粘锅根据涂层分为特氟龙和陶瓷涂料不粘锅。特氟龙涂层由于含氟，在干烧等大于250℃工况下使用会释放含氟化合物，这些含氟化合物大多对人体有毒副作用。越来越多的国家禁止销售含氟涂料的炊具。而陶瓷涂料不粘锅的涂层主要是含硅、氧和铝等元素的类陶瓷化合物，使用温度可达450℃，且不含氟元素，加热过程中不产生对人体有害的物质。因此被认为是绿色安全的不粘涂层。
由于水性陶瓷涂料本身粘合剂占比不高，涂层与涂装表面的结合力普遍不如特氟龙涂料。因此在喷涂水性陶瓷涂料前要对工件表面进行表面处理。常用的表面处理包括：喷砂、化学蚀刻和镀膜等。如喷砂和化学蚀刻的方式处理金属表面，使金属表面获得要求的粗糙度，这种金属表面粗糙化本质上使金属表面产生许多不规则的凹凸不平的坑，涂料可以填入这些坑中，大幅提高了涂料与金属接触的表面积，因此也提高了涂料与金属表面的附着力。但是喷砂工序需要耗费大量的能源，且会产生固体废料。化学蚀刻工艺则产生大量的废水和废渣，是一种对环境污染严重的工艺。目前还有一种镀膜的处理方法，但该方法需要使用高纯氮气、磁控溅射设备、脉冲电沉积等昂贵设备和耗材，工艺繁琐，成本高，不适用于铝合金炊具生产。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铝合金炊具的表面处理方法，工艺步骤简单，并且资源耗费较少，成本较低。
根据本发明的实施例的铝合金炊具的表面处理方法，包括以下步骤：
将所述铝合金炊具的表面清洗干净；
使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应；
去除所述铝合金炊具的表面残留的所述处理溶液；
将所述铝合金炊具烘干；
其中，所述处理溶液的成分包括：0.5～5质量份的聚乙烯醇、0.1～0.5质量份的辛醇、2～25质量份的改性硅酸钾、80～90质量份的水。
根据本发明实施例的铝合金炊具的表面处理方法，至少具有如下有益效果：对铝合金炊具进行清洗除油后，使铝合金炊具的表面与处理溶液接触反应，再去除铝合金炊具表面残留的处理溶液，并进行烘干即可。铝合金炊具的表面与处理溶液接触反应，能够使铝合金炊具的表面附着一层改性硅酸钾薄膜，该薄膜中的有效成分为改性硅酸钾，改性硅酸钾与铝合金炊具和陶瓷涂料均能发生化学反应，经过固化后形成一系列无机氧化物，把铝合金炊具与陶瓷涂料紧密联结在一起，从而能够提高铝合金炊具与陶瓷涂料的附着力。本发明提供的铝合金炊具的表面处理方法简单高效，可与除油工序连线生产，反应时间短，生产效率高，且无需用到其它苛刻的设备或生产条件，生产成本比喷砂、化学蚀刻和镀膜等工序较低，适合炊具等厨房生活用品的生产。
根据本发明的一些实施例，使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应的步骤中，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的温度为10℃～80℃。
根据本发明的一些实施例，使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应的步骤中，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的时间为15s～300s。
根据本发明的一些实施例，使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应的步骤中，以浸泡或喷淋的方式使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应。
根据本发明的一些实施例，所述改性硅酸钾为甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾或KH560偶联剂改性硅酸钾的一种或两种的混合物。
根据本发明的一些实施例，所述铝合金炊具的烘干温度为50℃～160℃。
根据本发明的一些实施例，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的温度为25℃～60℃。
本发明第二方面实施例的铝合金炊具，包括：基体和不沾涂层，所述基体通过上述第一方面实施例所述的表面处理方法进行处理；所述不沾涂层通过将陶瓷涂料喷涂至所述基体的表面以形成。
本发明第二方面实施例的铝合金炊具，至少具有如下有益效果：铝合金炊具的基体经过上述第一方面实施的表面处理方法进行处理后，将陶瓷涂料喷涂至基体的表面，陶瓷涂料固化后形成不沾涂层。基体经过上述第一方面实施的表面处理方法进行处理后，能够使基体的表面附着一层改性硅酸钾薄膜，该薄膜中的有效成分为改性硅酸钾，改性硅酸钾与铝合金和陶瓷涂料均能发生化学反应，经过固化后形成一系列无机氧化物，把基体与陶瓷涂料紧密联结在一起，从而能够提高铝合金炊具与陶瓷涂料的附着力，以使不沾涂层更加稳固。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明一个实施例的铝合金炊具表面的处理流程图；
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明提出一种铝合金炊具的表面处理方法，通过对铝合金炊具的表面进行处理，使铝合金炊具的表面附着一层改性硅酸钾薄膜，该薄膜中的有效成分为改性硅酸钾，改性硅酸钾与铝合金炊具的表面和陶瓷涂料均能发生化学反应，经过固化后形成一系列无机氧化物，把铝合金炊具与陶瓷涂料紧密联结在一起，从而能够提高陶瓷涂料与铝合金炊具附着力。其中，铝合金炊具可以为炒锅、不粘锅等，陶瓷涂料可以为水性陶瓷涂料。
参照图1，其对铝合金炊具的表面进行处理的步骤包括：
步骤S100：对铝合金炊具的表面清洗除油，使铝合金炊具表面的保持清洁。需要说明的是，对铝合金炊具表面进行清洗除油，即采用常规除油方法对铝合金炊具表面进行除油操作。
步骤S200：使铝合金炊具与处理溶液接触反应。可以通过喷淋或浸泡的方式，使铝合金炊具表面与处理溶液充分接触并发生反应。
需要说明的是，处理溶液的成分包括：0.5～5质量份的聚乙烯醇、0.1～0.5质量份的辛醇、2～25质量份的改性硅酸钾、80～90质量份的水，将聚乙烯醇、辛醇和改性硅酸钾加入到水中搅拌均匀，从而得到处理溶液。处理溶液与铝合金表面接触反应，能够使铝合金炊具表面附着一层改性硅酸钾薄膜，该薄膜中的有效成分为改性硅酸钾，改性硅酸钾与铝合金炊具和陶瓷涂料均能发生化学反应，经过固化后形成一系列无机氧化物，把铝合金炊具与陶瓷涂料紧密联结在一起，从而能够有效提高陶瓷涂料与铝合金炊具的附着力。其中，改性硅酸钾为甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾或KH560偶联剂改性硅酸钾的一种或其两种的混合物，如改性硅酸钾为甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾或KH560偶联剂改性硅酸钾的混合物。
还需要说明的是，聚乙烯醇是一种成膜剂，在配方中起到均匀分散和辅助成膜的作用，辛醇的作用是消除喷淋或浸泡过程中溶液流动而产生的泡沫。
还需要说明的是，铝合金炊具与处理溶液反应温度为10～80℃，如可以为10℃、25℃、40℃、50℃、60℃或80℃等，可根据具体情况而定，在此不做具体限定。铝合金炊具与处理溶液反应时间为15～300s，如可以为15s、50s、150s或300s等，只需铝合金炊具的表面与处理溶液充分反应即可。例如，可以将将铝合金炊具浸泡在处理溶液中15s，温度为25℃。
步骤S300：去除铝合金炊具表面残留的处理溶液。铝合金炊具与处理溶液反应结束后，将所述铝合金炊具的表面的所述处理溶液去除铝合金炊具表面残留的处理溶液。如可以通过高压风刀吹干机将铝合金炊具表面的处理溶液吹掉。
步骤S400：将铝合金炊具烘干。利用烘干机将铝合金炊具表面烘干，即铝合金炊具的表面处理完成，对铝合金炊具表面涂料时，便能够提高陶瓷涂料与铝合金炊具的附着力。需要说明的是，铝合金的烘干温度可以为50～160℃，如可以为50℃、100℃或160℃。
在下述实施例中，以直角网格图形切割涂层并穿透至底材来评定陶瓷涂料从铝合金底材上脱离的抗性，该测试按照国标《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》中提供的方法来检测，分级结果如下表1所示：
表1试验结果分级表
从上表中可以看出，等级越低，陶瓷涂料越不容易从铝合金炊具上脱落。
实施例1：
将成型完成的铝合金炊具清洗除油，得到表面清洁的铝合金炊具。
根据下表2的配方得到处理溶液。
表2处理溶液组成成分及各成分的质量份
| 成分 | 甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾 | 聚乙烯醇 | 辛醇 | 水 |
| 质量份 | 10 | 2.5 | 0.2 | 87.3 |
将铝合金炊具浸泡在温度为25℃的处理溶液中，以进行接触反应，以及反应时间为15s。
将反应结束后的铝合金炊具从处理溶液内拿出，并使用高压风刀吹干机吹掉表面残留溶液。
然后在120℃的温度下将铝合金炊具烘干。
将经过上述处理后的铝合金炊具的表面喷涂上水性陶瓷材料并固化。
实施例2：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，将铝合金炊具浸泡在温度为40℃的处理溶液中。
实施例3：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，将铝合金炊具浸泡在温度为60℃的处理溶液中。
实施例4：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，将铝合金炊具浸泡在温度为80℃的处理溶液中。
对实施例1～4所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行《GB/T 9286-2021》的划格测试，测试结果如表下3所示：
表3实施例1～4的测试结果
| 实施例 | 处理溶液温度(℃) | 接触反应时间(s) | 烘干温度(℃) | 划格结果分级 |
| 实施例1 | 25 | 15 | 120 | 0 |
| 实施例2 | 40 | 15 | 120 | 0 |
| 实施例3 | 60 | 15 | 120 | 0 |
| 实施例4 | 80 | 15 | 120 | 1 |
从上表3可知，处理溶液的温度在25℃至80℃内，划格结果分级等级都较低，其中60℃以下，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上完全没有脱落。
实施例5：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具与处理溶液的反应时间为60s。
实施例6：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具与处理溶液的反应时间为120s。
实施例7：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具与处理溶液的反应时间为300s。
对实施例5～7所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表4所示：
表4实施例1以及实施例5～7的测试结果
| 实施例 | 处理溶液温度(℃) | 接触反应时间(s) | 烘干温度(℃) | 划格结果分级 |
| 实施例1 | 25 | 15 | 120 | 0 |
| 实施例5 | 25 | 60 | 120 | 0 |
| 实施例6 | 25 | 120 | 120 | 0 |
| 实施例7 | 25 | 300 | 120 | 0 |
从上表4可知，当铝合金炊具与处理溶液的接触反应时间为15～300s时，划格结果分级等级都较低，级别均为0，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上无脱落。
实施例8：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具的烘干温度为50℃。
实施例9：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具的烘干温度为160℃。
对实施例8～9所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表5所示：
表5实施例1以及实施例8～9的测试结果
| 实施例 | 处理溶液温度(℃) | 接触反应时间(s) | 烘干温度(℃) | 划格结果分级 |
| 实施例1 | 25 | 15 | 120 | 0 |
| 实施例8 | 25 | 15 | 50 | 1 |
| 实施例9 | 25 | 15 | 160 | 0 |
从上表5的划格结果可知，铝合金炊具的烘干温度为50℃～160℃下，划格结果均较佳，其中，温度较高时，水性陶瓷涂料与铝合金炊具的结合也较好，即温度为120℃～160℃时，划格结果分级均为0，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上无脱落。
实施例10：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，铝合金炊具与处理溶液的接触反应方式为喷淋。
对实施例10所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表6所示：
表6实施例1和实施例10的测试结果
从上表6可知，铝合金炊具与处理溶液的接触反应方式为浸泡或喷淋均可以获得较佳的结果，划格结果分级均为0，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上无脱落。
实施例11：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，将处理溶液中的甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾更换为KH560硅烷偶联剂改性硅酸钾。
实施例12：
与实施例1的区别仅在于，本实施中，将处理溶液中的甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾更换为KH560硅烷偶联剂改性硅酸钾和甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾各5质量份的混合溶液。
对实施例11～12所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表7所示：
表7实施例1和实施例11～12的测试结果
从上表7可知，甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾和KH560硅烷偶联剂改性硅酸钾中的一种或两种的混合对水性陶瓷涂料与铝合金炊具的结合均有较好的作用，划格结果分级均为0，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上无脱落。
实施例13：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，处理溶液中的聚乙烯醇的质量份为0.5。
实施例14：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，处理溶液中的聚乙烯醇的质量份为5。
对实施例13～14所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表8所示：
表8实施例1和实施例13～14的测试结果
| 实施例 | 聚乙烯醇质量份 | 划格结果分级 |
| 实施例1 | 2.5 | 0 |
| 实施例13 | 0.5 | 0 |
| 实施例14 | 5 | 1 |
从上表8可知，聚乙烯醇的质量份为0.5和2.5时，划格结果分级为0，聚乙烯醇的质量份为5时，划格结果分级为1，均能够满足要求。
实施例15：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，处理溶液中的辛醇的质量份为0.1。
实施例16：
与实施例1的区别仅在于，本实施例中，处理溶液中的辛醇的质量份为0.5。
对实施例15～16所得的已喷涂水性陶瓷涂料的铝合金炊具进行的划格测试，测试结果如下表9所示：
表9实施例1和实施例15～16的测试结果
| 实施例 | 辛醇的质量份 | 划格结果分级 |
| 实施例1 | 0.2 | 0 |
| 实施例15 | 0.1 | 0 |
| 实施例16 | 0.5 | 0 |
从上表9可知，辛醇的质量份为0.1、0.2和0.5质量份，划格结果分级均为0，对水性陶瓷涂料与铝合金炊具的结合均具有较好的作用，水性陶瓷涂料在铝合金炊具上无脱落。
本发明第二方面实施例的铝合金炊具，包括基体和不沾涂层，该铝合金炊具的基体通过上述第一方面实施的表面处理方法进行处理后，将陶瓷涂料喷涂至基体的表面，陶瓷涂料固化后形成不沾涂层。
需要说明的是，基体通过上述第一方面实施的表面处理方法进行处理后，能够使基体的表面附着一层改性硅酸钾薄膜，该薄膜中的有效成分为改性硅酸钾，改性硅酸钾与铝合金和陶瓷涂料均能发生化学反应，经过固化后形成一系列无机氧化物，把基体与陶瓷涂料紧密联结在一起，从而能够提高基体与陶瓷涂料的附着力，使不沾涂层更加稳固。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种铝合金炊具的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
对所述铝合金炊具的表面进行清洗除油；
使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应，其中，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的温度为10℃～80℃；
去除所述铝合金炊具的表面残留的所述处理溶液；
将所述铝合金炊具烘干；
其中，所述处理溶液的成分包括：0.5～5质量份的聚乙烯醇、0.1～0.5质量份的辛醇、2～25质量份的改性硅酸钾、80～90质量份的水，所述改性硅酸钾为甲基三甲氧基硅烷改性硅酸钾或KH560偶联剂改性硅酸钾的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的铝合金炊具的表面处理方法，其特征在于，所述使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应的步骤中，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的时间为15s～300s。
3.根据权利要求1所述的铝合金炊具的表面处理方法，其特征在于，所述使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应的步骤中，以浸泡或喷淋的方式使所述铝合金炊具与处理溶液接触反应。
4.根据权利要求1所述的铝合金炊具的表面处理方法，其特征在于，所述铝合金炊具的烘干温度为50℃～160℃。
5.根据权利要求1所述的铝合金炊具的表面处理方法，其特征在于，所述铝合金炊具与所述处理溶液反应的温度为25℃～60℃。
6.一种铝合金炊具，其特征在于，包括基体和不沾涂层：
所述基体通过权利要求1至5任一项所述的表面处理方法进行处理；
所述不沾涂层通过将陶瓷涂料喷涂至所述基体的表面以形成。
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