CN116268966A - 一种用于炊具的复合材料及其制备方法和炊具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于炊具的复合材料及其制备方法和炊具。所述复合材料包括硬质颗粒材料、含硅包覆材料及金属包覆材料，其中，所述含硅包覆材料包覆于硬质颗粒材料之外，所述金属包覆材料包覆于含硅包覆材料之外，所述含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物中至少一种。所述复合材料高温分解后不产生有毒气体，采用所述复合材料制备保护层用于炊具中，所述炊具具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和持久的易洁性，且安全无毒。

Description

一种用于炊具的复合材料及其制备方法和炊具

技术领域

本发明涉及烹饪设备技术领域，具体的，涉及一种用于炊具的复合材料及其制备方法和炊具。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对烹饪器具的性能、品质有了更高的要求，品质良好的烹饪器具要求受热平均、易洁、具有优良的防腐性能和耐磨性能，全国高性能食品烹饪器具每年都有过亿的需求量。目前，为了使食品烹饪器具在烹饪使用过程中易清、耐腐蚀，一般通过在器具承载食物的内表面设置功能涂层，利用功能涂层的表面效果来实现相关功能效果，其易洁、耐腐蚀等效果随着涂层的失效而消失。

目前，采用较多功能涂层的为有机树脂基涂层，此类涂层表面硬度、强度较低，不耐金属铲磨，高温高湿条件下持久性差，表面极易被划伤破坏，导致易洁性等性能失效。此外，氟树脂等有机树脂涂层材料在高温下分解挥发出有毒有害气体，对人体健康造成威胁。

因此，需要提供一种耐磨、耐腐蚀、具有持久的易洁性且无毒健康安全的炊具，以克服现有功能涂层炊具的缺点，满足消费者对于烹饪器具的需求。

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，本发明的目的在于提供一种用于炊具的复合材料及其制备方法和炊具，所述炊具具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和持久的易洁性，且安全无毒。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于炊具的复合材料，所述复合材料包括硬质颗粒材料、含硅包覆材料及金属包覆材料，其中，所述含硅包覆材料包覆于硬质颗粒材料之外，所述金属包覆材料包覆于含硅包覆材料之外，所述含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物中至少一种。本发明所述用于炊具的复合材料具有硬基-软基-硬基的多层夹心结构，采用硬质颗粒材料作为内部硬核，具有较高硬度和耐磨性，采用所述复合材料制成保护层应用于炊具，所述硬质颗粒材料形成颗粒支撑骨架，赋予保护层的优良的硬度、结构强度和耐磨性。所述含硅包覆材料为低表面能材料，包覆于硬质颗粒材料表面，形成软基功能层，使得保护层具有优良的易洁特性，且所述含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物，其受热分解后不产生有毒危险气体，同时分解后产物亦为硬质低表面能结构，使得保护层耐磨性和易洁性得以持久维持。金属包覆材料作为外层硬质包覆层设置于含硅包覆材料外部，一方面形成外层保护层，防止含硅包覆材料在材料运输、装载、储存等过程中破坏损毁以及在热喷涂或热熔覆等热工艺过程中直接受热分解影响产品性能，另一方面，当采用热喷涂、热熔覆等热工艺制备保护层时，金属包覆材料受热熔融，与炊具表面牢固粘结，同时在保护层中形成粘结相，将各个包裹含硅包覆材料的硬质颗粒连接成整体，从而保证保护层与炊具牢固结合，提高保护层整体强度、耐久性。

作为优选，所述硅氧烷聚合物选自甲基硅油、二甲基硅油中的至少一种，所述硅烷选自四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。上述硅氧烷聚合物材料及硅烷材料具有较低的表面能，疏水性好，能够提供炊具优良的易洁特性。同时，上述材料仅含有Si、H、C、O元素，受热分解后不产生有毒气体，使用安全，分解后能形成Si-C、Si-O、C等低表面能高硬度物质结构，保证保护层持久的强度、耐磨性和易洁性。

作为优选，所述含硅包覆材料中，所述主要成分的质量比例为20-80％。采用上述成分比例的含硅包裹材料，能够保证有足够量的硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物这些低表面能材料包裹附着在硬质颗粒材料表面，采用所述复合材料制备的炊具具有持久的耐磨性、耐腐蚀性和易洁性能。

作为优选，所述硬质颗粒材料与所述含硅包覆材料的质量比为1:1-1:3。硬质颗粒材料与含硅包覆材料的比例影响所述复合材料制备的保护层的性能，含硅包覆材料比例过小，则硬质颗粒材料不能被充分包裹，影响最终保护层的耐磨性、耐腐蚀性和易洁性；含硅包覆材料比例过大，过多的包覆材料无法与硬质颗粒材料表面充分接触而在后续工艺过程中易脱落，过多的含硅包覆材料也会对后续复合材料干燥造粒等工艺造成不利影响，且会导致所制备的保护层因为硬质颗粒材料比例过小而强度和耐磨性不足。本申请中硬质颗粒材料与含硅包覆材料质量比选用1:1-1:3，采用该比例能够保证含硅包覆材料充分均匀地包覆硬质颗粒材料，有足够的硬质颗粒材料提供保护层硬度和强度，使得采用所述复合材料制备的保护层具有优良的耐磨性、硬度、强度和易洁特性。

作为优选，所述硬质颗粒材料选自金属材料、陶瓷材料、碳颗粒和金属硅中的至少一种。上述颗粒材料硬度高、耐磨性好且具有优良的耐腐蚀性，由此，所述复合材料制得的保护层具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，能够持久发挥功能。

作为优选，所述金属材料选自钛、镍、铬、银、铜、铁、钼、钛合金、铝合金、不锈钢、Ni-Cr合金、Ni-Cu合金、Co-Cr-W合金、Ni-Cr-Al-Y合金、Co-Cr-Al-Y合金和Fe-Cr-Al-Y合金中的至少一种，所述陶瓷材料选自碳化硅、氧化硅、六方氮化硼、氧化钇、氧化锆、氧化钛中的至少一种，所述碳颗粒选自石墨颗粒、石墨烯颗粒、碳纤维颗粒中的至少一种。上述硬质颗粒材料具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，且无毒性，由此，所述复合材料制得的保护层具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，能够持久发挥功能，且安全无毒。

作为优选，所述硬质颗粒材料粒径为300-600目。采用上述粒径范围的硬质颗粒材料，保证了含硅包覆材料与硬质颗粒材料混合均匀性，使得含硅包覆材料能够均匀附着在硬质颗粒表面，且有利于后续造粒等工艺，同时，采用上述粒径范围的硬质颗粒材料保证了硬质颗粒材料在保护层中分散均匀，降低保护层的孔隙率，使得保护层具有优良的耐磨性和持久的易洁性。

作为优选，所述复合材料为粉芯丝材或复合粉材，其中，所述粉芯丝材以所述含硅包覆材料包覆的硬质颗粒材料为粉芯，以所述金属包覆材料为外皮，所述复合粉材为核-壳结构，以硬质颗粒材料为核心且依次包覆含硅包覆材料和金属包覆材料。本申请中复合材料可制成粉芯丝材形式或复合粉材形式以适用于不同加工工艺，粉芯丝材制备周期短，生产成本低，适用性较强，复合粉材外层金属包覆均匀，颗粒性能均一。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于炊具的复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：将硬质颗粒材料与含硅包覆材料均匀混合，使含硅包覆材料均匀包覆硬质颗粒材料；将硬质颗粒材料与含硅包覆材料的混合物通过喷雾造粒或烘干-粉碎的方式制得表面包裹有含硅包覆材料的复合颗粒；采用金属包覆材料对表面包裹有含硅包覆材料的复合颗粒进行二次包覆，获得所述用于炊具的复合材料。通过该方法制备所述复合材料，保证含硅包覆材料能够充分均匀地包裹在硬质颗粒表面、金属包覆材料充分包覆一次包覆后的复合颗粒，提高复合材料性能。

作为优选，所述二次包覆的方式为粉/管包覆法、粉/皮包覆法、真空镀、化学镀中的一种。粉/管包覆法和粉/皮包覆法为制备粉芯丝材时可选的二次包覆工艺，首先将金属包覆材料制成金属管/金属薄带，然后将含硅包覆材料一次包覆处理后的复合颗粒填充在作为包覆外皮的金属管/金属薄带中，再进行连续的轧制、拉伸减径等工序，制得一定规格的粉芯丝材，该方法制备周期短，生产成本低，适用性较强。真空镀和化学镀则是制备复合粉材时可选的二次包覆工艺，通过真空镀和化学镀在含硅包覆材料一次包覆处理后的复合颗粒表面镀覆上金属包覆材料，包覆均匀，颗粒性能均一。

本发明的再一方面，提供了一种炊具，所述炊具包括基体和保护层，其中，所述基体包括与食物接触的表面，以及所述保护层至少设置在所述基体的与食物接触的表面上，且所述保护层由本申请上述的复合材料制备而成。通过将本申请所述复合材料制成保护层应用于炊具与食物接触的表面，使得炊具具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和持久的易洁性。

作为优选，所述保护层通过热喷涂或热熔覆的方式将所述复合材料加工在基体与食物接触的表面上而形成。通过采用热喷涂或热熔覆的方式制备保护层，所述复合材料外层的金属包覆材料在保护层制备过程中受热熔融，与炊具表面牢固粘结，同时将包裹有含硅包覆材料的硬质颗粒也牢固连结在一起，制备的保护层具有优良的强度、耐磨性、持久的易洁性且不易脱落。

作为优选，所述保护层还通过采用低表面能材料进行渗透修饰处理。在采用热喷涂、热熔敷等热工艺制备保护层时，由于实际操作偏差及含硅包覆材料局部受热分解，保护层表面会出现一定孔洞孔隙，在热工艺制备保护层后进一步采用低表面能材料对保护层进行渗透修饰处理可进一步降低保护层表面自由能，提高炊具易洁性能。所述低表面能材料如可选用脂肪酸、硅油、硅钛氧化物等。

本发明附加的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

图1是本发明实施例1中复合材料的结构示意图。

图2是本发明实施例1中制备的炊具的保护层的扫描电镜图。

图3是本发明实施例2中复合材料的结构示意图。

附图标记说明：1-表面包裹含硅包覆材料的硬质颗粒；2-金属粘结相。

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。

一种用于炊具的复合材料，该复合材料包括硬质颗粒材料、含硅包覆材料及金属包覆材料，其中，含硅包覆材料包覆于硬质颗粒材料之外，金属包覆材料包覆于含硅包覆材料之外，含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物中至少一种。不同于目前普遍使用的有机树脂基功能涂层材料，该用于炊具的复合材料具有硬基-软基-硬基的夹心结构，采用硬质颗粒材料作为内部硬核，具有较高硬度和耐磨性，在采用该复合材料制得的保护层中，硬质颗粒材料均匀分布在保护层中，形成颗粒支撑骨架，大幅度改善了保护层的硬度、结构强度和耐磨性。含硅包覆材料为低表面能材料，包覆于硬质颗粒材料表面，形成软基功能层，用于制备炊具，赋予炊具优良的易洁特性，且含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物，其受热分解后不产生有毒危险气体，使用无毒安全，同时上述主要成分热分解后会形成Si-C、Si-O、C等低表面能高硬度物质结构，保证分解后保护层仍能保持良好的易洁性和耐磨性。金属包覆材料作为外层硬质包覆层设置于含硅包覆材料外部，一方面形成外层保护层，防止含硅包覆材料在材料运输、装载、储存等过程中破坏损毁以及在热喷涂或热熔覆等热工艺过程中直接受热分解影响产品性能，另一方面，当采用热喷涂、热熔覆等热工艺制备保护层时，金属包覆材料受热熔融，与炊具表面牢固粘结，同时在保护层中形成粘结相，将各个包裹含硅包覆材料的硬质颗粒连接成整体，从而保证保护层与炊具牢固结合，提高保护层整体强度、耐久性。

具体的，硅氧烷聚合物选自甲基硅油、二甲基硅油中的至少一种，硅烷选自四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。上述硅氧烷聚合物材料及硅烷材料具有较低的表面能，疏水性好，能够提供保护层优良的易洁特性。同时，上述材料仅含有Si、H、C、O元素，受热分解后不产生有毒气体，使用安全，分解后能形成Si-C、Si-O、C等低表面能高硬度物质结构，保证保护层持久的强度、耐磨性和易洁性。

含硅包覆材料中主要成分的质量比例为20-80％。硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物作为含硅包覆材料中的主要功能组分，其含量影响最终保护层的耐磨性、强度、易洁性等性能，主要成分比例过低，则会导致所制备保护层中功能组分偏低，保护层易洁性等性能较差。采用上述成分比例的含硅包裹材料，能够保证有足够量的硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物这些低表面能材料包裹附着在硬质颗粒材料表面，保证复合材料制备的保护层具有优良的耐磨性、强度、易洁性能。除了主要成分，含硅包覆材料中还可含有辅助成分，如常规溶剂、助剂(如分散助剂、流动助剂等)、填料等，以进一步改善复合材料性能。含硅包覆材料中的主要成分是指其中对改善易洁性、耐磨性、耐腐蚀性等性能起主要功能作用的组分，可含的填料、助剂、溶剂等辅助组分仅发挥辅助功能作用，即使其添加量较大亦不属于主要功能成分。

具体的，含硅包覆材料中主要成分的质量比例为20-80％。例如，含硅包覆材料中主要成分的质量比例为20-70％、20-60％、20-50％、20-40％、20-30％、30-70％、30-60％、30-50％、30-40％、30-50％、40-50％等。例如，含硅包覆材料中主要成分的质量比例为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％等。

硬质颗粒材料与含硅包覆材料的质量比为1:1-1:3。硬质颗粒材料与含硅包覆材料的比例影响保护层的性能，含硅包覆材料比例过小，则硬质颗粒材料不能被充分包裹，影响最终保护层的性能；含硅包覆材料比例过大，过多的包覆材料无法与硬质颗粒材料表面充分接触而在后续工艺过程中易脱落，过多的含硅包覆材料也会对后续复合材料干燥、造粒等工艺造成不利影响，且会导致所制备的保护层因为硬质颗粒材料比例过小而强度和耐磨性不足。采用上述比例能够保证含硅包覆材料充分均匀地包覆硬质颗粒材料，且有足够的硬质颗粒材料在保护层中提供硬度和骨架强度，使得采用该复合材料制备的保护层具有优良的耐磨性、硬度、强度和易洁特性。

具体的，硬质颗粒材料与含硅包覆材料的质量比为1:1-1:3。例如，硬质颗粒材料与含硅包覆材料的质量比为1:1-1:2、1:2-1:3等。例如，硬质颗粒材料与含硅包覆材料的质量比为1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3等。

硬质颗粒材料选自金属材料、陶瓷材料、碳颗粒和金属硅中的至少一种。硬质颗粒材料的硬度、强度对所制备的保护层硬度、耐磨性和强度具有重要影响，采用高硬度、高强度的硬质颗粒材料可使保护层具有优良的耐磨性和强度，上述硬质颗粒材料硬度高、耐磨性好且具有优良的耐腐蚀性，由此，制得的保护层具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，能够持久发挥功能。

具体的，金属材料选自钛、镍、铬、银、铜、铁、钼、钛合金、铝合金、不锈钢、Ni-Cr合金、Ni-Cu合金、Co-Cr-W合金、Ni-Cr-Al-Y合金、Co-Cr-Al-Y合金和Fe-Cr-Al-Y合金中的至少一种，陶瓷材料选自碳化硅、氧化硅、六方氮化硼、氧化钇、氧化锆、氧化钛中的至少一种，碳颗粒选自石墨颗粒、石墨烯颗粒、碳纤维颗粒中的至少一种。上述硬质颗粒材料具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，且无毒性，由此，制得的保护层具有优良的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，能够持久发挥功能，且安全无毒。

硬质颗粒材料粒径为300-600目。硬质颗粒材料的粒径对保护层性能及加工工艺均有影响，硬质颗粒粒径过小，会导致颗粒材料分散困难，硬质颗粒材料在混合制备复合材料过程中易团聚，含硅包覆材料不能充分包裹硬质颗粒材料，使得保护层性能下降，且在保护层制备过程中会出现送粉管堵塞等问题；硬质颗粒粒径过大，则会使得保护层中颗粒间隙较大，保护层孔隙率较大，影响保护层强度、易洁性等性能，且颗粒过大亦会导致制备过程中颗粒表面不能充分受热熔融，影响产品质量。采用上述粒径范围的硬质颗粒材料，保证了含硅包覆材料与硬质颗粒材料混合均匀性，使得含硅包覆材料能够均匀附着在硬质颗粒表面，且有利于后续造粒等工艺，同时，采用上述粒径范围的硬质颗粒材料保证了硬质颗粒材料在保护层中分散均匀，降低保护层中的孔隙率，使得保护层具有优良的耐磨性、强度和易洁性等性能。

具体的，硬质颗粒材料粒径为300-600目。例如，硬质颗粒材料粒径为300-500目、300-400目、400-600目、400-500目、500-600目等。例如，硬质颗粒材料粒径为300目、325目、400目、500目、600目等。

具体的，金属包覆材料可选用钛、镍、铬、银、铜、铁、钼、钛合金、钢、铝合金、Ni-Cr合金、Ni-Cu合金、Co-Cr-W合金、Ni-Cr-Al-Y合金、Co-Cr-Al-Y合金和Fe-Cr-Al-Y合金中的至少一种。

复合材料为粉芯丝材或复合粉材，其中，粉芯丝材以含硅包覆材料包覆的硬质颗粒材料为粉芯，以金属包覆材料为外皮，而复合粉材为核-壳结构，以硬质颗粒材料为核心且依次包覆含硅包覆材料和金属包覆材料。复合材料可制成粉芯丝材形式或复合粉材形式以适用于不同加工工艺，粉芯丝材制备周期短，生产成本低，适用性较强，复合粉材外层金属包覆均匀，颗粒性能均一。

一种用于炊具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：将硬质颗粒材料与含硅包覆材料均匀混合，使含硅包覆材料均匀包覆硬质颗粒材料；将硬质颗粒材料与含硅包覆材料的混合物通过喷雾造粒或烘干-粉碎的方式制得表面包裹有含硅包覆材料的复合颗粒；采用金属包覆材料对复合颗粒进行二次包覆，获得用于炊具的复合材料。在制备时，首先将硬质颗粒材料与含硅包覆材料进行机械混合，使含硅包覆材料充分与硬质颗粒材料表面接触并对硬质颗粒材料进行充分地一次包覆，之后对混合物进行喷雾造粒或烘干-粉碎制复合颗粒材料，最后以复合颗粒材料为核心用金属包覆材料进行二次包覆形成具有“硬基-软基-硬基”三层夹心结构的复合材料。制得的复合材料各层结构均匀，各层材料之间结合紧密牢固，性能稳定性优良。

二次包覆的方式采用粉/管包覆法、粉/皮包覆法、真空镀、化学镀中的一种。对于粉芯丝材形式的复合材料，采用粉/管包覆法、粉/皮包覆法来进行二次包覆，首先将金属包覆材料制成金属管或金属薄带，然后将含硅包覆材料一次包覆处理后的复合颗粒填充在作为包覆外皮的金属管或金属薄带中，再进行连续的轧制、拉伸减径等工序，制得一定规格的粉芯丝材，该方法无需高温加热、熔炼等工艺，制备周期短，生产成本低，适用性较强。对于粉材形式的复合材料，采用真空镀、化学镀的方式进行二次包覆，通过真空镀和化学镀在含硅包覆材料一次包覆处理后的复合颗粒表面镀覆上金属包覆材料，包覆均匀，颗粒性能均一。

一种炊具，所述炊具包括基体和保护层，基体包括与食物接触的表面，保护层至少设置在基体的与食物接触的表面上，且保护层由上述复合材料制备而成。保护层结构中包括硬质颗粒骨架、含硅包覆材料和金属粘结相，使用时，表层金属粘结相部分磨耗后，靠近表层的含硅包覆材料首先发挥特性，赋予炊具易洁特性，随着表层材料在使用中逐渐消耗，保护层内部的含硅包覆材料逐渐裸露在表层，能够保证保护层持久地具有易洁性。此外，裸露在表面的含硅包覆材料的在炊具干烧等高温情况下发生分解，形成细小孔隙，这些孔隙中能够储油，有利于改善炊具的易洁性，同时，硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物热分解后会形成Si-C、Si-O、C等低表面能高硬度物质结构，上述物质结构使得保护层在含硅包覆材料受热分解后仍能保持良好的易洁性和强度、耐磨性，保证在干烧等高温条件下炊具仍然具有良好的强度、耐磨性、易洁性。保护层维氏硬度硬度在750-1000HV，保护层表面疏水角110-150°，表面经过百洁布10000次处理后疏水角仍大于100°，具有持久的耐磨性、耐腐蚀性和易洁特性。

通过热喷涂或热熔覆的方式将复合材料加工在基体与食物接触的表面上形成保护层。加工热源可选电弧、离子弧或火焰，采用电弧或离子弧热源时，热源电压为30-80V，电流为150-600A。通过采用热喷涂或热熔覆的方式制备保护层，复合材料外层的金属包覆材料在制备过程中受热熔融，与炊具表面牢固粘结，同时将包裹有含硅包覆材料的硬质颗粒也牢固连结在一起，制备的保护层具有优良的强度、耐磨性、持久的易洁性且不易脱落。

进一步的，通过采用低表面能材料对保护层表面进行渗透修饰处理。在采用热喷涂、热熔敷等热工艺时，由于实际操作偏差及含硅包覆材料局部受热分解，保护层表面会出现一定孔洞孔隙，在制备保护层后进一步采用低表面能材料对保护层进行渗透修饰处理可进一步降低保护层表面自由能，提高炊具易洁性能。低表面能材料如可选用脂肪酸、硅油、硅钛氧化物等。

下面将结合实施例对本发明的复合材料及其制备方法和炊具进行详细描述。

实施例1

原料：硬质颗粒材料为氧化硅颗粒和氧化钛颗粒按1:1质量比混合形成的复合颗粒，硬质颗粒材料粒径为400目，含硅包覆材料成分为二甲基硅油、乙醇和异丙醇，其中二甲基硅油质量比例为60％、乙醇质量比例为20％、异丙醇质量比例为20％，外层包覆材料选用TC4钛合金。

复合材料制备：

将氧化硅/氧化钛复合颗粒与含硅包覆材料按照1:2的质量比例在搅拌机中进行充分混合；

充分混合均匀后，采用喷雾造粒的方式对混合物进行干燥造粒，制得表面包覆有二甲基硅油的复合颗粒；

将制得的复合颗粒填充在作为外皮的钛合金薄带中，通过连续的轧制、拉伸减径等工序制得直径2mm的复合粉芯丝材。复合粉芯丝材结构示意图如图1所示，硬质颗粒表层包覆有二甲基硅油为主要成分的含硅包覆材料，复合颗粒的外部整体包覆有钛合金外皮。

炊具制备：

锅体内表面清洁粗化：对锅体内表面进行除锈，并采用酒精进行超声波清洁并烘干，之后对锅体内表面进行打砂粗化；

等离子喷涂：以制得的复合粉芯丝材为原料，采用等离子喷涂工艺在清洁粗化后的锅体内表面喷涂制备保护层，喷涂工艺为热源电压50V、电流300A；

保护层表面修饰：对喷涂制得的保护层表面采用硅钛氧化物进行渗透修饰。

从图2炊具的保护层SEM图可见，保护层中表面包裹含硅包覆材料的硬质颗粒1分散在金属包覆材料熔融形成得金属粘结相2中，金属粘结相2将各个硬质颗粒连结成整体。

保护层性能：保护层维氏硬度硬度在900HV，保护层表面疏水角145°，表面经过百洁布10000次处理后疏水角130°

实施例2

原料：硬质颗粒材料采用Ni-Cr合金颗粒，粒径为325目，含硅包覆材料成分为甲基三乙氧基硅烷、甘油、硬脂酸钠、乙醇，其中甲基三乙氧基硅烷质量比例为50％、硬脂酸钠质量比例10％、甘油质量比例20％、乙醇质量比例20％，外层包覆材料选用金属铜。

复合材料制备：

将Ni-Cr合金颗粒与含硅包覆材料按照1:3的质量比例在搅拌机中进行充分混合；

充分混合均匀后，采用喷雾造粒的方式对混合物进行干燥造粒，制得表面包覆有甲基三乙氧基硅烷的复合颗粒；

将制得的复合颗粒采用真空磁控溅射方式镀覆金属铜包覆层。制得的复合粉体结构示意图如图3所示，其中硬质颗粒表层包覆有甲基三乙氧基硅烷为主要成分的含硅包覆材料，含硅包覆材料外部包覆有金属铜。

炊具制备：

锅体内表面清洁粗化：对锅体内表面进行除锈，并采用酒精进行超声波清洁并烘干，之后对锅体内表面进行打砂粗化；

等离子喷涂：以制得的复合粉体为原料，采用等离子喷涂工艺在清洁粗化后的锅体内表面喷涂制备保护层，喷涂工艺为热源电压30V、电流150A。

保护层性能：保护层维氏硬度硬度在1000HV，保护层表面疏水角135°，表面经过百洁布10000次处理后疏水角120°

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 (13)

1.一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括硬质颗粒材料、含硅包覆材料及金属包覆材料，

其中，所述含硅包覆材料包覆于硬质颗粒材料之外，所述金属包覆材料包覆于含硅包覆材料之外，所述含硅包覆材料主要成分为硅烷、硅氧烷、硅烷聚合物、硅氧烷聚合物中至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述硅氧烷聚合物选自甲基硅油、二甲基硅油中的至少一种，所述硅烷选自四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述含硅包覆材料中，所述主要成分的质量比例为20-80％。

4.根据权利要求1所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述硬质颗粒材料与所述含硅包覆材料的质量比为1:1-1:3。

5.根据权利要求1所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述硬质颗粒材料选自金属材料、陶瓷材料、碳颗粒和金属硅中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述金属材料选自钛、镍、铬、银、铜、铁、钼、钛合金、铝合金、不锈钢、Ni-Cr合金、Ni-Cu合金、Co-Cr-W合金、Ni-Cr-Al-Y合金、Co-Cr-Al-Y合金和Fe-Cr-Al-Y合金中的至少一种，所述陶瓷材料选自碳化硅、氧化硅、六方氮化硼、氧化钇、氧化锆、氧化钛中的至少一种，所述碳颗粒选自石墨颗粒、石墨烯颗粒、碳纤维颗粒中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述硬质颗粒材料粒径为300-600目。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于炊具的复合材料，其特征在于，所述复合材料为粉芯丝材或复合粉材，

其中，所述粉芯丝材以所述含硅包覆材料包覆的硬质颗粒材料为粉芯，以所述金属包覆材料为外皮，

所述复合粉材为核-壳结构，以硬质颗粒材料为核心且依次包覆含硅包覆材料和金属包覆材料。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的用于炊具的复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将硬质颗粒材料与含硅包覆材料均匀混合，使含硅包覆材料均匀包覆硬质颗粒材料；

将硬质颗粒材料与含硅包覆材料的混合物通过喷雾造粒或烘干-粉碎的方式制得表面包裹有含硅包覆材料的复合颗粒；

采用金属包覆材料对表面包裹有含硅包覆材料的复合颗粒进行二次包覆，获得所述用于炊具的复合材料。

10.根据权利要求9所述的用于炊具的复合材料的制备方法，其特征在于，所述二次包覆的方式为粉/管包覆法、粉/皮包覆法、真空镀、化学镀中的一种。

11.一种炊具，其特征在于，所述炊具包括基体和保护层，

其中，所述基体包括与食物接触的表面；以及

所述保护层至少设置在所述基体的与食物接触的表面上，且由权利要求1-8任一项所述的复合材料制备而成。

12.根据权利要求11所述的一种炊具，其特征在于，所述保护层通过热喷涂或热熔覆的方式将所述复合材料加工在基体与食物接触的表面上而形成。

13.根据权利要求12所述的一种炊具，其特征在于，所述保护层还通过采用低表面能材料进行渗透修饰处理。

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