CN117770655A

CN117770655A - 不粘材料、不粘涂层、炊具和制造炊具的方法

Info

Publication number: CN117770655A
Application number: CN202311827540.2A
Authority: CN
Inventors: 袁华庭; 瞿义生; 张明; 张静
Original assignee: Wuhan Supor Cookware Co Ltd
Current assignee: Wuhan Supor Cookware Co Ltd
Priority date: 2023-12-27
Filing date: 2023-12-27
Publication date: 2024-03-29
Also published as: WO2025141455A1

Abstract

本申请提供了一种不粘材料、不粘涂层、炊具以及制造炊具的方法。其中，不粘材料的成分以重量百分比计包括：15％≤二氧化硅≤40％、1％≤三氧化二铝≤5％、0.1％≤氧化钾≤1％、0.1％≤氧化钠≤1％、1％≤氧化钙≤5％、0.5％≤氧化镁≤3％、0.2％≤氧化钛≤1.3％以及50％≤氧化铁+氧化亚铁≤70％。根据本申请的不粘材料，能够获得兼具初始不粘性和持久不粘性的不粘涂层。

Description

不粘材料、不粘涂层、炊具和制造炊具的方法

技术领域

本申请涉及炊具不粘技术领域，更具体地，涉及一种用于炊具的不粘材料、不粘涂层、炊具和制造炊具的方法。

背景技术

在本领域中，氟涂料为常见的不粘涂料。然而，使用氟涂料制造的不粘涂层具有极好的初始不粘性，但却极易被锅铲破坏、并且在使用过程中易因高温老化或者分解。这些问题已经严重影响到氟涂料形成的涂层的使用寿命，导致其形成的涂层的持久不粘性一般。

为此，开发出兼具初始不粘性和持久不粘性的锅具的不粘材料依然是一个需要解决的问题。

发明内容

因此，本申请的目的在于提供一种用于炊具的不粘材料、不粘涂层、炊具和制造炊具的方法，以解决现有的不粘材料不能兼具初始不粘性和持久不粘性的问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种不粘材料，用于炊具，其中，所述不粘材料的成分以重量百分比计包括：15％≤二氧化硅≤40％、1％≤三氧化二铝≤5％、0.1％≤氧化钾≤1％、0.1％≤氧化钠≤1％、1％≤氧化钙≤5％、0.5％≤氧化镁≤3％、0.2％≤氧化钛≤1.3％以及50％≤氧化铁+氧化亚铁≤70％。

在一些实施例中，所述不粘材料的成分以重量百分比计包括：18％≤二氧化硅≤30％、1.1％≤三氧化二铝≤4％、0.2％≤氧化钾≤0.8％、0.2％≤氧化钠≤0.8％、1.1％≤氧化钙≤4％、1％≤氧化镁≤2.5％、0.3％≤氧化钛≤1.0％以及60％≤氧化铁+氧化亚铁≤69.59％。

在一些实施例中，所述不粘材料至少包括以下特征之一：所述不粘材料的颜色为黑色；所述不粘材料的平均粒径在200目至400目的范围内。

在一些实施例中，所述不粘材料为非晶相体积占比在55％-75％范围内的材料。

在一些实施例中，所述不粘材料为颗粒状材料。

在一些实施例中，所述不粘材料为硅酸盐类材料。

根据本申请的第二方面，提供一种不粘涂层，其中，所述不粘涂层由根据上述各个实施例提供的不粘材料形成，且具有预设的非晶相体积占比。

在一些实施例中，所述预设的非晶相体积占比为55％-95％。

在一些实施例中，所述不粘涂层至少包括以下特征之一：

所述不粘涂层的表面能为30达因至80达因；

所述不粘涂层具有在15％至35％的范围内的孔隙率；

所述不粘涂层的孔隙尺寸为0.1μm至5μm；

所述不粘涂层的硬度为400HV至800HV。

根据本申请的第三方面，提供一种炊具，其中，所述炊具包括：基体和不粘涂层，不粘涂层形成在所述基体上；其中，所述不粘涂层包括根据上述各个实施例提供的所述的不粘涂层。

在一些实施例中，所述炊具还包括：封闭层，所述封闭层包括油脂或者硅油，用于填充所述不粘涂层的表层孔隙。

在一些实施例中，所述炊具还包括：打底层，所述打底层由金属材料形成，并且形成在所述基体和所述不粘涂层之间。

根据本申请的第四方面，提供一种制造炊具的方法，其中，所述制造炊具的方法包括：提供基体；提供不粘材料；将不粘材料喷涂在基体的表面上，以在所述基体的表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层，其中，所述不粘材料包括根据上述各个实施例提供的所述的不粘材料。

在一些实施例中，所述制造炊具的方法还包括：在所述不粘涂层上形成封闭层，所述封闭层包括硅油和/或油脂，从而对所述不粘涂层的表层孔隙进行封闭。

在一些实施例中，所述在所述不粘涂层上形成封闭层的步骤包括：将硅油涂覆在不粘涂层的表面上，并在第一预定温度下烧结第一预设时间，从而在所述不粘涂层上形成封闭层。

在另一些实施例中，所述在所述不粘涂层上形成封闭层的步骤包括：将不粘涂层浸泡于第二预定温度的油脂中，保持第二预设时间，使得油脂渗入所述不粘涂层的表层孔隙，从而在所述不粘涂层上形成封闭层。

在一些实施例中，所述基体具有相背对的第一表面和第二表面，所述形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层的步骤包括：对所述基体的第二表面进行冷却，在基体的第一表面上喷涂所述不粘材料，从而在所述基体的第一表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。

在一些实施例中，将不粘材料喷涂在基体表面上的步骤包括在预定电压和预定电流的条件下将不粘材料热喷涂在基体表面上，其中，所述预定电压在60V至90V的范围内，并且所述预定电流在400A至650A的范围内。

附图说明

通过结合附图对实施例的描述，本发明构思的上述和/或其他特征和方面将变得清楚和易于理解。

图1是根据本申请实施例提供的一种不粘材料的XRD谱图；

图2是根据本申请实施例提供的炊具沿厚度方向剖开后的剖面结构示意图；

图3是图2中I处的放大结构示意图；

图4是本申请的不粘涂层和封闭层沿厚度方向剖开后的剖面结构示意图；

图5是根据本申请实施例提供的不粘涂层的XRD谱图。

符号说明：

100、不粘炊具；110、基体；120、不粘涂层；130、打底层；140、封闭层。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明构思的示例实施例。虽然在下文中描述了本发明构思的示例实施例，但应理解的是，本发明构思可以以各种形式实现而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明构思的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本领域中，氟涂料是常见的不粘材料。然而，使用氟涂料制造的不粘涂层具有极好的初始不粘性，但却极易被锅铲破坏、并且在使用的过程中易因高温老化或者分解。这些问题已经严重影响到氟涂料形成的涂层的使用寿命，导致其形成的涂层的持久不粘性一般。另外，全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)是合成氟涂料不可或缺的原料，随着行业内对于全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)的管控逐渐趋于严格，氟涂料退出不粘炊具的舞台是必然趋势，这也意味着能用于锅具涂层的材料在逐渐减少，故开发出新的不粘材料在锅具制造领域依然有着迫切的需求。

目前暂未发现比氟涂料表面能更低的材料，但炊厨具行业对于不粘的需求却始终存在，而现如今有希望能够取代氟涂料的是陶瓷涂料。陶瓷涂料是以硅油为主要不粘成分的涂料，由其形成的涂层，虽然初始不粘性可接近于氟涂料，但随着高温烹饪的进行，硅油会因高温被不断地消耗而很快丧失不粘效果，因此，陶瓷涂料的持久不粘性也不能满足炊具对不粘的需求。

随着不粘行业的发展，出现了以金属(例如，铁、不锈钢、低碳钢、高碳钢、铸铁以及铜等)或者陶瓷(例如，氧化钛、氮化钛、碳化钛、四氧化三铁、氧化铁、氧化亚铁、氧化铝、氧化铬和氧化镍等)为主的喷涂材料，其能够形成不粘涂层，即所谓的“无涂层不粘技术”。这里的无涂层仅是为了表示其不使用氟涂料或者陶瓷涂料等有机涂料。而由上述的喷涂材料形成的涂层虽然耐磨，但具有该涂层的炊具仅在有油状态下具有烹饪不粘的效果，并且其初始不粘性较差，通常需要不粘性好的材料进行修饰，比如采用聚硅氧烷类、氟化材料对其进行修饰，才能满足国标要求的初始不粘性。另外，此类材料经磨损后不粘性下降很快，且残留的聚硅氧烷会对不粘性起反作用，不粘性相较修饰之前的状态更差。

结合以上可见，现有的不粘材料均很难达到兼具的初始不粘性和持久不粘性。为此，开发出新的兼具初始不粘性和持久不粘性的不粘材料在炊具制造领域内有着极其重要的作用。

根据本申请的第一方面，提供了一种用于炊具的不粘材料，其中，不粘材料的化学成分以重量百分比计包括：15％≤二氧化硅≤40％、1％≤三氧化二铝≤5％、0.1％≤氧化钾≤1％、0.1％≤氧化钠≤1％、1％≤氧化钙≤5％、0.5％≤氧化镁≤3％、0.2％≤氧化钛≤1.3％以及50％≤氧化铁+氧化亚铁≤70％。

在一些实施例中，不粘材料的化学成分以重量百分比计包括：18％≤二氧化硅≤30％、1.1％≤三氧化二铝≤2％、0.2％≤氧化钾≤0.8％、0.2％≤氧化钠≤0.5％、1.1％≤氧化钙≤4％、1％≤氧化镁≤2％、0.3％≤氧化钛≤1.0％以及60％≤氧化铁+氧化亚铁≤69.59％。

在本申请实施例中，不粘材料并非通过对上述各个成分直接混合形成的混合物，而是具有类似于玄武岩成分结构的材料。

根据本申请实施例提供的不粘材料，通过喷涂在炊具上能够形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。相对于晶体结构的涂层而言，具有非晶相体积占比的不粘涂层能够因非晶特性而使得涂层具有低的表面能进而表现出优异的不粘性。另外，具有非晶结构的不粘材料具有一定的硬度和耐磨性，能够进一步提升不粘材料形成的不粘涂层的耐划伤性能。

根据本申请，不粘材料可以包括二氧化硅、铁的氧化物、三氧化二铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙以及氧化镁。不粘材料为非晶相体积占比在55％-75％范围内的材料。不粘材料自身具有低的表面能，与晶态材料的不粘材料相比，非晶相体积占比在55％-75％范围内的不粘材料能够获得非晶相体积占比相对更高的不粘涂层，从而能够进一步优化持久不粘性。

图1是根据本申请实施例提供的一种不粘材料的XRD谱图。如图1所示，特征峰不是特别明显，杂峰多且乱，结晶性差，可以看出不粘材料具有非晶结构。根据常规全谱拟合法计算得到不粘材料的非晶相体积占比为68％。

根据本申请，不粘材料可以为硅酸盐类无机非金属材料。在不粘材料中，各个成分复合并呈现为硅酸盐类材料。其中，不粘材料的成分中的二氧化硅主要起到骨架作用，其他成分主要起到提供金属阳离子的作用，而作为骨架的二氧化硅则用于连接金属阳离子。另外，在根据本申请的不粘材料中，多种金属元素原子占据原有的晶格位置，导致晶格发生畸变，太大的原子尺寸差甚至可能使晶格畸变能过高，无法保持晶体晶格构型，从而使得晶格坍塌形成非晶结构，使其获得远比常规材料低的表面能。

在优选的实施例中，材料成分中金属阳离子种类越多，晶体畸变程度越大，越有利于形成更高的非晶化程度。

在根据本发明提供的用于炊具的不粘材料中，不粘材料为各个主要成分能够相互“螯合”形成的反应产物，整体地以硅酸盐类材料这种物质存在，具体地，可以为复合金属阳离子硅酸盐。一方面，不粘材料中的钠、镁、铝、钾、钙以及铁等元素无毒无害，能够满足作为炊具材料的关于使用安全性方面的要求。另一方面，这些元素的化学性质活泼，容易失电子形成金属阳离子，从而易于形成多种结构的硅酸盐。铝属于两性金属，在硅酸盐中常常不是作为金属阳离子与硅酸根结合，而是部分取代硅氧四面体中的部分硅原子，形成的铝氧八面体，电负性更强，更能吸引金属阳离子。而钠、镁、钾、钙以及铁作为不粘材料中金属阳离子，在不粘材料中，任意两种金属阳离子的原子半径之差均远大于0.1倍的氢原子半径，多种金属阳离子共存时能够使得晶格畸变愈发严重，越容易形成非晶化程度较高的材料，从而保证不粘材料自身的不粘性。又一方面，铁属于过渡元素，离子形态容易与食用油中的游离脂肪酸形成络合物，能够使得不粘材料具有亲油性，因而形成的涂层表面亲油效果提升，进一步优化不粘性。根据本申请，不粘材料包括架状结构和链状结构中的至少一种。在一些实施例中，硅酸盐类材料可以包括NaAlSi₃O₈，NaAlSi₃O₈具有架状结构，部分硅原子被半径更大的铝原子取代，氧原子均为惰性氧，形成的铝硅酸根可以更好地吸附金属阳离子，畸变程度大。在另一些实施例中，硅酸盐类材料可以包括Ca(Mg,Fe,Al,Ti)[(Si,Al)₂O₆]，其具有链状结构，部分硅原子被半径更大的铝原子取代，且构成材料的金属阳离子种类多，畸变程度大。

在实施例中，按不粘材料的总重量为100％计，二氧化硅的含量可以为15wt％-40wt％，可选地，可以为15wt％-30wt％、20wt％-30wt％、15wt％-20wt％或者15wt％-25wt％。三氧化二铝的含量可以为1wt％-5wt％，可选地，可以为1wt％-4wt％、2wt％-3wt％、2wt％-5wt％或者3wt％-4wt％。氧化钾的含量可以为0.1wt％-1wt％，可选地，可以为0.1wt％-0.9wt％、0.2wt％-0.8wt％、0.3wt％-0.7wt％或者0.4wt％-1wt％。氧化钠的含量可以为0.1wt％-1wt％，可选地，可以为0.1wt％-0.9wt％、0.4wt％-0.8wt％、0.3wt％-0.7wt％或者0.4wt％-1wt％。氧化钙的含量可以为1wt％-5wt％，可选地，可以为1wt％-3wt％、2wt％-4wt％、3wt％-0.5wt％或2wt％-5wt％。氧化镁的含量可以为0.5wt％-3wt％，可选地，可以为0.5wt％-2.5wt％、1wt％-3wt％、1.5wt％-3wt％或2wt％-3wt％。二氧化钛的含量占比为0.2％-1.3％，可选地，可以为0.2wt％-1.0wt％、0.5wt％-1.3wt％、0.9wt％-1.2wt％或者0.8wt％-1.1wt％。氧化铁和氧化亚铁的总含量可以为50wt％-70wt％，可选地，氧化铁和氧化亚铁的含量可以为50wt％-60wt％、60wt％-70wt％、50wt％-65wt％或者55wt％-65wt％。

在一些实施例中，不粘材料的颜色为黑色，这里的黑色主要是由成分中的氧化铁显现的。黑色的不粘材料在喷涂后并不会引起颜色的变化，因此能够形成黑色的不粘涂层。一方面，黑色的不粘涂层能够在使用时弱化焦黑变色的对比度，提升用户的视觉体验；另一方面，根据不粘材料的自身性质，导致其形成的涂层的脆性大于金属材料形成的涂层的脆性，在使用的过程中，易于被磨光，从而能够保证炊具在使用过程中的清洁如新。

在一些实施例中，不粘材料呈颗粒状，不粘材料的平均粒径在200目至400目的范围内。如果不粘粉末的平均粒径大于200目，则容易堵塞送粉管，且粉末熔融程度不够，不粘涂层结合力降低，涂层质量下降；如果不粘粉末的平均粒径小于400目，则粉末流动性差，且喷涂过程中飞行速度不够，容易过熔，降低沉积效率和涂层质量。

根据本申请，提供一种不粘材料的制造方法。具体地，可以从玄武岩石获得根据本申请的不粘材料。

步骤S101，准备玄武岩。

在本实施例中，在此使用的玄武岩可以是市售的大块的天然玄武岩石。

步骤S102，对玄武岩进行初步破碎。具体地，采用颚式破碎机将原始的大块的玄武岩打成直径1cm-5cm的小块。

步骤S103，选矿提纯，对初步破碎之后的玄武岩基于外观特性进行，以去除含有肉眼可见杂质的玄武岩。

步骤S104，粗磨加工，使用雷蒙磨对选矿提纯后的玄武岩进行研磨，使其形成为直径0.1mm-1mm的粉末。

步骤S105，重选除杂，采用重选法进一步对玄武岩粉末进行提纯，以尽可能地去除玄武岩粉末中的泥土等其他杂质。

步骤S106，精细研磨，使用中速微粉磨对进行过重选除杂的玄武岩粉末进行更加细致的加工，使粉末达到微米级别，例如，75μm-150μm，换算为目数为100目-150目。如此，可以获得具有前述成分范围的初始的不粘颗粒。

步骤S107，对初始的不粘颗粒进行破碎，从而获得根据本申请的不粘材料，其中，不粘材料的粒径为200目-400目，不粘材料的非晶相体积占比为55％-75％。

在本申请中，通过以上方法获得的不粘材料为具有一定非晶相体积占比的材料，示例性的，非晶相体积占比一般在55％-75％的范围内。可以对不粘颗粒进行一定的预处理，以获得非晶相体积占比较高的不粘材料。具体地，提供不粘颗粒的步骤包括：提供初始的不粘颗粒；将初始的不粘颗粒置于1300℃-1500℃烧结3h-5h，再以预设的冷却速率进行冷却，从而得到具有预设的非晶相体积占比的不粘材料。其中，预设的冷却速率可以通过将不粘颗粒置于冷气的条件下冷却而实现，示例性的，预设的冷却速率可以50℃/s-100℃/s。根据本申请，对不粘颗粒进行一定的预处理后获得的不粘颗粒具有预设的非晶相体积占比，其中，预设的非晶相体积占比可以在60％-80％范围内，可以理解，不粘材料为非晶相体积占比在60％-80％范围内的材料。

根据本申请的第二方面，提供了一种用于炊具的不粘涂层，其中，不粘涂层采用上述各个实施例提供的不粘材料形成。

根据本申请的一些实施例，不粘材料自身具有一定的非晶性，喷涂不粘材料能够保留其中的非晶性并形成具有一定的非晶相体积占比的不粘涂层。在一些实施例中，不粘涂层中的非晶相体积占比为55％-75％。这里的非晶相体积占比是由于材料自身具备非晶而在喷涂后保留获得的。

根据本申请的另一些实施例，不粘材料自身具有一定的非晶性，例如，可以为55％-75％，喷涂不粘材料并控制喷涂工艺(将在制造炊具的方法中详细介绍)以形成具有非晶相体积占比相对较高的不粘涂层。在一些实施例中，不粘涂层中的非晶相体积占比为60％-95％。这里的非晶相体积占比相对于前述实施例能够提高5％-30％。这是因为本申请的不粘材料自身的化学成分、含量以及喷涂工艺共同决定的，因此，能够在喷涂中形成非晶结构，从而能够使得不粘涂层表现出相对较优异的性质。

在本说明书中，“非晶相体积占比”意图表示不粘涂层中的非晶相体积占比，涂层因其包含的原子在取向上不一而表现出的无序结构特性，而这种无序特性可使涂层相较于有序特性的涂层具有较低的表面能。例如，在不考虑其他限制因素的情况下，不粘涂层的非晶相体积占比越大，非晶特性越强，不粘涂层的表面能越低，不粘性越好，并且反之亦反。

现有的氟涂料不粘涂层的表面能一般在18达因-25达因，在一些实施例中，不粘涂层的表面能为30达因至40达因。本申请的不粘涂层的表面能与氟涂料的表面能相当接近，因此可以证明其具有较好的初始不粘性。

根据本申请，不粘涂层具有预设的孔隙结构。在一些实施例中，不粘涂层具有在15％至35％的范围内的孔隙率，不粘涂层的孔隙尺寸为0.1μm至5μm。如此的孔隙结构更适于在其中填充物质，例如硅油或者油脂，从而能够在非晶的基础上进一步提升不粘性，从而获得比氟涂料涂层相对更佳的不粘性。例如表面能可以为10达因至20达因。

在一些实施例中，不粘涂层的硬度为400HV至800HV。如此硬度，能够保证不粘涂层的持久不粘性。

图5是根据本申请实施例提供的不粘涂层的XRD谱图。如图5所示，特征峰不是特别明显，杂峰多且乱，结晶性差，可以看出不粘涂层具有非晶结构。根据常规全谱拟合法计算得到不粘涂层的非晶相体积占比为75％。

根据本申请的第三方面，提供了一种炊具，具体涉及一种不粘炊具。其中，炊具包括基体和不粘涂层，不粘涂层设置在基体上，不粘涂层包括根据上述各个实施例提供的不粘涂层或者包括喷涂上述各个实施例提供的不粘材料形成的不粘涂层。

图2是根据本申请实施例提供的炊具沿厚度方向剖开后的剖面结构示意图。图3是图2中I处的放大结构示意图。参照图2和图3，不粘炊具100可以包括基体110和不粘涂层120。

在一些实施例中，基体可以采用常规的金属材料制成，不粘材料属于陶瓷材料的一类，与金属基体之间的结合力相对较差，为了增加不粘涂层和基体的结合力。在一些实施例中，炊具还包括打底层130，打底层130由金属材料制成，其中，打底层130设置在基体110和不粘涂层120之间。

在示例性的实施例中，打底层可以采用金属材料通过热喷涂或冷喷涂的方法制备得到，打底层材料选择常规的金属材料，例如，钛、钛合金、铁、铁合金、铝、铝合金、锌、锌合金、铜、铜合金、锆以及锆合金中的至少一种。

在示例性的实施例中，打底层的厚度在30μm-60μm的范围内。

根据本申请，通过喷涂本申请特定化学成分以及含量的不粘材料能够形成不粘涂层，因不粘材料的熔点较高，在喷涂过程中不粘材料颗粒的堆积会使得形成的涂层中具有较多的孔隙，例如，所形成的不粘涂层的孔隙率可以为15％至35％，孔隙尺寸为0.1μm至5μm。如上的孔隙的结构能够适于储油。因此，能够进一步提升初始不粘性能。

根据本申请，具有该涂层的炊具可以在烹饪过程中形成一层均匀的油膜而作为封闭层140，以能够保证耐蚀性。在非晶涂层的基础上结合包括油脂或者硅油封闭层140，不仅能够保证耐蚀性，还能够在不使用氟涂料或陶瓷涂料的情况下进一步获得良好的不粘功能。也可以在锅具制造过程中形成封闭层140，封闭层140封闭不粘涂层的表层孔隙。在示例性的实施例中，封闭层140包括油脂或者硅油，填充的油脂或者硅油能被孔隙保护而不易因使用而被破坏，从而进一步保证封闭效果，提升耐蚀性。另外，还可以进一步提升不粘性。

在一些实施例中，不粘涂层的一面(下表面)与打底层或者基体连接，不粘涂层的另一面(上表面)可以直接作为炊具的内表面。为了使得炊具的不粘性能更优。在另一些实施例中，不粘涂层的一面(下表面)与打底层或者基体连接，油脂或者硅油从不粘涂层的另一面(上表面)填充进不粘涂层的表层孔隙而作为炊具的内表面的一部分。如图4所示，炊具的内表面形成为不粘涂层和封闭层交错布置的结构。可以理解，在油脂或者硅油填充进不粘涂层120的表层孔隙形成封闭层140之后，不粘涂层120和封闭层140交错分布而形成炊具的内表面。其中，不粘涂层120可以呈连续状态，封闭层140为不连续的多个子层的总称。

在一些实施例中，形成的不粘涂层可以具有40μm-100μm的厚度。

根据本申请的第四方面，提供了一种制造炊具的方法，其中，制造炊具的方法包括：

步骤S101，提供基体；

步骤S102，提供不粘材料；

步骤S103，将不粘材料喷涂在基体表面上，以在基体的表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。

在本申请实施例中，不粘材料的主要成分以重量百分比计包括：15％≤二氧化硅≤40％、1％≤三氧化二铝≤5％、0.1％≤氧化钾≤1％、0.1％≤氧化钠≤1％、1％≤氧化钙≤5％、0.5％≤氧化镁≤3％、0.2％≤氧化钛≤1.3％以及50％≤氧化铁+氧化亚铁≤70％。

下面，将结合具体实施例具体描述本申请的制造炊具的方法。

提供基体

根据本申请，基体110可以采用常用的材料制成。示例性地，材料可以为不锈钢、钛、铝、它们对应的合金以及复合材料。基体110可以具有与功能相应的形状，示例性的，如图3中所示，当不粘炊具100为不粘锅时，基体110可以具有常规的锅体形状。应理解的是，图3中仅示例性地示出了不粘锅的主体部分而未示出其他部分，而根据本发明构思的不粘锅还可以包括手柄(例如，锅柄)等常见炊具结构/部件。

根据本申请，基体110可以通过一定的预处理，例如，打磨、喷砂、酸洗等步骤。基体110具备一定的表面粗糙度，在示例性的实施例中，表面粗糙度的Ra值可以在3μm-5μm的范围内。

喷涂不粘材料形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层

根据本申请，不粘材料可以采用根据本申请的第一方面描述的不粘材料，在此不再赘述。

根据本申请，具有预设非晶相体积占比的不粘涂层120可以至少部分地覆盖基体110的内表面，换句话说，不粘涂层120可以覆盖基体110的一部分或全部内表面。不粘涂层120可以包括由本申请实施例提供的不粘材料经喷涂形成，从而具有不粘性以及改善的硬度。

根据本申请，不粘材料为非晶态材料由于本申请的不粘材料的成分/含量的特殊性，可以通过控制喷涂过程便可以形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层120。

根据本申请的一些实施例，不粘材料可以为非晶相体积占比在55％-75％范围内的材料。根据本申请的另一些实施例，不粘材料可以为非晶相体积占比在60％-80％范围内的材料。总的来说，根据本申请的不粘材料的非晶相体积占比可以在55％-80％的范围内。

根据本申请的一些实施例，不粘材料粉末可以具有一定的非晶性，例如，可以为55％-80％。不粘材料粉末能够保留其中的非晶性以形成具有一定的非晶相体积占比的不粘涂层。在一些实施例中，不粘涂层中的非晶相体积占比为55％-80％。这里的非晶相体积占比是由材料自身具备非晶而在喷涂后保留获得的。

在示例性的实施例中，喷涂采用热喷涂，具体为等离子喷涂。其中，等离子喷涂的工艺参数可以为：电流为400A-650A；电压为60V-90V；主气(氩气)流量为1200L/h-1800L/h；氢气流量为40L/h-100L/h；送粉气流量为400L/h-600L/h；送粉量为50g/min-100g/min；喷涂(枪嘴离工件距离)距离为10cm-15cm；喷涂角度为45°-80°；工件温度为常温。

根据本申请，喷涂参数与不粘材料粉末中的二氧化硅的含量相关，当二氧化硅的含量较高时，喷涂功率会相对越大，即，电流、氢气流量要增大，主气流量要减小，送粉量也需要减小，反之亦反。通过在上述工艺参数范围内执行对不粘材料粉末料的热喷涂，可以在基体的表面上形成合适厚度且兼具非晶特性和孔隙的不粘涂层。例如，所形成的不粘涂层可以具有40μm-100μm的厚度。例如，所形成的不粘涂层的孔隙率可以为15％至35％，孔隙尺寸为0.1μm至5μm。该不粘涂层具有与不粘材料的特性类似的特性，因此可以具有良好的不粘性、改善的硬度以及期望的孔隙储油能力。换言之，根据本发明构思的非晶不粘涂层可以在其中保留上述不粘材料的各种特性，并能够因喷涂而表现出优于不粘材料的特性，例如，但不限于不粘性和硬度。

根据本申请的另一些实施例，不粘材料粉末自身具有一定的非晶性，例如，可以为55％-80％，不粘材料粉末并控制喷涂工艺以形成具有非晶相体积占比相对较高的不粘涂层。在一些实施例中，不粘涂层中的非晶相体积占比为60％-95％。这里的非晶相体积占比相对于前述实施例能够提高5％-30％。这是由本申请的不粘材料自身的化学成分/含量以及涂层在喷涂过程中的冷却速度共同决定的，因此，能够在喷涂中形成非晶结构，从而能够使得不粘涂层表现出相对较优异的性质。

根据本申请，控制喷涂工艺包括在形成不粘涂层的过程中进行一定的干预。具体地，基体110包括相背对的第一表面和第二表面，形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层的步骤包括：对基体第二表面进行冷却，在基体第一表面上喷涂不粘材料，从而在基体的第一表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。其中，对基体第二表面进行冷却的步骤包括对基体第二表面施加冷气，并且将冷气的温度控制在-15℃-5℃。然后，将不粘材料喷涂在基体第一表面上，从而在基体第一表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。如此形成的不粘涂层具有相对提升的非晶相体积占比，在示例性的实施例中，不粘涂层中的非晶相体积占比为60％-95％，能够提高5％-30％。如此能使炊具的与食材接触的表面具有低的表面能，从而具有较佳的不粘性。需要说明的是，这里的第一表面可以为内表面，第二表面可以为外表面。当然，本申请对此并不做过多限定。可以理解，本领域技术人员可以在本申请的教导下，根据实际的使用需求，使第一表面为外表面，第二表面为内表面。

在示例性的实施例中，施加冷的步骤包括将基体第二表面置于冷却气体的环境中。冷气温度为-15℃-5℃，冷气流量为2000L/h-4000L/h。

形成封闭层

根据本申请，在形成不粘涂层之后，还可以在不粘涂层外设置封闭层来进一步提升初始不粘性。具体地，制造炊具的方法还包括在不粘涂层上形成封闭层，从而对不粘涂层的表层孔隙进行封闭，以保证具有该涂层的炊具的耐蚀性。

在一些实施例中，在不粘涂层上形成封闭层的步骤包括将硅油涂覆在不粘涂层的表面上，使其渗入所述不粘涂层的表层孔隙，并在第一预定温度下烧结第一预设时间，从而在所述不粘涂层上形成封闭层。在示例性的实施例中，硅油可以为聚二甲基硅油，在涂覆完之后，可以将涂覆有聚二甲基硅油的炊具置于烧结炉中烧结使其固化，其中，固化的第一预设温度为300℃-400℃，固化的第一预设时间为3-10min。

在一些实施例中，在不粘涂层上形成封闭层的步骤包括：将不粘涂层浸泡于第二预定温度的油脂中，保持第二预设时间，使得油脂渗入不粘涂层的表层孔隙，从而在不粘涂层上形成封闭层。在示例性的实施例中，油脂可以包括花生油或者棕榈油，加热花生油或者棕榈油使其处于低于第二预设温度，保持第二预设时间，从而在不粘涂层上形成封闭层，其中，第二预定温度为80℃-100℃，第二预设时间为10-30min。

根据本申请，经涂抹硅油或者油脂的不粘涂层，不粘涂层覆盖的硅油或者油脂具有疏水性，可以避免腐蚀介质进入，因而能提高锅具的耐蚀性。另外，还能够因低表面能、封闭层原理而发挥不粘性。例如，在硅油处理之前，不粘涂层可以具有30达因至40达因的表面能。尽管这与氟涂料不粘涂层的表面能(18～25达因)存在着差距，但当不粘涂层经硅油处理之后，其表面能可以降低至10达因至20达因，因而能够实现与氟涂料不粘涂层基本相当甚至更优秀的不粘性能。在优化不粘性方面，硅油相对油脂会更好。

下面将结合具体的实施例对本申请进行详细说明，但是本申请的保护范围不局限于实施例。

实施例1

通过下面的方法来制造根据实施例1的锅具。

步骤S10，准备锅具基体。具体地，准备锅具基体的步骤包括将不锈钢片拉深成型，表面碱洗除油、烘干、喷砂，从而获得厚度为1.5cm的锅具基体。

步骤S20，准备平均粒径为250目-350目的不粘材料。其中，不粘材料的主要成分包括：21.06％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛和69.59％的氧化铁+氧化亚铁，余量为杂质(例如有机物和/或水)。

步骤S30，采用不粘材料进行喷涂。

将锅具基体的外表面置于循环冷却空气气体环境下，其中，冷却气体的温度在5℃。将不粘材料装入送粉器，并设置等离子喷涂的喷涂参数为：送粉速度80g/min，喷涂距离11cm，电弧电流550A，电压为70V，氢气压力0.7MPa，氢气流量100L/h，氩气压力1.2MPa，氩气流量1600L/h，将不粘材料粉末通过等离子喷涂形成在锅具基体的内表面上，得到厚度为65μm的不粘涂层，从而完成实施例1的锅具的制造。

实施例2

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：21.06％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及50％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例2的锅具。

实施例3

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：21.06％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及60％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例3的锅具。

实施例4

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：15％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及69.59％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例4的锅具。

实施例5

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：30％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及62％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例5的锅具。

实施例6

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：40％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及50％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例6的锅具。

实施例7

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：15％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及60％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例7的锅具。

实施例8

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：20％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及60％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例8的锅具。

实施例9

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：30％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及60％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例9的锅具。

实施例10

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：20％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及50％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例10的锅具。

实施例11

除了在步骤S20中，采用不同的不粘材料(本实施例的不粘材料的主要成分包括：30％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛以及50％的氧化铁+氧化亚铁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例11的锅具。

实施例12

除了在步骤S30之后，在不粘涂层上增加涂覆硅油并进行固化的步骤(固化时间为5min，固化温度为350℃)之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例12的锅具。

实施例13

除了在步骤S30之后，在不粘涂层上增加采用棕榈油浸泡不粘涂层的步骤(浸泡时间为15min，浸泡温度为100℃)之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例13的锅具。

实施例14

除了在步骤S20之前，预先在锅具基体上通过钛合金形成厚度为40μm打底层之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例14的锅具。

实施例15

除了在步骤S30中，将锅具基体的外表面置于常温下，而未将其置于循环冷却空气气体的环境下之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例15的锅具。

实施例16

除了在步骤S20中，对不粘材料进行烧结(烧结温度为1400℃，烧结时间为4h)，再以80℃/s的冷却速率进行冷却的步骤，并采用烧结后的材料替换实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到实施例16的锅具。

对比例1

除了在步骤S20中，采用不同的材料(本对比例的材料为21.06％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛、69.59％的氧化铁以及余量的杂质的混合料)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到对比例1的锅具。

对比例2

除了在步骤S20中，采用不同的材料(本对比例的材料为30％的二氧化硅、1.32％的三氧化二铝、0.44％的氧化钾、0.27％的氧化钠、3.71％的氧化钙、1.19％的氧化镁、0.45％的氧化钛、50％的氧化铁以及余量的杂质的混合料)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到对比例2的锅具。

对比例3

除了在步骤S20中，采用不同的非晶材料(本对比例的材料为45wt％的二氧化钛、45wt％的氧化铁+氧化亚铁、5wt％的氧化钙+氧化镁以及余量的磷、碳和硅)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例1相同的方法制造得到对比例3的锅具。

对比例4

除了在步骤S20中，采用不同的材料(本对比例的材料为钛酸亚铁铝镁)替代实施例1的不粘材料之外，采用与实施例4相同的方法制造得到对比例4的锅具。

测试方法及评价标准、测试结果

对上述实施例1至实施例11、实施例16中的不粘材料以及对比例1至对比例4中的材料的非晶化程度进行测试，并将测试结果示出在下面的表1中。

一、测试方法及评价标准

1、非晶程度测试方法

非晶程度测试方法：采用XRD测试并用常规全谱拟合法进行分析计算，以得到样品的非晶化程度。常规全谱拟合法的步骤如下：首先，找到一个与非晶相相同化学结构的晶态相，假定非晶相是此晶相的微小晶粒，此晶相可以用于建立非晶相峰位和强度的模型；其次，先拟合纯非晶相的谱线，以确定晶粒尺寸和微观应变；最后，固定晶粒尺寸和微观应变，将此物相包括在传统的Rietveld定量计算中，即可得到对应材料的非晶相体积占比(也即非晶化程度)。

二、测试结果

表1结果测试表

从表1可以看出，本申请实施例的不粘材料为具有一定非晶相体积占比的不粘材料。从不粘材料的成分来看，在不粘材料中，二氧化硅含量越少，其他氧化物(即，铁的氧化物、三氧化二铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙以及氧化镁)的含量越多，说明直径大的金属阳离子越多，造成的晶格畸变越严重，非晶化程度越高，而纯的金属氧化物通常为晶态材料，是没有非晶化程度的。

对上述实施例1-16以及对比例1-4所得锅具的涂层进行性能测试，并记录在下表2中，具体性能测试方法如下：

一、测试方法及评价标准

1、非晶程度测试方法

非晶程度测试方法：采用XRD测试并用常规全谱拟合法进行分析计算，以得到样品的非晶化程度。常规全谱拟合法的步骤如下：首先，找到一个与非晶相相同化学结构的晶态相，假定非晶相是此晶相的微小晶粒，此晶相可以用于建立非晶相峰位和强度的模型；其次，先拟合纯非晶相的谱线，以确定晶粒尺寸和微观应变；最后，固定晶粒尺寸和微观应变，将此物相包括在传统的Rietveld定量计算中，即可得到对应的涂层的非晶相体积占比(也即非晶化程度)。

2、初始不粘性测试方法

初始不粘性测试方法：GB/T32095.2-2015中煎蛋不粘性试验方法，该方法为初始不粘性测试，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，Ⅰ级不粘性最佳，Ⅲ级不粘性最差。

3、持久不粘性测试方法

持久不粘性测试方法：GB/T32388-2015中持久不粘性试验方法，单位为次数，次数越高说明寿命越长，500次评价一次不粘结果，记录到使用至Ⅲ级时的次数。

4、硬度测试及评价标准

采用维氏硬度测试法，测试所得锅具涂层的维氏硬度，其中，硬度值单位为HV。其中，测量硬度值越大，则样品越硬，不粘涂层耐铁铲及食材磨损能力越强，越不易被磨损，因此，不粘涂层的使用寿命越长。一般而言，期望不粘涂层的硬度不低于200HV。

5、表面能测试及评价标准

在20℃的温度条件下，使用SINDIN SDC-200SH接触角测量仪，按照量角法分别测量水和乙二醇在样品表面的接触角，并且使用OWRK方法来计算样品的表面能。这里，实施例以及对比例中所对应的涂层。

对于表面能测试，期望样品的测量表面能值不大于100达因。

二、测试结果

表2结果测试表

从表2可以看出，本申请获得的不粘涂层具有优异的初始不粘性以及持久不粘性。通过对热喷涂工艺形成的涂层进行封闭处理，能够获得比氟涂料更低的表面能，保证初始不粘性。通过控制喷涂工艺(即，在等离子喷涂的工艺中使锅具的外表面置于冷却气体环境下)，可以在一定程度提高不粘涂层非晶化程度，使得表面能相对较低，从而保证良好的持久不粘性能。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅以描述性的意义而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims

1.一种不粘材料，用于炊具，其特征在于，所述不粘材料的成分以重量百分比计包括：

15％≤二氧化硅≤40％、1％≤三氧化二铝≤5％、0.1％≤氧化钾≤1％、0.1％≤氧化钠≤1％、1％≤氧化钙≤5％、0.5％≤氧化镁≤3％、0.2％≤氧化钛≤1.3％以及50％≤氧化铁+氧化亚铁≤70％。

2.根据权利要求1所述的不粘材料，其特征在于，所述不粘材料至少包括以下特征之一：

所述不粘材料的颜色为黑色；

所述不粘材料为非晶相体积占比在55％-75％范围内的材料；

所述不粘材料为颗粒状材料。

3.根据权利要求1所述的不粘材料，其特征在于，所述不粘材料的平均粒径为200目至400目。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的不粘材料，其特征在于，所述不粘材料为硅酸盐类材料。

5.一种不粘涂层，其特征在于，所述不粘涂层由根据权利要求1-4中任一项所述的不粘材料形成，且具有预设的非晶相体积占比。

6.根据权利要求5所述的不粘涂层，其特征在于，所述预设的非晶相体积占比为55％-95％；和/或

所述不粘涂层至少包括以下特征之一：

所述不粘涂层的表面能为30达因至80达因；

所述不粘涂层的孔隙率为15％至35％；

所述不粘涂层的孔隙尺寸为0.1μm至5μm；

所述不粘涂层的硬度为400HV至800HV。

7.一种炊具，其特征在于，所述炊具包括：

基体；

不粘涂层，形成在所述基体上；

其中，所述不粘涂层包括根据权利要求5或6所述的不粘涂层。

8.根据权利要求7所述的炊具，其特征在于，所述炊具还包括：

封闭层，所述封闭层包括油脂或者硅油，用于填充所述不粘涂层的表层孔隙。

9.根据权利要求7所述的炊具，其特征在于，所述炊具还包括：

打底层，所述打底层由金属材料形成，并且形成在所述基体和所述不粘涂层之间。

10.一种制造炊具的方法，其特征在于，所述制造炊具的方法包括：

提供基体；

提供不粘材料；

将不粘材料喷涂在基体的表面上，以在所述基体的表面上形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层，

其中，所述不粘材料包括根据权利要求1-4中任一项所述的不粘材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述制造炊具的方法还包括：在所述不粘涂层上形成封闭层，所述封闭层包括硅油和/或油脂，从而对所述不粘涂层的表层孔隙进行封闭。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述不粘涂层上形成封闭层的步骤包括：

将硅油涂覆在不粘涂层的表面上，并在第一预定温度下烧结第一预设时间，从而在所述不粘涂层上形成封闭层；或者

将不粘涂层浸泡于第二预定温度的油脂中，保持第二预设时间，使得油脂渗入所述不粘涂层的表层孔隙，从而在所述不粘涂层上形成封闭层。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基体具有相背对的第一表面和第二表面，所述形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层的步骤包括：

对所述基体的第二表面进行冷却，在所述基体的第一表面上喷涂所述不粘材料，从而形成具有预设非晶相体积占比的不粘涂层。