CN1316202C - 涂有自洁涂层的加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加热器(1)，这种加热器具有金属支承件(2)，其至少一部分涂覆有自洁涂层，其特征在于，涂层包括一层外层(4)和至少一层内层(3)，所述外层(4)与周围空气相接触，具有至少一种选自铂族金属氧化物的氧化催化剂，所述内层(3)位于金属支承件和外层之间，具有至少一种选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂。这种加热器例如可以呈熨斗底座或烧烤器的形式，所述熨斗底座具有加热底座(6)，所述加热底座(6)配有加热元件(7)。金属支承件可以涂覆以上釉中间层(5)。本发明还涉及一种用于对具有例如以上所述的涂层的加热器的金属支承件进行涂覆的方法。
Description
技术领域
[01]本发明涉及具有自洁涂层的加热器或用于使用时加热的加热器。
背景技术
[02]某些加热器例如熨斗底座或者烧烤器具有使用方便和效率高的性能，尤其是视其涂层表面的状况和特性而定。
[03]熨斗底座由于注意熨烫表面的滑动性能并结合以使衣服更容易烫平的性能而得到改进。获得这些性能的方法是依靠用具有光滑性的釉上釉的底座，可选地是，厚度余量可以在熨斗移动期间烫平织物。其他用机械方法处理和/或覆盖或不覆盖镀层以便滑动的金属底座也可以进行令人满意的使用。
[04]但是，使用时，底座可能由于或多或少烤焦而失去光泽，可能在其熨烫表面上或多或少不完全地散布一些在熨烫织物上摩擦产生的各种有机微粒。
[05]但是，当底座失去光泽时，即使不是很明显，也会局部丧失其滑动性能。慢慢地，由于不灵活，熨烫变得更难。另外，使用者担心使用失去光泽的熨斗可能损坏其衣服。
[06]公知的是，如US4862609所述，熨斗底座的涂层具有一层坚硬涂层，覆盖以一层改进表面特性的涂层。但是，这个专利未提出克服沾污问题的解决方案。
[07]烧烤器的壁也常常覆盖有一层具有光滑性能的上釉层，使可能溅落的油脂或食物不附着到表面上。公知的是例如US4029603或FR2400876所述的烘炉和烧烤器具上的上釉自洁表面。
[08]尽管如此，这些涂层在其自洁特性方面不能完全令人满意。
[09]因此，加热器例如烧烤器或熨斗底座需要涂层，保持有涂层的表面免受有机微粒的污染，在正常使用时不沾污，以保持其初始性能。
发明内容
[10]本发明涉及一种加热器，这种加热器具有金属支承件，其至少一部分涂覆有自洁涂层，其特征在于，涂层包括：
[11](1)一层外层，与周围空气相接触，具有至少一种选自铂族金属氧化物的氧化催化剂，
[12](2)至少一层内层，位于金属支承件和外层之间，具有至少一种选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂。
[13]本发明还涉及对加热器的金属支承件涂覆例如以上所述的自洁涂层的方法，其特征在于，所述方法包括以下阶段：
[14](1)在加热炉中在约400℃加热待涂覆金属支承件的表面，
[15](2)在400℃至600℃的温度下将待涂覆金属支承件置于红外线下几秒钟，
[16](3)将选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂前体(précurseur)的溶液喷到待涂覆金属支承件的表面上，以获得内层，
[17](4)在加热炉中在约400℃下重新加热具有内层的待涂覆金属支承件的表面，
[18](5)将具有内层的待涂覆金属支承件的表面在400℃至600℃的温度下置于红外线下几秒钟，
[19](6)将选自铂族金属氧化物的氧化催化剂前体的溶液喷在内层上，以获得外层，
[20](7)将涂覆有内外层的金属支承件的表面置于红外线下退火(recuit)几分钟。
[21]根据本发明获得的加热器，其自洁涂层具有极好的催化活性，其附着到金属支承件上的附着力非常良好。
[22]实际上，内层中选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂与外层中选自铂族金属氧化物的氧化催化剂相结合，在作用上有效地增大涂层的自洁活性。
[23]根据本发明，加热器加热时，与涂层的外层相接触的有机微粒被氧化。另外，具有特效氧化催化剂的内层和具有与内层的氧化催化剂不同的氧化催化剂的外层特殊结合获得的增效作用，可以获得一种具有性能特别良好的催化活性的涂层。因此，涂层的表面快速再生。
[24]例如，在用熨斗熨烫时，底座产生的有机微粒被氧化。当熨斗加热时，有机微粒基本上被烤焦，可能的固体残留物完全丧失附着力，脱离底座。底座保持清洁。
[25]同样，在例如加热炉这样的烧烤器中，溅落在炉壁上的油脂加热时氧化，固体残留物脱离壁，壁保持清洁。
[26]此外，根据本发明方法，尤其是由于待涂覆金属支承件的表面受红外线照射，涂层附着在金属支承件上的附着力特别良好。这种改进的附着力可以增大涂层的耐摩擦性，如果是例如熨斗底座，则这种特性特别有利。
[27]所谓“加热器”，在本申请书中，是指在其工作过程中至少达到45℃最好至少达到90℃温度的任何装置、器具或器皿。加热器通过本身特有的装置例如加热底座，或者通过外部装置，可以达到这种工作温度。这种加热器例如是熨斗底座、烧烤器、加热炉、烤肉架、厨房用具等。
[28]根据本发明，涂层的外层包括选自铂族金属氧化物的氧化催化剂。所谓“铂族金属”，在本申请书中，是指具有类似于铂的特性的元素，尤其是，除了铂之外，还有钌、铑、钯、锇和铱。外层包括的氧化催化剂最好选自钯的氧化物、铂的氧化物及其混合物。
[29]实际上，这种氧化催化剂本身是公知的，其获得方法也是公知的，无需分别详述其制备方法。因此，作为实施例，关于铂作为氧化催化剂，可以通过氯铂酸盐或任何其他前体的煅烧或分解获得其催化活性形态。
[30]显然，本发明采纳的氧化催化剂，在加热器的有效使用寿命期限内，在加热器的工作温度下会处于充分稳定的状态。
[31]外层的表面直接与周围空气和有机污垢相接触。所谓“有机污垢”，在本申请书中，是指与周围空气相接触时完全或局部地可燃或可氧化的物质。作为例子，可以举出织物中使用的合成纤维例如聚酰胺或聚酯这样的有机聚合物的残留物、洗涤剂和柔软剂的有机残留物、溅落的油脂或食物有机物质。
[32]选自铂族金属氧化物的氧化催化剂分布在涂层的外层之上和/或之中，在整个或部分外层连续或不连续地与污垢相接触。
[33]如果是具有或不具有凸起区域的熨斗底座，选自铂族金属的氧化催化剂分布在底座的外表面上，用于与衣服相接触。
[34]除了选自铂族金属氧化物的氧化催化剂之外，涂层可以包括在氧化方面具有催化惰性的内支承底层。这个内支承底层紧贴在金属支承件上，是催化惰性的，最好选自铝或硅的化合物，例如呈分离状或微粒状的氧化铝、釉、聚四氟乙烯(polytetrafluoroéthylène)及其混合物。
[35]在本发明一个最佳实施例中，在氧化方面具有催化惰性的支承底层是微米级和/或纳米级的小孔隙率和/或粗糙度的釉。釉例如是玻璃化釉。釉最好是坚固的，具有良好的滑动性能，阻止热蒸汽或水分进入。
[36]根据本申请书实施例1中所述的卢瑟福反散射能谱法的测定，涂层的外层的厚度最好为10纳米至500纳米，最好为20纳米至120纳米。
[37]由于外层的氧化催化剂在涂层的温度高于或等于90时具有活性，因此，当至少在这种温度下加热时，所述涂层得到清理。
[38]内层至少包括选自lb族过渡元素氧化物的最好选自铜的氧化物、银的氧化物及其混合物的氧化催化剂。
[39]实际上，这种氧化催化剂本身是公知的，其获得方法也是公知的，无需分别详述其制备方法。作为例子，如果使用氧化银作为氧化催化剂，则可以使用Aldrich公司销售的硝酸银作为前体。
[40]根据本申请书实施例1中所述的卢瑟福反散射能谱法的测定，具有催化活性的内层的厚度最好为20纳米至50纳米。
[41]内层的氧化催化剂最好与外层的氧化催化剂具有良好的亲合性。实际上，在支承件上涂覆内外层之后，支承件经受热处理，在这个阶段，内层的氧化催化剂可以扩散到外层中，外层的氧化催化剂可以扩散到内层中。在本发明一个最佳实施例中，外层使用氧化钯作为氧化催化剂，内层使用氧化银作为氧化催化剂。在本发明最佳实施例中，氧化银扩散到外层中，因此，外层包括氧化钯和氧化银的混合物。在本发明这种实施例中，涂层的催化活性具有特殊的增效作用。
[42]在本发明一个最佳实施例中，加热器是具有熨烫表面的熨斗底座，涂层覆盖熨烫表面。
[43]在本发明另一个最佳实施例中，加热器是烧烤器，具有可以与有机污垢相接触的壁，涂层覆盖这些壁。
[44]在第一工作方式中，催化剂在加热器的工作温度下起作用，在使用加热器时，涂层保持清洁。
[45]在第二工作方式中，在称为自洁的阶段，在加热器使用之前或之后，加热器调节到高温，等于或高于最高工作温度，因此在预定时间处于备用状态，在此期间，氧化催化剂产生其作用。因此，使用者可以经常维护保养其加热器，使之不受有害沾污。
[46]本发明加热器金属支承件可以是以加热器领域通常使用的金属例如铝、钢或钛为主的金属支承件。这个金属支承件在涂覆以本发明涂层之前，本身可以涂覆一层保护层，例如上釉层。因此，在本发明一个最佳实施例中，加热器包括一层上釉中间层，上釉中间层位于金属支承件和涂层的催化活性内层之间。
[47]在具有或不具有上釉层的金属支承件上涂覆具有催化活性的内外层最好通过热解作用进行，先对待涂覆表面加热，然后在这个热表面上喷上含有氧化催化剂前体的溶液。
[48]所谓“前体”，是指氧化催化剂的任何化学形态或理化形态，可以通过适当处理例如热解处理释出氧化催化剂。
[49]在本发明方法的一个实施例中，待涂覆金属支承件的表面在加热炉中在约400℃下加热，然后非常短暂地置于红外线下例如几秒钟，直至达到400℃至600℃的表面温度。这道工序使支承件的表面软化，可以增大涂层以后的附着力。选自lb族过渡元素的氧化催化剂前体的溶液喷在金属支承件的表面上。与表面相接触时，前体氧化并固定在支承件上，水分挥发掉。淀积的厚度层为20至50纳米。支承件快速冷却。在加热炉中在400℃下重新加热，然后，在400℃至600℃的温度下置于红外线下几秒钟。选自铂族金属的氧化催化剂前体的溶液喷到内层上。淀积的厚度层为20至50纳米。然后，如此涂覆的支承件在红外线下热处理几分钟，例如五分钟。
[50]这样，获得一种涂覆有其自洁特性特别良好的涂层的支承件。
附图说明
[51]参照附图和非限制性实施例，本发明将得到更好理解。附图如下：
[52]图1是本发明熨斗底座的剖面图；
[53]图2是具有上釉保护层的本发明熨斗底座的剖面图。
具体实施方式
[54]图1是呈熨斗底座形式的加热器1的剖面图，具有金属支承件2，所述金属支承件2涂覆有内层3和外层4。底座还包括加热底座6，所述加热底座6配有加热元件7。支承件2和底座6通过机械装置或通过粘接加以组装。内层3包括选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂，外层4包括选自铂族金属氧化物的氧化催化剂。
[55]图2是熨斗底座1的剖面图，所述熨斗底座1具有金属支承件2，所述金属支承件2涂覆有中间层5、内层3和外层4。底座还包括加热底座6，所述加热底座6配有加热元件7，粘接在支承件2上。内层3包括选自lb族过渡元素氧化物的氧化催化剂，外层4包括选自铂族金属氧化物的氧化催化剂。保护层5是上釉保护层。
[56]
实施例1
[57]上釉的清洁的铝制熨斗底座布置在约2厘米的铝制支承件上，以尽可能好地保持热量。组件在加热炉中在400℃下加热。具有支承件的底座置于红外线下几秒钟，直至达到400℃至600℃的表面温度。将Aldrich公司销售的硝酸银在水中溶解到4克/升，用气动喷枪喷在底座上。根据卢瑟福反散射能谱法(RBS)的测定，淀积的厚度层约为40至50纳米。卢瑟福反散射能谱法是一种基于4He2+离子束和样品的复合粒子之间的弹性相互作用的分析技术。高能量离子束(2MeV)射在样品上，反散射离子以θ角加以检测。如此获得的光谱根据其能量示出检测离子的强度，可以确定涂层的厚度。W.K.Chu和G.Langouche在1993年一月号MRS公报第32页述及这种方法。
[58]在这个内层涂覆之后，底座在加热炉中在400℃重新加热，然后在400℃至600℃的温度下置于红外线下几秒钟。Metalor公司销售的由硝酸稳定的硝酸钯水溶液用喷枪喷在底座上。根据上述卢瑟福反散射能谱法的测定，淀积的厚度层约为40至50纳米。
[59]在这个外层涂覆之后，组件在红外线下在500℃下热处理三分钟。
[60]这样获得一种熨斗底座，其自洁涂层特别良好地附着在底座上，具有非常良好的催化活性，并保持其滑动性能。
Claims (13)
1.加热器(1)，所述加热器(1)具有一金属支承件(2)，所述金属支承件(2)至少一部分涂覆有一自洁涂层，其特征在于，所述涂层包括：
a)一外层(4)，其与周围空气相接触，具有至少一种选自铂族金属氧化物的氧化催化剂，
b)至少一内层(3)，其位于所述金属支承件(2)和所述外层(4)之间，具有至少一种选自1b族过渡元素氧化物的氧化催化剂。
2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述外层(4)的氧化催化剂选自钯的氧化物、铂的氧化物及其混合物。
3.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述内层(3)的氧化催化剂选自铜的氧化物、银的氧化物及其混合物。
4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述外层(4)使用氧化钯作为氧化催化剂，所述内层(3)使用氧化银作为氧化催化剂。
5.根据权利要求4所述的加热器，其特征在于，所述外层包括氧化钯和氧化银的混合物。
6.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，根据卢瑟福反散射能谱法的测定，所述外层(4)的厚度为10纳米至500纳米。
7.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，根据卢瑟福反散射能谱法的测定，所述外层(4)的厚度为20纳米至120纳米。
8.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，根据卢瑟福反散射能谱法的测定，所述内层(3)的厚度为20至50纳米。
9.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，它还包括一层中间层(5)，所述中间层(5)位于所述金属支承件(2)和所述涂层的内层(3)之间，构成在氧化方面具有催化惰性的支承件，选自铝合金、釉、聚四氟乙烯及其混合物。
10.根据权利要求9所述的加热器，其特征在于，位于所述金属支承件(2)和所述涂层的内层(3)之间的中间层(5)是上釉的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的加热器，其特征在于，它呈熨斗底座的形式，具有一熨烫表面，且所述涂层覆盖所述熨烫表面。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的加热器，其特征在于，它呈烧烤器的形式，具有可以与有机污垢相接触的壁，且所述涂层覆盖这些壁。
13.用于对根据权利要求1至10中任一项所述的具有自洁涂层的加热器(1)的金属支承件(2)进行涂覆的方法，其特征在于，它包括以下阶段：
(1)在加热炉中在约400℃下加热所述待涂覆金属支承件的表面；
(2)在400℃至600℃的温度下将所述待涂覆金属支承件置于红外线下几秒钟；
(3)将选自1b族过渡元素氧化物的氧化催化剂前体的溶液喷到所述待涂覆金属支承件的表面上，以获得所述内层(3)；
(4)在加热炉中在约400℃下重新加热所述具有内层的待涂覆金属支承件的表面；
(5)将所述具有内层的待涂覆金属支承件的表面在400℃至600℃的温度下置于红外线下几秒钟；
(6)将选自铂族金属氧化物的氧化催化剂前体的溶液喷在所述内层上，以获得所述外层(4)；
(7)将所述涂覆有内外层的金属支承件的表面置于红外线下退火几分钟。
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