CN103963368A - 一种具有氟树脂涂层的铝合金产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有氟树脂涂层的铝合金产品，包括表面具有凹凸花纹的铝合金基体以及依次覆盖于该铝合金基体表面的硬质氧化膜层和氟树脂涂层，所述氟树脂涂层包括依次覆盖于所述硬质氧化膜层表面的底油层、中油层和面油层，所述铝合金基体的维氏硬度HV=20-30；所述凹凸花纹为凸部顶端带有弧度的不规则花纹，其微观不平度十点高度Rz=80-150μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-40μm；以及所述底油层为在所述铝合金基体的表面温度为30-50度时喷涂形成的涂层。本发明通过控制铝合金基体的维氏硬度，凹凸花纹的形状、分布和粗糙度，硬质氧化膜层的厚度和维氏硬度，以及氟树脂涂层的厚度和喷涂温度等具体设置以获得良好的不粘性和耐划伤性，同时兼顾产品表面的美观，提高了产品的使用寿命。

Description

一种具有氟树脂涂层的铝合金产品
技术领域
本发明属于铝合金产品制造领域，具体涉及一种具有氟树脂涂层的铝合金产品。
背景技术
目前，铝合金产品已广泛应用于日常生活和工业生产的各个方面。由于氟树脂具有良好的不粘性和化学稳定性，通常在用于烹调工具例如不粘锅的铝合金产品表面涂覆有氟树脂涂层，这种具有氟树脂涂层的铝合金产品一般采用“先在铝合金基体表面上喷砂，待喷砂表面生成小孔后再涂上氟树脂涂料”的工艺制成。但是这种加工方式很容易引起气泡，进而导致涂层易脱落、涂层表面非常不耐锐器划伤等问题。这些问题往往是造成产品使用寿命缩短的直接原因。
美国专利US4768427A公开了一种表面具有规则的凹凸纹的铝合金产品，其包括在铝合金基体上形成的硬质氧化膜，该硬质氧化膜上涂有氟树脂涂料。该专利所公开的凹凸条纹呈现规则的树轮状，这种形态的凹凸纹对锐物挤压的分散能力不好，如遇到餐刀、炒铲之类的金属工具，非常容易造成表面的划伤和涂料的脱落。日本专利JP2763833B2公开了一种“用铝合金表面自身产生的凹凸纹实现耐划伤和防止涂层脱落”的工艺，首先在铝合金基体表面上使用模具生成凹凸纹，然后进行喷砂，随后喷上陶瓷等硬质无机涂料层，最后涂上氟树脂涂料。上述现有技术通过形成于铝合金产品表面的凹凸纹，减少了金属工具与铝合金产品的接触面，提高了产品的耐磨性能；硬质氧化膜或硬质无机涂料层等硬质膜层可有效提高产品表面硬度，对于改善产品耐划伤性、防止凹凸纹变形大有帮助。尽管位于产品表面凸部的氟树脂涂料能够保护位于凹部的氟树脂涂料不被磨损，尽可能地保持产品表面长期具有不粘效果，但是上述技术没有考虑保护位于产品凸部的涂料，因此位于凸部的涂料依然非常容易被磨损，并且不可避免地容易在短时间内发生星星点点的脱落，进而造成不粘效果的劣化以及产品寿命的缩短，同时也会影响产品表面的美观性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有铝合金产品制造中存在的不足，在保证铝合金产品的不粘性和耐划伤性的同时兼顾产品表面的美观，提高产品的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供一种具有氟树脂涂层的铝合金产品，包括表面具有凹凸花纹的铝合金基体以及依次覆盖于该铝合金基体表面的硬质氧化膜层和氟树脂涂层，所述氟树脂涂层包括依次覆盖于所述硬质氧化膜层表面的底油层、中油层和面油层，所述铝合金基体的维氏硬度HV=20-30；所述凹凸花纹为凸部顶端带有弧度的不规则花纹，其微观不平度十点高度Rz=80-150μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-40μm；以及所述底油层为在所述铝合金基体的表面温度为30-50度时喷涂形成的涂层。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述铝合金基体的维氏硬度HV=22-28，所述凹凸花纹的微观不平度十点高度Rz=100-130μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-30μm。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述硬质氧化膜层的厚度为25-45μm且维氏硬度HV=300-370，更优选地，所述硬质氧化膜层的厚度为35-45μm且维氏硬度HV=320-350。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述氟树脂涂层的厚度为30-50μm，更优选地，所述氟树脂涂层的厚度为35-45μm。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述底油层的厚度为10-15μm。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述底油层为在所述铝合金基体的表面温度为35-45度时喷涂形成的涂层。
在本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品中，优选地，所述铝合金基体的表面具有由喷砂工艺制得的深度为2-8μm的微孔粗糙面。
本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品，包括表面具有凹凸花纹的铝合金基体以及依次覆盖于该铝合金基体表面的硬质氧化膜层和氟树脂涂层，通过控制铝合金基体的维氏硬度，凹凸花纹的形状、分布和粗糙度，硬质氧化膜层的厚度和维氏硬度，以及氟树脂涂层的厚度和喷涂温度等具体设置以获得良好的不粘性和耐划伤性，同时兼顾产品表面的美观，提高了产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的具有氟树脂涂层的铝合金产品的凹凸花纹示意图。
具体实施方式
本发明提供一种具有氟树脂涂层的铝合金产品，包括表面具有凹凸花纹的铝合金基体以及依次覆盖于该铝合金基体表面的硬质氧化膜层和氟树脂涂层。其具体制造工艺如下：
（1）在硬度较软的铝合金基体表面上形成粗糙度在预设范围内且凸部顶端带有弧度的不规则凹凸花纹。
本发明采用的铝合金基体是硬度较软的铝合金板，其维氏硬度HV为20-30，优选为22-28，这是为了使产品表面的花纹凸部在使用过程中承受允许范围内的压力而产生微小变形或左右移动，因而不会立刻被磨损。本发明所采用的铝合金基体表面具有不规则凹凸花纹，该花纹具体如图1所示，花纹凸部顶端1带有弧度（平滑过渡），因其顶部圆润，比起顶部呈尖锐三角状的凹凸纹受力面积更大，耐压性更强，故更具耐磨性。比起规则的树轮状花纹，不规则花纹对锐物挤压的分散能力更好，可有效防止因餐刀、炒铲等尖锐金属工具造成的划伤。研究表明，凹凸花纹的粗糙度对于产品的不粘性和耐划伤性具有较大影响，若粗糙度过小，产品表面接近于平面，凸部无法对凹部形成有力保护，对产品的耐划伤性不利；反之，若粗糙度过大，使用过程中流体或杂质容易滞留在产品表面较深的凹槽中从而造成粘结。本申请发明人通过对使用金属工具情况下铝合金产品表面的耐划伤性及不粘性进行长期测试研究后发现，当花纹的粗糙度范围为微观不平度十点高度Rz=80-150μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-40μm时，优选为微观不平度十点高度Rz=100-130μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-30μm时，产品可以兼具优良的不粘性和耐划伤性。
铝合金基体表面的凹凸花纹通常是采用模具拉伸的方式制成的，此外也可以采用仿压铸、压铸或浇铸工艺来形成。通过拉伸工艺形成的凹凸花纹一定会发生纵向的，而非横向的毛刺。这种方向一致的毛刺可以防止后续步骤中在铝合金基体表面形成的涂层下存在空气，即使在加热状态下也不会发生因涂层下的空气膨胀而引起涂层损坏。模具表面的花纹一般情况下是采用酸性液体腐蚀加工而成的。应当注意的是，模具拉伸时要适当控制拉伸加工的距离和压力，避免模具表面的凹部接触到铝合金基体，从而保证形成的铝合金基体表面上的花纹凸部顶端带有弧度，而非与模具表面一致的锐部。
（2）在表面具有凹凸花纹的铝合金基体上进行喷砂。
喷砂的目的是要在铝合金基体的花纹表面形成深度为2-8μm的微孔粗糙面。喷砂工艺所使用的砂子一般是氧化铝颗粒或者主要成分为氧化铝的颗粒。
在喷砂步骤之前，可以先用已加热的清洗剂对铝合金基体的表面进行碱性脱脂清洗，以便将铝合金基体表面的油脂洗掉，从而提高后续步骤中的喷砂质量。在该碱性脱脂清洗步骤之后，优选地但不必须地，可以对铝合金基体的表面进行酸性清洗以进一步提高清洗效果。
在喷砂步骤之后，可以再次进行碱性脱脂清洗，以便洗掉花纹凹部所容纳的脏污以及灰尘，以利于后续步骤中硬质氧化膜层的生成。同样地，在该碱性脱脂清洗步骤之后，也可再次进行酸性清洗以提高清洗效果。
（3）在喷砂后的铝合金基体表面形成硬质氧化膜层。
研究表明，在喷砂后的铝合金基体表面形成厚度为25-45μm且维氏硬度HV为300-370的硬质氧化膜层，更优选地，厚度为35-45μm且维氏硬度HV为320-350的硬质氧化膜层可以大大增强铝合金产品的表面硬度，防止铝合金产品表面发生太大的挤压变形。同时，该硬质氧化膜层也能更好地吸附后续步骤中形成在产品表面的氟树脂涂料，有效防止涂料脱落。
该硬质氧化膜层可以采用阳极氧化工艺生成，比如在硫酸或硫酸+硝酸混合液中，将铝合金产品作为阳极通电一段时间后即可生成所需硬质氧化膜层。硬质氧化膜层生成后可以立刻进行封孔处理。
（4）在硬质氧化膜层表面上形成氟树脂涂层。
接下来，在硬质氧化膜层表面上依次喷涂底油层、中油层和面油层，以此构成铝合金产品表面的氟树脂涂层。
首先对产品进行预热，待铝合金基体的表面温度自然冷却至30-50℃，优选为35-45℃时喷涂底油层，底油层的厚度范围控制在10-15μm。如果喷涂底油层时铝合金基体的表面温度太低，底油层无法固定保持在花纹凸部表面，这会引起凸部的涂层不够牢固，从而导致凸部涂层容易脱落；相反地，如果喷涂底油层时铝合金基体的表面温度太高，则喷上的涂料容易蒸发或变质，从而导致底油层失效。底油层喷完后要进行底油层烘干，然后进行中油层和面油层的喷涂。应当注意，整个氟树脂涂层的厚度，即底油层、中油层和面油层的总厚度应保持在30-50μm范围内，优选为35-45μm范围内，从而保证产品具有优良的不粘性和化学稳定性。
本发明通过控制铝合金基体的维氏硬度，凹凸花纹的形状、分布和粗糙度，硬质氧化膜层的厚度和维氏硬度，以及氟树脂涂层的厚度和喷涂温度等具体设置以获得良好的产品性能。试验证明，下表1所示的具体实施例均可实现较好的产品不粘性和耐划伤性，同时兼顾产品表面的美观，提高产品的使用寿命。
表1

Claims (10)

1.一种具有氟树脂涂层的铝合金产品，包括表面具有凹凸花纹的铝合金基体以及依次覆盖于该铝合金基体表面的硬质氧化膜层和氟树脂涂层，所述氟树脂涂层包括依次覆盖于所述硬质氧化膜层表面的底油层、中油层和面油层，其特征在于，
所述铝合金基体的维氏硬度HV=20-30；
所述凹凸花纹为凸部顶端带有弧度的不规则花纹，其微观不平度十点高度Rz=80-150μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-40μm；以及
所述底油层为在所述铝合金基体的表面温度为30-50度时喷涂形成的涂层。
2.如权利要求1所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述铝合金基体的维氏硬度HV=22-28。
3.如权利要求1或2所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述凹凸花纹的微观不平度十点高度Rz=100-130μm且轮廓算术平均偏差Ra=20-30μm。
4.如权利要求3所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述硬质氧化膜层的厚度为25-45μm且维氏硬度HV=300-370。
5.如权利要求4所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述硬质氧化膜层的厚度为35-45μm且维氏硬度HV=320-350。
6.如权利要求3所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述氟树脂涂层的厚度为30-50μm。
7.如权利要求6所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述氟树脂涂层的厚度为35-45μm。
8.如权利要求3所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述底油层的厚度为10-15μm。
9.如权利要求3所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述底油层为在所述铝合金基体的表面温度为35-45度时喷涂形成的涂层。
10.如权利要求3所述的具有氟树脂涂层的铝合金产品，其特征在于，所述铝合金基体的表面具有由喷砂工艺制得的深度为2-8μm的微孔粗糙面。
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