CN106086763B - 锅具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锅具及其制备方法，该锅具包括：锅本体、中间层和不粘涂层，中间层附设在锅本体的内壁面上，中间层的成分包括三氧化二铬和氧化镁；不粘涂层附设在中间层的层面上。本发明提供的锅具，由Cr2O3和MgO形成的中间层内部结构致密，具有很低的孔隙率，且Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，显著降低了整个不粘涂层的在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层不容易出现由长期应力应变导致的疲劳损伤和脱落，明显提升整个不粘涂层的使用寿命，大大减轻不粘涂层的疲劳损伤程度，大大延长不粘涂层的使用寿命，提升锅具的使用稳定性和健康性。

Description

锅具及其制备方法
技术领域
本发明涉及厨房用具领域，更具体而言，涉及一种锅具和及其制备方法。
背景技术
目前的铝材产品(电饭煲或电压力锅内胆、煎烤盘、煎炒锅等)表面的不粘涂层大多选用水性氟树脂涂料，其主要是通过对锅具表面进行常规的阳极氧化或喷砂等处理方式，提高基体表面的硬度，进而喷涂PTFE(聚四氟乙烯)或PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)涂层，形成不粘涂层，这些氟树脂不粘涂层因其底部的中间阳极氧化铝层或打砂层的硬度较低、耐磨性较差，导致不粘涂层在压应力作用下容易出现较大的应变变形，而且整个不粘涂层比较容易出现应力疲劳损伤，导致不粘涂层在使用一段时间后，因清洗刮擦等原因而出现脱落等问题，大大降低整个不粘涂层的寿命。
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，本发明的一个方面的目的在于提供一种锅具。
本发明的另一个方面的目的在于提供一种用于制备上述锅具的制备方法。
为实现上述目的，本发明的第一个方面的实施例提供了一种锅具，包括：锅本体；中间层，附设在所述锅本体的内壁面上，所述中间层的成分包括三氧化二铬和氧化镁；和不粘涂层，附设在所述中间层的层面上。
本发明上述实施例提供的锅具，在锅本体的内壁面上附设中间层，在中间层的层面上附设不粘涂层，即中间层位于锅本体和不粘涂层之间，中间层由包括三氧化二铬(Cr2O3)和氧化镁(MgO)的混合物制成，由于中间层内部结构致密，具有很低的孔隙率，且Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，能够显著降低不粘涂层的在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层不容易出现由长期应力应变产生的疲劳损伤和脱落，降低不粘涂层的疲劳损伤程度，明显提升不粘涂层的使用寿命；且MgO的热导率相对较高，有助于提高整个氧化物中间层20的导热性，改善锅具在加热过程中的受热均匀性。
优选地，所述锅本体由铝或铝合金制成。
本发明中制备的锅具可用于电饭煲或电压力锅的内锅，还可用于煎烤盘或煎炒锅等。
另外，本发明上述实施例提供的锅具还具有如下附加技术特征：
上述技术方案中，优选地，所述中间层的厚度为20μm～70μm。
上述实施例中，将中间层的厚度控制在20μm～70μm的范围内，既能够保证中间层与不粘涂层、中间层与锅本体之间的结合力，又能够避免中间层厚度过大导致锅具的成本升高的情况发生。
本发明第二个方面的实施例提供一种锅具的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的锅具，所述锅具的制备方法包括：采用等离子喷涂的方法将包括三氧化二铬和氧化镁的混合物喷涂在所述锅本体的内壁面上，以在所述锅本体上制备中间层；在所述中间层的层面上制备不粘涂层。
本发明上述实施例提供的锅具的制备方法，采用等离子体喷涂技术在锅本体的内壁面上喷涂包括三氧化二铬(Cr2O3)和氧化镁(MgO)的混合物，以在锅本体上形成中间层，再在中间层的层面上制备不粘涂层，具体的，采用Cr2O3和MgO的混合粉末作为喷涂材料，借助超音速等离子电弧喷涂设备，将混合粉末在喷枪内部的等离子电弧作用下加热成为熔融或半熔融状态，并在高速气流的保护和辅助下均匀的喷向待喷涂的锅本体的内壁面，形成中间层。
其中，由超音速等离子体喷涂制备包括Cr2O3和MgO构成的耐磨氧化物层作为中间层，该纳米氧化物耐磨中间层表面具有一定的粗糙度，保证与不粘涂层具有良好的结合力，且该中间层内部结构致密，具有很低的孔隙率，Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，可显著降低不粘涂层在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层不容易出现由长期应力应变导致的疲劳损伤和脱落，降低不粘涂层的疲劳损伤程度，明显提升整个不粘涂层的使用寿命，最终提升不粘涂层的安全性能，可迎合消费者对产品不粘涂层安全、健康、耐用等系列需求，既能够保证不粘涂层的诸多优点，又可克服相关技术中不粘涂层内侧的阳极氧化铝中间层或喷砂强化层等硬度较低，不粘涂层在应力条件下容易变形和疲劳损伤，进而导致不粘涂层容易脱落剥离等问题；另外，MgO的热导率相对较高，有助于提高整个氧化物中间层的导热性，改善锅具在加热过程中的受热均匀性。
在一个具体的实施例中，该中间层的孔隙率低于5％，显微硬度高达900～1400HV，结合力为25～40Mpa。
上述技术方案中，优选地，在所述混合物中，所述三氧化二铬的质量分数为70％～90％。
上述实施例中，混合物由Cr2O3和MgO组成，其中，Cr2O3的质量分数为70％～90％，相应的MgO的质量分数为30％～10％，由该Cr2O3和MgO制备的中间层，具有极低的空隙率、较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，且在Cr2O3中加入少量MgO后，能够显著提高锅具的导热性能，提高锅具加热过程中各处受热的均匀性。当然，除Cr2O3和MgO外，混合物中还可以包含一种或多种其它物质。
上述技术方案中，优选地，所述三氧化二铬的平均粒径为10μm～40μm；所述氧化镁的平均粒径为10μm～40μm。
上述实施例中，将Cr2O3和MgO的平均粒径均控制在10μm～40μm的范围内，便于采用等离子喷涂的技术。
等离子喷涂的具体工艺参数为：喷涂电流为400～650A，喷涂电压为60～150V，氩气流量为4～8m3/h，氮气流量为1.5～2.5m3/h，氢气流量为1～2m3/h，送粉速率为2～4kg/h，喷涂距离为100～250mm。
上述技术方案中，优选地，所述锅具的制备方法还包括：在制备所述中间层之前，对所述锅本体的内壁面进行喷砂处理。
上述实施例中，采用自动喷砂机对锅本体的内壁面进行喷砂处理，使锅本体的内壁面上形成凹凸不平的结构，这样能够增加中间层与锅本体之间的接触面积，进而增加中间层与锅本体之间的结合力，从而进一步降低了不粘涂层脱落的概率；优选地，喷砂处理后，采用气流将喷砂处理后的锅本体的内壁面附着的细微沙砾吹干净，保证锅本体的内壁面的洁净，以便于中间层的附着。
优选地，在喷砂处理前，对锅本体的内壁面进行脱脂除油处理，去除内壁面的油污等杂质，提高内壁面的清洁度。
上述技术方案中，优选地，喷砂处理后，所述锅本体的内壁面的粗糙度为60μm～80μm。
上述实施例中，锅本体的内壁面的粗糙度不小于60μm，能够避免粗糙度过小而起不到提高中间层与锅本体之间的结合力的作用；设置粗糙度不大于80μm，能够避免粗糙度过大导致锅本体强度严重降低的情况发生。
上述技术方案中，优选地，在喷砂处理后，制备所述中间层之前，所述锅具的制备方法还包括：对所述锅本体的内壁面进行预热处理，其中，所述预热处理的处理温度为150℃～200℃，处理时长为2min～3min。
上述实施例中，对锅本体的内壁面进行预热处理，能够降低在等离子体热喷涂过程(制备中间层的过程)中产生的热应力，提高中间层与锅本体的内壁面的结合力。
当然，本领域的技术人员应当理解，喷砂处理后锅本体的内壁面的粗糙度、锅本体的预热温度、预热时长不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
上述技术方案中，优选地，在所述中间层的层面上制备不粘涂层具体包括：在所述中间层的层面上喷涂氟树脂涂料，形成所述不粘涂层。
优选地，在中间层上喷涂烧结由底油和面油构成的水性氟树脂涂料，具体地，在中间层的层面上喷涂底油，在底油的层面上喷涂面油，形成不粘涂层，优选地，不粘涂层的厚度为20μm～35μm，既能保证不粘涂层的使用寿命，又能避免不粘涂层厚度过大导致的锅具成本升高的问题。
上述技术方案中，优选地，在所述中间层的层面上喷涂氟树脂涂料，形成所述不粘涂层之前，所述锅具的制备方法还包括：对所述中间层进行脱脂处理；对脱脂处理后的所述中间层进行烘干处理，其中，烘干温度为100℃～200℃。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明的实施例所述的锅具的剖视结构示意图；
图2是图1中A部的放大结构示意图；
图3是本发明的实施例一所述的锅具的制备方法的流程图；
图4是本发明的实施例二所述的锅具的制备方法的流程图。
其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
10锅本体，20中间层，30不粘涂层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照附图描述根据本发明一些实施例的锅具及其制备方法。
如图1和图2所示，本发明的第一个方面的实施例提供了一种锅具，包括锅本体10、中间层20和不粘涂层30，其中，中间层20附设在锅本体10的内壁面上，中间层20的成分包括三氧化二铬和氧化镁；不粘涂层30附设在中间层20的层面上。
本发明上述实施例提供的锅具，在锅本体10的内壁面上附设中间层20，在中间层20的层面上附设不粘涂层30，即中间层20位于锅本体10和不粘涂层30之间，中间层20由包括三氧化二铬(Cr2O3)和氧化镁(MgO)的混合物制成，由于中间层20内部结构致密，具有很低的孔隙率，且Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，能够显著降低不粘涂层30在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层30在长期应力应变作用下不容易出现疲劳损伤和脱落，降低不粘涂层30的疲劳损伤程度，明显提升不粘涂层30的使用寿命；且MgO的热导率相对较高，有助于提高整个氧化物中间层20的导热性，改善锅具在加热过程中的受热均匀性。
优选地，所述锅本体10由铝或铝合金制成。
本发明中制备的锅具可用于电饭煲或电压力锅的内锅，还可用于煎烤盘或煎炒锅等。
优选地，中间层20的厚度为20μm～70μm。
上述实施例中，将中间层20的厚度控制在20μm～70μm的范围内，既能够保证中间层20与不粘涂层30、中间层20与锅本体10之间的结合力，又能够避免中间层20厚度过大导致锅具的成本升高的情况发生。
本发明第二个方面的实施例提供了一种锅具的制备方法，用于制备上述任一实施例所述的锅具，下面结合一些具体实施例描述本发明的制备方法。
实施例一：
如图3所示，锅具的制备方法包括：
步骤S100，采用等离子喷涂的方法将包括三氧化二铬和氧化镁的混合物喷涂在锅本体10的内壁面上，以在锅本体10上制备中间层20；
步骤S102，在中间层20的层面上制备不粘涂层30。
上述实施例提供的锅具的制备方法，采用等离子体喷涂技术在锅本体10的内壁面上喷涂包括Cr2O3和MgO的混合物，以在锅本体10上形成中间层20，再在中间层20的层面上制备不粘涂层30，具体的，采用Cr2O3和MgO的混合粉末作为喷涂材料，借助超音速等离子电弧喷涂设备，将混合粉末在喷枪内部的等离子电弧作用下加热成为熔融或半熔融状态，并在高速气流的保护和辅助下均匀的喷向待喷涂的锅本体10的内壁面，形成中间层20。
其中，由超音速等离子体喷涂制备包括Cr2O3和MgO构成的耐磨氧化物层作为中间层20，该纳米氧化物耐磨中间层20表面具有一定的粗糙度，保证与不粘涂层30具有良好的结合力，且该中间层20内部结构致密，具有很低的孔隙率，Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，可显著降低不粘涂层30在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层30不容易出现由长期应力应变导致的疲劳损伤和脱落，降低不粘涂层30的疲劳损伤程度，明显提升整个不粘涂层30的使用寿命，最终提升不粘涂层30的安全性能，可迎合消费者对产品不粘涂层30安全、健康、耐用等系列需求，既能够保证不粘涂层30的诸多优点，又可克服相关技术中不粘涂层30内侧的阳极氧化铝中间层20或喷砂强化层等硬度较低，不粘涂层30在应力条件下容易变形和疲劳损伤，进而导致不粘涂层30容易脱落剥离等问题，提升锅具使用的稳定性和健康性；另外，MgO的热导率相对较高，有助于提高整个氧化物中间层20的导热性，改善锅具在加热过程中的受热均匀性。
在一个具体的实施例中，该中间层20的孔隙率低于5％，显微硬度高达900～1400HV，结合力为25～40Mpa。
优选地，在混合物中，三氧化二铬的质量分数为70％～90％。
上述实施例中，混合物由Cr2O3和MgO组成，其中，Cr2O3的质量分数为70％～90％，相应的MgO的质量分数为30％～10％，由该Cr2O3和MgO制备的中间层20，具有极低的孔隙率、较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，且在Cr2O3中加入少量MgO后，能够显著提高锅具的导热性能，提高锅具加热过程中各处受热的均匀性。当然，除Cr2O3和MgO外，混合物中还可以包含一种或多种其它物质。
优选地，三氧化二铬的平均粒径为10μm～40μm；氧化镁的平均粒径为10μm～40μm。
上述实施例中，将Cr2O3和MgO的平均粒径均控制在10μm～40μm的范围内，便于采用等离子喷涂的技术。
优选地，中间层20的厚度为20μm～70μm。
上述实施例中，将中间层20的厚度控制在20μm～70μm的范围内，既能够保证中间层20与不粘涂层30、中间层20与锅本体10之间的结合力，又能够避免中间层20厚度过大导致锅具的成本升高的情况发生。
等离子喷涂的具体工艺参数为：喷涂电流为400～650A，喷涂电压为60～150V，氩气流量为4～8m3/h，氮气流量为1.5～2.5m3/h，氢气流量为1～2m3/h，送粉速率为2～4kg/h，喷涂距离为100～250mm。
优选地，在中间层20的层面上制备不粘涂层30具体包括：在中间层20的层面上喷涂氟树脂涂料，形成不粘涂层30。
优选地，在中间层20上喷涂烧结由底油和面油构成的水性氟树脂涂料，具体地，在中间层20的层面上喷涂底油，在底油的层面上喷涂面油，形成不粘涂层30，优选地，不粘涂层30的厚度为20μm～35μm，既能保证不粘涂层30的使用寿命，又能避免不粘涂层30厚度过大导致的锅具成本升高的问题。
实施例二：
如图4所示，锅具的制备方法包括：
步骤S200，对锅本体10的内壁面进行脱脂除油处理；
步骤S202，对锅本体10的内壁面进行喷砂处理；
步骤S204，对锅本体10的内壁面进行预热处理，其中，预热处理的处理温度为150℃～200℃，处理时长为2min～3min；
步骤S206，采用等离子喷涂的方法将包括三氧化二铬和氧化镁的混合物喷涂在锅本体10的内壁面上，以在锅本体10上制备中间层20；
步骤S208，对中间层20进行脱脂处理；
步骤S210，对中间层20进行烘干处理，其中，烘干温度为100℃～200℃；
步骤S212，在中间层20的层面上制备不粘涂层30。
上述实施例中，优选地，在喷砂处理前，对锅本体10的内壁面进行脱脂除油处理，去除内壁面的油污等杂质，提高内壁面的清洁度。对锅本体10的内壁面进行喷砂处理，使锅本体10的内壁面上形成凹凸不平的结构，这样能够增加中间层20与锅本体10之间的接触面积，进而增加中间层20与锅本体10之间的结合力，从而进一步降低了不粘涂层脱落的概率；优选地，喷砂处理后，采用气流将喷砂处理后的锅本体10的内壁面附着的细微沙砾吹干净，保证锅本体10的内壁面的洁净，以便于中间层20的附着。
优选地，喷砂处理后，锅本体10的内壁面的粗糙度为60μm～80μm。
锅本体10的内壁面的粗糙度不小于60μm，能够避免粗糙度过小而起不到提高中间层20与锅本体10之间的结合力的作用；设置粗糙度不大于80μm，能够避免粗糙度过大导致锅本体10强度严重降低的情况发生。
优选的，对锅本体10的内壁面进行预热处理，能够降低在等离子体热喷涂过程(制备中间层20的过程)中产生的热应力，提高中间层20与锅本体10的内壁面的结合力。
当然，本领域的技术人员应当理解，喷砂处理后锅本体10的内壁面的粗糙度、锅本体10的预热温度、预热时长不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
在实施例二中，除步骤S206、S212外，可以省略其它一个或多个步骤，得到其它的实施例。
在本发明的一个具体实施例中，锅具的制备方法包括以下步骤：
对锅本体10进行脱油脱脂处理；
采用细微铁砂颗粒对锅本体10待喷涂表面(内壁面)进行喷砂处理，使得待喷涂表面形成一定粗糙度的表面(Ra为70～80μm)，打砂后的表面随后用高压气流将其表面残留的细微粉末颗粒吹干净；
使用氧-乙炔火焰对待喷涂表面进行预热处理，预热的温度约为150℃～200℃，预热时间为2～3min；
采用超音速等离子体电弧喷涂技术在待喷涂区制备中间层20，喷涂材料为质量分数为80％的纳米Cr2O3和质量分数为20％的MgO均匀混合的混合粉末，二者的平均粒径均为10～20μm，获得的中间层20厚为30～40μm。其中，等离子喷涂的主要工艺参数为：喷涂电流600A，喷涂电压120V，氩气流量5～6m3/h，氮气流量1.6～2m3/h，氢气流量1～1.5m3/h，送粉速率为2～2.5kg/h，喷涂距离100mm～120mm；
对中间层20的表面再次进行脱油脱脂并清洗处理后，经过低温(100℃～150℃)鼓风干燥烘进行烘干处理；
在中间层20的表面再喷涂烧结由底油和面油构成，且总厚度约20～30μm的水性氟树脂涂料，制成不粘涂层30。
综上所述，本发明实施例提供的锅具及其制备方法，采用等离子喷涂技术将Cr2O3和MgO的混合粉末喷涂在锅本体10的内壁面上，形成纳米氧化物耐磨中间层20，该中间层20的表面具有一定的粗糙度，保证不粘涂层30具有良好的结合力，且该中间层20内部结构致密，具有很低的孔隙率，且Cr2O3和MgO两种氧化物具有较高的硬度、优良的耐磨损和耐腐蚀性能，可显著降低了整个不粘涂层30的在压应力作用下的变形量，使得不粘涂层30不容易出现由长期应力应变导致的疲劳损伤和脱落，降低不粘涂层30的疲劳损伤程度，明显提升整个不粘涂层30的使用寿命。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锅具，其特征在于，包括：
锅本体；
中间层，附设在所述锅本体的内壁面上，所述中间层的成分包括三氧化二铬和氧化镁；和
不粘涂层，附设在所述中间层的层面上；
所述中间层的厚度为20μm～70μm；
在制备所述中间层的混合物中，所述三氧化二铬的质量分数为70％～90％；
所述氧化镁的质量分数为30％～10％；
其中，采用等离子喷涂的方法将包括所述三氧化二铬和所述氧化镁的所述混合物喷涂在所述锅本体的内壁面上，以在所述锅本体上制备所述中间层。
2.一种锅具的制备方法，用于制备如权利要求1所述的锅具，其特征在于，包括：
采用等离子喷涂的方法将包括三氧化二铬和氧化镁的混合物喷涂在锅本体的内壁面上，以在所述锅本体上制备中间层；
在所述中间层的层面上制备不粘涂层；
在制备所述中间层之前，对所述锅本体的内壁面进行喷砂处理；
喷砂处理后，所述锅本体的内壁面的粗糙度为60μm～80μm；
在所述混合物中，所述三氧化二铬的质量分数为70％～90％；
所述氧化镁的质量分数为30％～10％。
3.根据权利要求2所述的锅具的制备方法，其特征在于，
所述三氧化二铬的平均粒径为10μm～40μm；所述氧化镁的平均粒径为10μm～40μm。
4.根据权利要求2所述的锅具的制备方法，其特征在于，在喷砂处理后，制备所述中间层之前，还包括：
对所述锅本体的内壁面进行预热处理，其中，所述预热处理的处理温度为150℃～200℃，处理时长为2min～3min。
5.根据权利要求2或3所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述中间层的层面上制备不粘涂层具体包括：在所述中间层的层面上喷涂氟树脂涂料，形成所述不粘涂层。
6.根据权利要求5所述的锅具的制备方法，其特征在于，在所述中间层的层面上喷涂氟树脂涂料，形成所述不粘涂层之前，还包括：
对所述中间层进行脱脂处理；
对脱脂处理后的所述中间层进行烘干处理，其中，烘干温度为100℃～200℃。
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