阅读说明：本技术 耐磨不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备 (Wear-resistant non-stick coating, preparation method thereof, pot and cooking equipment ) 是由 万鹏 曹达华 阳颖飞 王�琦 蒋坤朋 于 2018-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电热电器技术领域,公开了一种耐磨不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备,该制备方法包括：(1)通过微弧氧化在基体的表面原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层,所述多孔结构的孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸；(2)将有机树脂涂覆在所述陶瓷膜层的表面上,使得所述陶瓷膜层表面的多孔结构的孔被所述有机树脂填充,固化；(3)对所述陶瓷膜层表面进行抛光以去除多孔结构以外区域的有机树脂。该方法得到的涂层兼具不粘性和耐磨性,同时避免了现有技术中由于采用喷涂油性陶瓷涂料施工对环境造成污染。(The invention relates to the technical field of electric heating appliances, and discloses a wear-resistant non-stick coating, a preparation method thereof, a cooker and cooking equipment, wherein the preparation method comprises the following steps: (1) generating a ceramic film layer with a porous structure on the surface in situ on the surface of the substrate through micro-arc oxidation, wherein the opening size of the pores of the porous structure is smaller than the internal size of the pores; (2) coating organic resin on the surface of the ceramic membrane layer, so that the pores of the porous structure on the surface of the ceramic membrane layer are filled with the organic resin, and curing; (3) and polishing the surface of the ceramic membrane layer to remove the organic resin in the area outside the porous structure. The coating obtained by the method has non-adhesiveness and wear resistance, and simultaneously avoids the pollution to the environment caused by the construction of spraying the oily ceramic coating in the prior art.)

耐磨不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备

技术领域

本发明涉及电热电器技术领域，具体涉及一种耐磨不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备。

背景技术

目前，国内外的炊具和内锅为了达到烹饪的不粘性，均在内锅内侧制备不粘涂层。最常用的为有机氟树脂涂层和陶瓷涂层。但这些涂层本身存在一些缺点，如有机氟树脂涂层的硬度较低，耐磨性较差，不耐铁铲和刮擦，容易出现涂层脱落现象；陶瓷不粘涂层的耐候性较差，长期使用不粘性下降，且油性陶瓷涂料施工时会对环境造成污染。因此，市场急需一种兼具不粘性和耐磨性的内锅涂层。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种耐磨不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种耐磨不粘涂层的制备方法，其中，该制备方法包括：

(1)通过微弧氧化在基体的表面原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层，所述多孔结构的孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸；

(2)将有机树脂涂覆在所述陶瓷膜层的表面上，使得所述陶瓷膜层表面的多孔结构的孔被所述有机树脂填充，固化；

(3)对所述陶瓷膜层表面进行抛光以去除多孔结构以外区域的有机树脂。

本发明第二方面提供由上述的制备方法得到的耐磨不粘涂层。

本发明第三方面提供一种锅具，其中，该锅具包括基体和形成在基体上的耐磨不粘涂层，所述耐磨不粘涂层包括在基体上原位生成的表面含有多孔结构的陶瓷膜层，以及填充在所述多孔结构的孔中的有机树脂，所述孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸。

本发明第四方面提供一种煮食设备，其中，该煮食设备包括本发明的锅具。

本发明的耐磨不粘涂层包括表面含有多孔结构的陶瓷膜层和填充在多孔结构的孔中的有机树脂，所述孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸(即上窄下宽)，有机树脂易进入孔中却不易脱出，固化后与陶瓷膜层结合力大，从而使涂层兼具有机树脂的不粘性和陶瓷的耐磨性；并且，陶瓷膜层是通过在基体表面原位生成，避免了现有技术中由于采用喷涂油性陶瓷涂料施工对环境造成污染。

附图说明

图1是本发明的锅具的结构示意图。

附图标记说明

1基体2陶瓷膜层

3孔4有机树脂

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明一方面提供一种耐磨不粘涂层的制备方法，其中，该制备方法包括：

(1)通过微弧氧化在基体的表面原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层，所述多孔结构的孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸；

(2)将有机树脂涂覆在所述陶瓷膜层的表面上，使得所述陶瓷膜层表面的多孔结构的孔被所述有机树脂填充，固化；

(3)对所述陶瓷膜层表面进行抛光以去除多孔结构以外区域的有机树脂。

在本发明中，“多孔结构的孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸”是指多孔结构中绝大部分的孔具有上窄下宽的特点，即孔开口尺寸小于内部尺寸，而并不是说所有的孔均具有上窄下宽的特点，本发明中允许陶瓷膜层的多孔结构中存在少量的开口尺寸大于或等于内部尺寸的孔。

本发明中，将基体作为阳极，不溶性金属材料(例如不锈钢)作为阴极，在微弧氧化条件下进行微弧氧化，可以在基体表面原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层，且所述多孔结构的每个孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸。

本发明中，所述微弧氧化形成的陶瓷膜层的表面的孔的形状具体可以为水滴型、纵向剖面为锥形或纵向剖面为梯形。

本发明中，所述孔的形貌、大小以及陶瓷膜层的厚度可以通过调节微弧氧化条件进行控制，优选地，所述微弧氧化的条件包括：电流密度为0.2-10A/dm³，温度为20-60℃，时间为30-120min。

本发明中，所述微弧氧化过程的电解液优选为弱碱性，优选地，所述电解液中的电解质为碳酸盐、磷酸盐和硅酸盐中的至少一种；进一步优选地，所述电解质的用量使得所述电解液的pH值为8-13。

本发明中，所述基体可以为能够通过微弧氧化原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层，并且所述多孔结构的每个孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸的基体材质，优选地，所述基体为铝、铝合金、钛、钛合金、镁，镁合金、锆和锆合金中的至少一种。

本发明中，所述有机树脂可以为本领域现有的用作涂层材料时具有不粘性的有机树脂，优选地，所述有机树脂为PEEK、PTFE和PFA中的至少一种。

本发明中，步骤(2)中，所述固化的温度没有特别的要求，只要能够将孔中的有机树脂固化即可，通常，所述固化为高温固化，例如，所述固化的温度可以为370～420℃。

本发明中，步骤(3)中，所述抛光可以采用本领域常规的表面抛光方法，只要能够在不破坏孔中的有机树脂的情况下去除多孔结构以外的有机树脂即可，例如，所述抛光可以为机械抛光。在优选情况下，经过抛光之后，所述陶瓷膜层的孔开口与孔中的有机树脂齐平。

本发明第二方面提供了由本发明所述的制备方法得到的耐磨不粘涂层。该耐磨不粘涂层包括表面含有多孔结构的陶瓷膜层和填充在多孔结构的孔中的有机树脂，所述孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸，有机树脂易进入孔中却不易脱出，固化后与陶瓷膜层结合力大，从而使涂层兼具有机树脂的不粘性和陶瓷的耐磨性。

本发明第三方面提供了一种锅具，如图1所示，该锅具包括基体1和形成在基体1上的耐磨不粘涂层，所述耐磨不粘涂层包括在基体1上原位生成的表面含有多孔结构的陶瓷膜层2，以及填充在所述多孔结构的孔3中的有机树脂4，所述孔3的开口尺寸小于孔的内部尺寸。

优选地，所述耐磨不粘涂层为本发明所述耐磨不粘涂层。

本发明中，所述基体1可以为能够原位生成表面具有多孔结构的陶瓷膜层，并且所述多孔结构的每个孔的开口尺寸小于孔的内部尺寸的基体材质，优选地，所述基体1为铝、铝合金、钛、钛合金、镁，镁合金、锆和锆合金中的至少一种。

本发明中，所述基体1的厚度可以为本领域的常规选择，例如，所述基体1的厚度为0.5～5mm。

本发明中，所述有机树脂4可以为本领域现有的用作涂层材料时具有不粘性的有机树脂，优选地，所述有机树脂4为PEEK、PTFE和PFA中的至少一种。

本发明中，为了进一步提高耐磨不粘涂层的耐磨性和不粘性，优选地，所述陶瓷膜层2的厚度为10-50微米。

本发明中，所述孔3的开口尺寸小于孔的内部尺寸，所述孔3的形状具体可以为水滴型、纵向剖面为锥形或纵向剖面为梯形。

为了增大孔中有机树脂与陶瓷膜层之间的结合力以及提高涂层的耐磨性和不粘性，优选地，所述孔3的最大孔径为5-15微米。

本发明第四方面提供一种煮食设备，其中，该煮食设备包括本发明的锅具。

本发明中，优选地，所述煮食设备为炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机、面包机、电饭煲、电压力锅或豆浆机。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

以铝锅基体(，厚度为0.7mm)为阳极，以不锈钢(不锈钢的型号为304不锈钢)为阴极，电解液中的电解质为硅酸钠，电解液的pH为8，在电流密度为5A/dm³、温度为20℃下进行微弧氧化60min，铝基体表面上原位生成表面具有多孔结构的30～40微米陶瓷膜层，多孔结构的孔为水滴型，孔的最大孔径为5-15微米；将有机树脂PFA涂覆在陶瓷膜层的表面上，使得所述陶瓷膜层表面的孔被PFA填充，在400～410℃下固化；通过机械抛光对陶瓷膜层表面进行抛光以去除多孔结构以外区域的有机树脂。即在铝基体上得到耐磨不粘涂层。

对比例1

按照实施例1的方法制备耐磨不粘涂层，不同的是，在基体上形成陶瓷膜层后，不在陶瓷膜层表现涂覆有机树脂，即陶瓷膜层表面的孔中没有填充有机树脂。

对比例2

在实施例1的铝基体表面上直接涂覆有机树脂PFA层，固化。

试验例

1、涂层结合力：根据G9 8642-88测定涂层结合力。结果见表1。

2、涂层耐刮擦性：用洗洁精配制浓度为5重量％的洗涤水，3M(7447C)百洁布，负重2.5kgf，左右摆动单程为1次，每250次更换百洁布，检查每次刮擦后涂层是否脱落或者是否露出基材(以露出≥10条线条为终止试验)，并记录耐磨次数。结果见表1。

3、耐酸、碱、盐：

耐酸：将浓度为5重量％的醋酸溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表2。

耐碱：将浓度为0.5重量％的氢氧化钠溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表2。

耐盐：将浓度为5重量％的氯化钠溶液加入至内锅中直到内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸8小时(每2小时补充水量1次，将液面保持在试验开始时的位置)，80℃保温16小时为一个周期，每周期试验后目视检查涂层表面变化状况，记录涂层出现起泡、凸点等不良现象的周期数，结果见表2。

4、煮饭耐久性：连续煮饭，以完成设定程序记为1次，以内锅涂层出现1个面积大于1mm²的点或者出现11个以上面积小于1mm²的点记为失效。结果见表2。

表1

	结合力(MPa)	平板耐磨次数(次)
			实施例1	50	16000
对比例2	38	7000

表2

	耐酸	耐碱	耐盐	煮饭耐久性
					实施例1	无白化、起泡等现象	无白化、起泡等现象	23周	10000
对比例1	无白化、起泡等现象	无白化、起泡等现象	23周	8000
					对比例2	无白化、起泡等现象	无白化、起泡等现象	20周	7000

通过表1和表2的结果可以看出，采用本发明的制备方法得到的涂层兼具较好的不粘性和耐磨性。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。