本发明涉及一种具有导热防蚀抗磨涂层的铁制炊具及其制备方法，特别是一种外表面具有镍铝复合涂层的导热防蚀抗磨涂层的铁制炊具及其制备方法。 人类古老的炊具有陶器和铁制炊具，近代则大量使用铝制和不锈钢制炊具。由于陶器的脆性和含有铅、镉等对人体有害的元素，从而限制了它的应用。铝制炊具比铁制炊具既质轻又美观，而且导热性能也比铁锅好，又不生锈，各类家庭喜爱使用，但是，铝并不是人体所必需的微量元素，吸收多了就积蓄在人体的肝、脾、肾、甲状腺和脑等部位，当积蓄量达到一定值时，会对消化道吸收磷发生抑制作用，妨碍人体消化吸收，此外，体内铝含量过高，不仅会影响神经系统，使幼儿智力发育迟缓，加速人脑组织老化，而且还会使人衰老的更快（参见《微量元素与人体健康》人民卫生出版社，吴晴斋著）。
不锈钢炊具由于导热性差，烹调时，食物无法均匀受热，常常是一部分食物尚未煮熟，而锅底接触火焰之处的食却已焦糊，不能食用。显然，最有应用前途的仍是铁制炊具，尤其是铁锅。
但由于铁制炊具如铁锅外表面易于生锈剥落，很快蚀穿，从而影响了铁制炊具外观和使用寿命。能否将铝合金良好的导热性和抗锈蚀性能赋于铁制炊具呢？现有技术中，有人将纯铝直接喷涂在铁锅外表面上，虽然锅的导热抗锈蚀性能不错，但铝与铁基炊具的结合力较差，铝涂层易于脱落，影响了使用效果及其使用寿命。
本发明的目的是提供一种外表面具有导热防蚀抗磨涂层的铁制炊具，特别是一种基体外表面与镍铝导热防蚀抗磨涂层具有冶金结合的铁制炊具，如铁锅，既使铁制炊具（如铁锅）在保持其各种优良特性的同时，外表面不再发生锈蚀，导热快，美观并且耐用。本发明还涉及这种具有导热防蚀抗磨涂层炊具的制备方法。
本发明的有导热防蚀抗磨涂层的炊具及其制备方法是这样的，即在铁制炊具的外表面喷砂处理，经过喷砂处理地表面应新鲜，有光泽，具有一定的粗糙度，然后在经喷砂处理的炊具表面用热喷法喷涂镍铝复合丝作导热防蚀抗磨涂层。
图1是本发明的具有导热防蚀抗磨涂层的铁制炊具（铁锅），其中1-炊具（锅）基体，2-镍铝涂层。
图2是图1中的镍铝涂层（2）与铁制炊具基体（1）的结合处的形貌相，它说明涂层（2）与基体（1）是冶金结合。
图3是图1中的镍铝涂层（2）与炊具基体（1）的交界处元素浓度分布曲线图，其中（a）为Fe、Al元素曲线，（b）为Fe、Ni元素曲线。
下面结合附图详细说明根据本发明提出的具有导热防蚀抗磨涂层的铁制炊具，特别是铁锅的细节及其制备方法。
首先在铁制炊具的外表面进行喷砂处理，喷砂工艺采用喷砂枪进行，压缩空气压力为4～6大气压。砂子可采用铁砂、刚玉砂、石英砂等，其目数可在10～150目之间，经过喷砂处理的表面应新鲜、有光泽，具有一定的粗糙度。
然后在经喷砂处理的表面喷涂NL2082丝作导热防蚀抗磨涂层，具体工艺：用上海喷涂机械厂出的SQP-1型喷枪，喷涂时氧、乙炔气体流量为0.7～0.8立方米/小时，空气压力4～6大气压，喷涂距离150～200毫米，进丝速度为每分钟650～750毫米。喷涂材料NLS2082是镍铝复合喷涂丝（是由北京有色金属研究总院提供的）。涂层厚度为0.15～1.5毫米。若使用Metco公司（美）的12E枪，可按厂家提供的参数进行喷涂。
最后经粗磨、精抛光两步工序便制出具有导热防蚀抗磨涂层的成品炊具（锅）。
由于镍铝复合喷涂丝（2082丝）在喷涂瞬间镍铝发生反应，形成Ni3Al和NiAl化合物，同时放出大量反应热，正是这种热能使NiAl涂层（2）与铁（锅）炊具基体（1）相熔合，形成牢固的冶金结合，经过电镜测定，并从图2和图3可以看出镍铝涂层（2）与炊具基体（1）结合良好，因为镍铝底层（2）中的一些镍铝元素已扩散入铁基体（1）上，与铁基体形成了牢固的冶金结合。
本发明方法中使用的镍铝复合喷涂丝是用镍、铝粉与铝管复合制成的喷涂用丝材，丝材化学成份：铝17-27%（重），镍余量，对于镍铝喷涂丝，喷涂距离约在150-200毫米之间，另外，射流与被喷涂表面的夹角，即喷涂角应大于45°，以75～90°为好，当喷涂角度小45°时，由于“遮蔽效应”使涂层强度下降，孔隙率增加，所以在喷涂时应掌握好喷涂角度。
采用本发明的上述喷涂工艺，镍铝复合喷涂丝的涂层与铁锅基体可形成良好的结合，涂层与基体的结合状况见图2，并用电子探针测定了喷涂试片横断面外缘涂层（2）与基体（1）交界处元素浓度分布曲线（见图3），实验结果表明，扩散层厚度为10μ以上（实验设备型号JCXA-50A电子探针，加速电压25千伏）。铁制炊具外表面上镍铝复合涂层性能见表1。
表1.涂层性能
比较项目 实验条件 NLS2082丝涂层
外观 暗灰
组成相 NiAl，Ni3Al
密度（克/厘米） 5.7～6.13
表面洛氏硬度 涂层0.3mm厚 36.0～39.0
显微硬度 涂层厚度0.15mm
负荷0.05公斤 405.5
弯曲试验 铁基体厚度为1～ 涂层弯曲处无脱落
1.5mm，涂层厚度 掉块，无贯穿裂纹
0.1～0.15mm，弯曲
角度为90°，弯曲
半径R＝5
杯突试验 基体为铁涂层厚度 10.1mm时基体金属
为0.2mm 裂时，涂层才出现
裂纹
金相分析 涂层厚度0.25～ 孔隙与氧化物均在
0.3mm 允许合格范围内
结合强度（公斤 涂层0.4～0.5mm厚 2.93～3.52
/平方毫米）
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1
取市售熟铁锅一个，直径350mm，外表面经喷砂处理后，喷涂NLS2082丝。
具体步骤：1.在铁锅外表面喷砂，用16目棕刚玉砂，空气压力为5个大气压;
2.喷涂NLS2082，丝材成分为Al20-24%，Ni余量，直径为Φ3.17毫米。
用Metco 12E喷枪，喷嘴1/8寸喷枪点火压力：氧气2.41巴，乙炔1.03巴，压缩空气4.83巴。喷涂时流量表读数：氧气44格，乙炔39格，压缩空气52格，涂层厚度0.2毫米。
最后锅体内表面粗磨、精抛光两步，便制得成品锅。
实施例2
除第二步喷涂NLS2082丝用上海喷涂机械厂的SQP-1型喷枪外，其余工艺步骤及工艺参数同例1。
使用SQP-1型喷枪喷涂2082丝的工艺条件是喷涂时氧、乙炔气体流量为0.7-0.8立方米/小时，空气压力4-6大气压，喷涂距离为150-200毫米，喷涂材料：NLS2082丝，喷涂角75～90°，涂层厚度为0.5毫米。
实践证明，铁锅（1）外表面喷涂镍铝金属涂层（2）后，铁锅导热性更好，热分布均匀，因无锈蚀发生，所以锅体外观漂亮，样锅已试用40个月，涂层完好，无剥落掉块。
喷涂有镍铝涂层与未喷镍铝涂层的炊具使用效果见表2（烙饼）和表3（烧油）。
表2
品名/时间 第一次翻面 第二次翻面 第三次翻面 测试用品名称
1分钟 1分45秒 2分27秒 重量及条件
喷涂镍铝 呈金黄色 呈金黄色 呈金黄色熟 熔家常饼，250
金的铸铁铛 透有10%的 克水面底油10
糊状块 （煤气管道）煤
气灶中火30秒
时下锅
未喷涂镍铝 呈微金黄 呈金黄色 呈金黄色
合金的铸铁 色有粘锅 中心区有 熟透有20% 同上
铛 现象 少许糊状 左右的糊
块 块
喷涂镍铝合 呈金黄色 呈金黄色 呈金黄色
金的熟铁铛 熟透有20% 同上
左右的糊
状块
未喷涂镍铝 呈金黄色 呈金黄色 呈金黄色
合金的熟铁 有粘锅现 中心区有 熟透有近 同上
铛 象 少许糊状 30%的糊
状块
表3
品名 时间和温度 80℃／分钟 100℃／分钟以上 测试用品、重量
及条件
喷涂镍铝合金的铸 1分07秒 1分28秒 食用花生油：500
铁锅 克（煤气管道）煤
气灶，开关扭开
到极限
未喷涂镍铝合金的 1分29秒 1分47秒 同上
铸铁锅
喷涂镍合金的 57秒 1分07秒 同上
熟铁锅
未喷涂镍铝金的 1分01秒 1分19秒 同上
熟铁锅