一种不粘锅涂层及其制备方法.pdf

本发明提供了一种不粘锅涂层及其制备方法，涂层包括有Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金，所述准晶合金的成分(原子百分比)是：70～90％Al，1～15％Cu，5～15％Fe，5～15％Cr，其余为B(也可以不含B)以及不可避免的杂质。具体步骤如下：1)采用喷雾装置，在900℃～1100℃下将合金原料熔融，制备成合金粉体；2)采用等离子喷涂设备将上述合金涂层喷涂在锅基体上，主气流量为65L/min，次气流量为20～30L/min，弧电流为550～590A，弧电压为45～60V，送粉量为10～15g/min，涂层厚度控制在100～200微米左右。本发明具有在烹饪温度下化学性质稳定、硬度较大、价格比特富龙或者有机硅低、表面摩擦系数低等优点。

1、  一种不粘锅涂层，其特征在于：其包括有Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金，所述Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金的成分(原子百分比)是：70～90％Al，1～15％Cu，5～15％Fe，5～15％Cr，其余为B(也可以不含B)以及不可避免的杂质。

2、  一种如权利要求1所述不粘锅涂层的制备方法，其特征在于其具体步骤如下：
1)采用喷雾装置，在900℃～1100℃下将合金原料熔融，制备成合金粉体；
2)采用等离子喷涂设备将上述合金涂层喷涂在锅基体上，主气流量为65L/min，次气流量为20～30L/min，弧电流为550～590A，弧电压为45～60V，送粉量为10～15g/min，涂层厚度控制在100～200微米左右。

一种不粘锅涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及炊具，尤其涉及一种不含有机涂层(如聚四氟乙烯或有机硅)的不粘锅涂层的制备。
背景技术
长期以来人们一直使用传统的金属锅(铸铁、不锈钢、铝以及铝合金)烹饪食品，但是在烹饪过程中时常发生食物粘锅现象。这不仅破坏了食物外形，而且粘锅的食物容易发生焦糊，甚至产生有害物质，影响人体健康。此外也增加了炊具洗刷难度，给烹饪带来不便。现有不粘锅解决问题的方式是在传统的金属锅内表面涂覆一层聚四氟乙烯(Teflon)防粘涂层，其原理是利用聚四氟乙烯涂层具有极低的表面能特性。
现有市售不粘锅的确能满足人们烹饪过程中不发生食物粘锅的要求，不过它也存在许多缺陷。首先是聚四氟乙烯涂层的强度较差，容易脱落和损坏，而且烹饪过程中会发生软化，只能用木铲，也不能烹饪较硬的食物。同时这种不粘锅也不宜烹饪酸性食物，否则会影响不粘锅的使用寿命。此外聚四氟乙烯涂层的使用温度一般不能超过250℃，人们在使用时难以严格控制，容易因干烧而损坏。对于聚四氟乙烯涂层不粘锅在使用过程中对人体健康是否存在危害也一直存在争议，不断引发争端。
准晶材料是一种具有低表面能特性的材料，同时还具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性，这使得准晶材料可以替代聚四氟乙烯用于制作不粘锅。尤其是Al-Cu-Fe系准晶合金，其表面能介于不锈钢和聚四氟乙烯之间，比聚四氟乙烯略大25％左右，加上以Cr为主的合金元素后，耐腐蚀性能进一步提高，可以用于替代聚四氟乙烯用于制作不粘锅。
发明内容
本发明采用Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金，替代现有不粘锅中使用的有机涂层(如聚四氟乙烯或有机硅)，从而改进目前市售不粘锅存在的上述缺陷。
本发明所述的Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金的成分(原子百分比)是：70～90％Al，1～15％Cu，5～15％Fe，5～15％Cr，其余为B(也可以不含B)以及不可避免的杂质。
本发明采用低压等离子喷涂的方法来制备Al-Cu-Fe-Cr-B准晶合金涂层。其制备工艺为：首先采用熔融喷雾法制备出粒度300～350目的合金粉末，再采用等离子喷涂设备将上述合金涂层喷涂在铝合金锅基体上。喷涂参数如下：主气流量为65L/min，次气流量为20～30L/min，弧电流为550～590A，弧电压为45～60V，送粉量为10～15g/min。喷涂时铝合金锅基体预热至500℃左右，涂层厚度控制在100～200微米左右。
与其他有机涂层不粘锅相比，本发明具有以下优点：(1)准晶合金涂层在烹饪温度下化学性质稳定，不会产生有害物质。(2)准晶合金涂层硬度较大，可以避免铲或勺对不粘锅表面涂层的损坏。(3)金属合金涂层的价格比特富龙或者有机硅低，制备的不粘锅成本较低。(4)准晶涂层表面摩擦系数低，机械性能由于有机涂层，不粘锅的使用寿命长。
附图说明
图1是本发明实施例1中制得的准晶合金粉末的X射线衍射图。
具体实施方式
本发明的具体步骤如下：
1)再用喷雾装置，在1050℃下将合金原料熔融，制备成合金粉体。
2)采用等离子喷涂设备将上述合金涂层喷涂在铝合金锅基体上，主气流量为65L/min，次气流量为20～30L/min，弧电流为550～590A，弧电压为45～60V，送粉量为10～15g/min。喷涂时铝合金锅基体预热至500℃左右。
实施例1
将铝、铁、铜、铬和硼按照原子比71∶9.9∶8.5∶10.5∶0.1的比例用喷雾装置在1050℃下制备成合金粉体。采用等离子喷涂设备将上述合金涂层喷涂在铝合金锅基体上，主要参数为：主气流量为65L/min，次气流量为25L/min，弧电流为565A，弧电压为49V，送粉量为11.5g/min。喷涂时铝合金锅基体预热至500℃左右。图1是表明该比例下制得的合金粉末主要为准晶相。