本发明涉及锅具的,尤其涉及一种冷喷涂锅具及其制作方法。
背景技术:
1、电磁加热锅具是一种利用电磁感应原理,通过电磁线圈在平底锅底部产生磁场,将电能转化为热能,实现烹饪的锅具;其具有加热快、火力强大、更省电等优点。通常在电磁加热锅具的底部涂覆导磁层,通过响应电磁炉的高频磁场,并将能量传递到锅具内,从而实现锅具加热的目的。
2、传统电磁加热锅具的导磁层采用热喷涂方式得到,其存在沉积温度高、沉积效率低、孔隙率高等问题。冷喷涂工艺与设备的大力发展使冷喷涂作为一种快速固态成形工艺,在金属增材制造和航空航天等关键零部件的损伤修复中得到应用。传统的热喷涂相比,冷喷涂具有沉积温度低、沉积效率高、孔隙率低,以及粉末在沉积过程中不易发生氧化、分解、相变和纳米结构材料的晶粒长大等问题,使得制作高质量涂层成为可能。
3、然而,尽管冷喷涂工艺得到越来越多的重视和关注,但在锅具制作领域的应用仍处于初步探索阶段,尚未得到大规模推广应用,其工艺技术仍存在较大的改进空间,以制作得到高性能的电磁加热锅具。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术的不足之处,本发明一方面提供了一种冷喷涂锅具的制作方法,以解决现有锅具导磁导热涂层和不粘涂层制作过程中无法兼顾高效沉积,并得到厚实、高结合力,高致密、高强及高韧性等性能问题,以满足锅具在长期高温条件下的高效电磁加热、导热和不粘性能等使用要求。
2、为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:
3、一种冷喷涂锅具的制作方法,所述制作方法包括以下步骤:
4、s1:提供经前处理后的铝基锅体;所述前处理包括但不限于除油、喷砂、清洗等处理方式;
5、s2:将包括至少部分非晶态的金属合金的复合粉末通过磁场辅助冷喷涂的方式喷涂在步骤s1得到的铝基锅体内表面上,得到导磁导热底层;所述导磁导热底层的厚度为1~1.5mm;
6、s3:在步骤s2得到的导磁导热底层上先丝网印刷一层油墨图案,然后依次进行酸洗和碱洗处理;
7、s4:在步骤s3处理后的导磁导热底层上进行氟硅树脂修饰处理,然后通过真空冷喷涂的方式喷涂不粘涂层材料,退火处理后得到所述冷喷涂锅具。
8、作为优选的技术方案,所述金属合金的制作方法:先称取由铁粉、钴粉、硅粉和硼粉组成的原料,所述铁粉、钴粉、硅粉和硼粉为50:30:15:5,然后在氩气的保护下通过电弧熔炼的方法进行合金的冶炼,再以每分钟110±10℃的冷却速度急速冷却,最后通过雾化法后得到所述金属合金。本申请通过急速冷却方式,高温下液态时各原子的无序状态,被迅速“冻结”而形成无定形的固体,得到金属铁和钴与非金属硅和硼组成的非晶态金属合金。该金属合金的添加不仅使得涂层兼具高强度和优异韧性的特点,同时由于其电阻率比一般金属晶体高,可以大大减少涡流损失,具有低损耗和高磁导的磁学特性,有效提高复合粉末在铝基锅体表面的沉积效率,得到厚实、高致密和高性能的导磁导热涂层。
9、作为优选的技术方案,所述复合粉末还包括液态金属、铜、铬、铁或铁基合金。进一步的,本申请通过液态金属、铜和铬的复配,不仅提高了复合粉末中的金属原料在室温冷喷涂过程中的沉积速度和沉积效率,而且得到稳定、致密的铁基导磁导热涂层,进而提高了本申请锅具的导磁导热性能。
10、作为优选的技术方案,所述磁场辅助冷喷涂的磁感应强度为1.0~1.5t,采用永磁体的矫顽力为500~1000ka/m;冷喷涂的工作气压为1.5~2.5mpa,喷涂温度为室温,送粉率300~500g/min,喷涂距离为10~30mm。本申请通过磁场辅助冷喷涂的方式,一方面可加速复合粉末中的磁性原子加速向铝基锅体的表面运动,提高了沉积效率;而且有效控制磁性原子的分散度,使得复合粉末聚焦沉积在铝基锅体表面,得到厚实、高致密和高性能的导磁导热涂层。
11、作为优选的技术方案,所述油墨由42~47份水溶性丙烯酸树脂、0.5~1份单乙醇胺、0.5~1份聚乙烯蜡、1~2份甘油、50~90份颜料和40~60份去离子水组成。
12、本发明的导磁导热涂层经过丝网印刷图案后,在锅体内表面会形成油墨覆盖层和无油墨覆盖层,无油墨覆盖的导磁导热涂层中的部分表面金属被酸洗液腐蚀,由此形成具有凹凸网络图案结构的导磁导热涂层;再使用碱洗液清洗掉导磁导热涂层上的油墨,以使整个铝基锅体内表面无油墨覆盖,进而便于步骤s4氟硅树脂修饰处理。
13、作为优选的技术方案,所述酸洗处理采用由氢氟酸、过氧化氢、柠檬酸、单宁酸和去离子水组成;所述碱洗处理采用硝酸铈铵和氢氧化钠溶液复配而成。
14、作为优选的技术方案,所述真空冷喷涂的喷涂温度为320~350℃,送粉率300~500g/min,喷涂距离为20~50mm。本发明在特定的喷涂温度范围内,针对一定粒径的不粘涂层材料进行真空冷喷涂,实现了超细二氧化钛粉末和氧化铝粉末的高效沉积和高致密性,而且由于粒子经历严重的塑性变形和动态破碎,增加了破裂颗粒间的较强结合力,进而保证了本申请铝基锅体的长期高温条件下的稳定不粘性能。
15、作为优选的技术方案,所述不粘涂层材料由粒径为20~50μm的ptfe树脂粉末、粒径为0.5~1μm的二氧化钛粉末和粒径为0.1~0.5μm的氧化铝粉末组成。
16、作为优选的技术方案,所述退火处理的处理温度为200~250℃。本申请进一步通过退火处理,降低了锅具表面涂层的微应变,从而进一步提高本申请冷喷涂锅具的导磁导热性能和耐高温使用性能。
17、本发明的另外一方面是提供一种冷喷涂锅具,所述锅具采用如上述冷喷涂锅具的制作方法制作得到。
18、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
19、本申请冷喷涂锅具的制作方法,将非晶态的金属合金与液态金属、铜、铬、铁或铁基合金复配,通过磁场辅助冷喷涂的方式喷涂,得到厚实、致密的导磁导热底层;然后通过丝网印刷油墨图案,并进行酸洗和碱洗处理后进行氟硅树脂修饰处理,最后利用真空冷喷涂的方式喷涂不粘涂层,退火处理后得到厚实、高结合力,高致密、高强及高韧性的冷喷涂锅具,可满足电磁加热锅具在长期高温条件下的高效电磁加热、导热和不粘性能等使用要求。
1.一种冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述制作方法包括以下步骤:
2.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述金属合金的制作方法:先称取由铁粉、钴粉、硅粉和硼粉组成的原料,然后在氩气的保护下通过电弧熔炼的方法进行合金的冶炼,再以每分钟110±10℃的冷却速度急速冷却,最后通过雾化法后得到所述金属合金。
3.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述复合粉末还包括液态金属、铜、铬、铁或铁基合金。
4.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述磁场辅助冷喷涂的磁感应强度为1.0~1.5t,采用永磁体的矫顽力为500~1000ka/m;冷喷涂的工作气压为1.5~2.5mpa,喷涂温度为室温,送粉率300~500g/min,喷涂距离为10~30mm。
5.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述油墨由42~47份水溶性丙烯酸树脂、0.5~1份单乙醇胺、0.5~1份聚乙烯蜡、1~2份甘油、50~90份颜料和40~60份去离子水组成。
6.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述酸洗处理采用由氢氟酸、过氧化氢、柠檬酸、单宁酸和去离子水组成;所述碱洗处理采用硝酸铈铵和氢氧化钠溶液复配而成。
7.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述真空冷喷涂的喷涂温度为320~350℃,送粉率300~500g/min,喷涂距离为20~50mm。
8.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述不粘涂层材料由粒径为20~50μm的ptfe树脂粉末、粒径为0.5~1μm的二氧化钛粉末和粒径为0.1~0.5μm的氧化铝粉末组成。
9.如权利要求1所述冷喷涂锅具的制作方法,其特征在于,所述退火处理的处理温度为200~250℃。
10.一种冷喷涂锅具,其特征在于,所述锅具采用如权利要求1~9任一项所述冷喷涂锅具的制作方法制作得到。
