不粘涂层和具有该不粘涂层的不粘锅发明专利

专利名称：不粘涂层和具有该不粘涂层的不粘锅

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201811299756.5

专利申请（专利权）人：佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司
权利人地址：广东省佛山市顺德区北滘镇三乐东路19号

专利发明（设计）人：曹达华, 陈炜杰, 万鹏, 黄宇华

专利摘要：本发明公开不粘涂层和具有该不粘涂层的不粘锅，其中，不粘涂层包括：准晶材料和基体，准晶材料掺杂在所述基体内。由此该不粘涂层具有良好不粘性、耐刮性和耐腐蚀性。

主权利要求：不粘涂层和具有该不粘涂层的不粘锅
技术领域
[0001] 本发明属于生活电器材料开发领域，具体而言，本发明涉及不粘涂层和具有该不粘涂层的锅体。
背景技术
[0002] 不粘涂层包括PTFE涂层、PFA涂层、陶瓷涂层等各种不粘涂层，PTFE和PFA涂层等有机涂层因具有优异的化学热稳定性、自润滑(不粘)性能，而在炊具、饭煲内胆表面得到了广泛的应用，然而PTFE和PFA等有机涂层的致命弱点就是硬度不高、附着力低，非常容易被硬物刮擦而导致涂层划伤，从而裸露出铝质基材，妨害用户的身体健康。陶瓷涂层容易水解，从而导致不粘性往往随着使用次数的增多而降低。
[0003] 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AI‑Cu‑Fe系准晶含金，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及Ti等合金元素后，耐腐蚀性能进一步提高，但准晶材料成本高，将准晶材料制成粉末，并将粉末和不粘涂料(氟树脂，PEEK或者陶瓷不粘涂料)进行混合，可进一步提升不粘涂层的硬度及耐蚀性能，从而提升不粘涂层的寿命。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有良好耐刮性、耐腐蚀性的不粘涂层和具有该不粘涂层的不粘锅。
[0005] 根据本发明的一个方面，本发明提出了一种不粘涂层，根据本发明的实施例，该不粘涂层包括：准晶材料和基体，所述准晶材料掺杂在所述基体内。
[0006] 由此，本发明上述实施例的不粘涂层通过在现有的不粘涂层中掺杂准晶材料获得，由于准晶材料表面能低，本身具有良好的不粘性，因此掺杂准晶材料首先不会影响现有不粘涂层的不粘性能。另外，由于准晶材料具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性，因此，在现有的不粘涂层中添加部分的准晶材料形成不粘涂层可以显著提高不粘涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，进而提高不粘涂层的耐刮擦性能，在长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗的情况下，也不会导致不粘涂层破坏和脱落，进而可显著提高不粘涂层综合性能。因此，本发明上述实施例的不粘涂层由于掺杂了准晶材料可以大幅提升了耐刮性及耐腐蚀性。
[0007] 另外，根据本发明上述实施例的不粘涂层还可以具有如下附加的技术特征：
[0008] 在本发明的一些实施例中，所述基体由氟树脂、陶瓷、聚醚醚酮、可溶性聚四氟乙烯中的至少一种形成。
[0009] 在本发明的一些实施例中，所述准晶材料中的晶粒为二十面体或三十二面体结构。
[0010] 在本发明的一些实施例中，所述基体内掺杂有0.5‑99重量％的所述准晶材料，优选掺杂有1‑50重量％的所述准晶材料。
[0011] 在本发明的一些实施例中，所述基体内掺杂有1‑50重量％的所述准晶材料。
[0012] 在本发明的一些实施例中，所述准晶材料以准晶粉末的形式加入。
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述准晶粉末中至少99重量％的粉末粒径在1‑30μm范围内。
[0014] 在本发明的一些实施例中，所述准晶粉末中粒径为15‑30μm准晶粉末占20‑50重量％。
[0015] 在本发明的一些实施例中，所述基体的表面具有由所述准晶颗粒形成的凹凸结构。
[0016] 在本发明的一些实施例中，所述凹凸结构是由准晶颗粒之间的间隙形成的，并且在基体上表面形成微纳米级的空气层。
[0017] 在本发明的一些实施例中，所述不粘涂层表面的粗糙度小于2微米。
[0018] 在本发明的一些实施例中，所述不粘涂层的厚度为10‑500微米。
[0019] 在本发明的一些实施例中，形成所述准晶粉末的原材料包括铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。在本发明的一些实施例中，所述准晶粉末中含有原子百分比分别为50‑70％的铝，15‑25％的铜、5‑15％的铁和总和为5‑15％的铬和钛。

[0020] 根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种不粘锅，该不粘锅包括：
[0021] 锅体；
[0022] 不粘涂层，所述不粘涂层形成在所述锅体的内表面，所述不粘涂层为前面实施例所述的不粘涂层。
[0023] 由此，具有上述不粘涂层的不粘锅具有良好的不粘性、耐磨性、和耐腐蚀性。即便长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗，也不会造成不粘涂层破坏和脱落，进而可显著提高不粘锅的综合性能。
[0024] 在本发明的一些实施例中，所述锅体的材料可以为金属、多层金属复合板、陶瓷及玻璃至少一种。
[0025] 在本发明的一些实施例中，所述不粘涂层以均匀厚度的形成在锅体的内表面。
[0026] 在本发明的一些实施例中，所述不粘涂层的厚度沿锅体的底部向顶部的方向逐渐变薄。
附图说明
[0027] 图1是根据本发明一个实施例的不粘涂层的结构示意图。
[0028] 图2是根据本发明另一个实施例的不粘涂层的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030] 根据本发明的一个方面，本发明提出了一种不粘涂层，根据本发明的实施例，如图1所示，该不粘涂层包括：准晶材料10和基体(基层)20，所述准晶材料10掺杂在所述基体(基层)20内。

[0031] 由此，本发明上述实施例的不粘涂层通过在现有的不粘涂层中掺杂准晶材料获得，由于准晶材料表面能低，本身具有良好的不粘性，因此掺杂准晶材料首先不会影响现有不粘涂层的不粘性能。另外，由于准晶材料具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性，因此，在现有的不粘涂层中添加部分的准晶材料形成不粘涂层可以显著提高不粘涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，进而提高不粘涂层的耐刮擦性能，在长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗的情况下，也不会导致不粘涂层破坏和脱落，进而可显著提高不粘涂层综合性能。因此，本发明上述实施例的不粘涂层由于掺杂了准晶材料可以大幅提升了耐刮性及耐腐蚀性，并且基体材料能够填充在准晶材料形成的间隙中，从而能够降低不粘涂层的脆性。
[0032] 根据本发明的具体实施例，不粘涂层中的基体(基层)可以为任何现有的不粘涂层，具体地，基体(基层)可以由氟树脂、陶瓷、聚醚醚酮、可溶性聚四氟乙烯中的至少一种形成。由此可以显著提高基体的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
[0033] 根据本发明的具体实施例，所述准晶具有5次旋转对称或十次旋转对称特征。由此，准晶具备上述特殊的准周期排列，准晶的晶粒无法排满整个空间，利用上述准晶形成的涂层表面具备由晶粒组成的间隙为微米级或微纳米级的凹凸结构，该结构可以起到极佳的疏水作用，不粘效果较佳。
[0034] 根据本发明的具体实施例，所述准晶晶粒形状为多面体结构，由此，由具备多面体结构形成的晶粒无法排满整个空间，进而使得涂层表面具有凹凸结构，以便达到不粘效果。在本发明的一些实施例中，所述准晶晶粒形状为二十面体三十二面体时，具备更加致密的结构，使得准晶具备较高的硬度、耐磨、耐刮擦、耐腐蚀，使用寿命更长，且不粘性能更佳。具备上述结构的准晶具备较大的脆性，正是由于具备二十面体或三十二面体的准晶不能排满整个空间，从而在准晶之间形成间隙，基体材料容易进入到该间隙中，进而能够弥补准晶脆性的不足，且二十面体或三十二面体结构，接近球形结构，则准晶材料在基体材料之间的流动，从而能够使准晶材料均匀的掺杂的基体内，且也更容易基体材料进入到准晶材料中。

[0035] 根据本发明的具体实施例，上述基体(基层)内可以掺杂有0.5‑99重量％的准晶材料。因为准晶材料本身具有良好的不粘性，因此其添加量不受特别限制。但是考虑到成本及喷涂加工的可制造性等，准晶材料的优选添加比例为1‑50重量％，更优选10‑40重量％、20‑40重量％或者、15‑30重量％。由此可以在更少的成本投入的前提下，最大限度地提高不粘涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，即便长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗时，也不会导致不粘涂层破坏和脱落，可赋予锅体持久不粘性。

[0036] 根据本发明的具体实施例，基体(基层)20的表面具有由准晶材料形成的凹凸结构21(见图2)。由此该凹凸结构具有较强的硬度，进而具有良好的耐磨性、耐腐蚀性以及耐刮擦性能。另外，凹凸结构21实际由多个间隔设置的凸起部211形成，由此当食物与凹凸结构
21接触时，会在多个凸起部211之间形成的空隙中会存留一些空气，进而使得在食物与凹凸结构21之间形成空气层，起到空气悬浮的作用，显著提升不粘涂层的不粘性能。

[0037] 实际上，上述不粘涂层表面具有的凹凸结构是发明人巧妙地利用了晶粒无法排满整个空间，进而形成多面体结构，进而可以在有效地且更加方便容易地在不粘涂层的表面形成微纳米级别的凹凸结构，而形成的凹凸结构可以显著提高不粘涂层的不粘性。
[0038] 根据本发明的具体实施例，准晶材料可以以准晶粉末的形式加入。凹凸结构由准晶颗粒形成。而且发明人发现，可以通过控制加入的准晶粉末粒径，从而控制所形成的凹凸结构中个凸起部之间的间隙值，使该间隙值控制在使食物与间隙之间形成空气层，从而提高上述不粘涂层的表面不粘性能。
[0039] 具体的，加入的准晶粉末粒径可以为准晶粉末中至少99重量％的粉末粒径在1‑30μm范围内，更优选地，且准晶粉末中粒径为15‑30μm准晶粉末占20‑50重量％，如25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％。该粒径的准晶粉末在不粘涂层的表面形成的凹凸结构，凸起部之间的间隙尺寸最佳，提高不粘涂层的不粘效果。

[0040] 更具体地，具有上述凹凸结构的不粘涂层表面的粗糙度小于2微米。由此，不粘涂层的表面较为光滑，摩擦系数较低，耐刮擦性能更佳，且不粘性能也较佳。当不粘涂层的表面粗糙度过大时，由于孔隙的毛细作用会使水滴平铺在涂层表面，降低疏水角，导致不粘涂层的不粘性降低。
[0041] 根据本发明的具体示例，上述由准晶颗粒形成的凹凸结构21中，相邻两个凸起部211之间的间隙L可以为0.5‑30微米(见图2)。发明人发现，该间隙不易过大或者过小，若间隙过小，则食物与凹凸结构21之间不易形成空气层，进而不粘效果下降，而若间隙过大，则不粘涂层容易产生裂纹，而且使得不粘涂层的硬度和耐磨性都会大幅下降，导致不粘涂层的耐久性降低。因此，凸起部211之间的间隙最好在0.5‑30微米范围内，由此可以在保证不粘涂层的硬度和耐磨性的基础上，显著提高其不粘性能。

[0042] 另外，根据本发明的另一个具体示例，凸起部211的最高点与最低点的距离H最好为0.5‑30微米(见图2)。由于发明人发现，凸起部211的最高点与最低点的距离以及上述描述的间隙的大小是决定不粘性能的重要参数，而凸起部211的最高点与最低点的距离过大过或者过小，即间隙的深度过深或者过浅，都影响食物与凹凸结构21之间形成的空气层的厚度。例如，若凸起部211的最高点与最低点的距离小于0.5微米，显然空气层过薄，几乎不存在，显然，不粘性能会明显下降；而上述距离若大于30微米，则不也不利于提高不粘性能，而且上述距离也不容易过高。
[0043] 因此，通过在基层内掺入准晶粉末，可以显著提高不粘涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐刮擦性能以及不粘性。将该不粘涂层用于不粘锅，该不粘锅可以在长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗下出现不粘涂层破坏和脱落的现象，进而可以可赋予不粘锅体持久不粘性。
[0044] 根据本发明的具体实施例，不粘涂层的厚度可以为10‑500微米，如10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、100微米、120微米、140微米、160微米、180微米、200微米、220微米、240微米、260微米、280微米、300微米、320微米、350微米、380微米、400微米、420微米、450微米、480微米。

[0045] 根据本发明的具体实施例，上述掺杂的准晶粉末中包含铝、铜、铁，优选可进一步包括铬和钛。含有钛元素的准晶粉末可以进一步降低准晶合金的晶间腐蚀倾向，从而使其耐腐蚀性能进一步提高，因此可以进一步提高不粘涂层的耐腐蚀性。
[0046] 根据本发明的具体实施例，上述掺杂的准晶粉末中包含铝、铁、铜、铬、钛、镍以及锆中的至少两种。发明人发现，含有钛元素的准晶粉末可以进一步降低准晶合金的晶间腐蚀倾向，从而使其耐腐蚀性能进一步提高，因此可以进一步提高不粘涂层的耐腐蚀性。
[0047] 根据本发明的具体实施例，准晶粉末中含有原子百分比分别为50‑70％的铝，15‑25％的铜、5‑15％的铁和总和为5‑15％的铬和钛。由此可以进一步提高准晶粉末中准晶的含量和纯度。并且具有上述各元素成分和配比的准晶粉末具有特殊的5次旋转对称性的衍射斑和十二面体结构。由此可以进一步提高不粘涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性以及不粘性。

[0048] 由此，本发明上述实施例的不粘涂层通过在现有的不粘涂层中掺杂准晶材料获得，由于准晶材料表面能低，本身具有良好的不粘性，因此掺杂准晶材料首先不会影响现有不粘涂层的不粘性能，反而由于准晶的多面体结构，使得其能够在不粘涂层的表面形成凹凸结构，进而还会显著提高不粘效果。另外，由于准晶材料具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性，因此，在现有的不粘涂层中添加部分的准晶材料形成不粘涂层可以显著提高不粘涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，进而提高不粘涂层的耐刮擦性能，在长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗的情况下，也不会导致不粘涂层破坏和脱落，进而可显著提高不粘涂层综合性能。因此，本发明上述实施例的不粘涂层由于掺杂了准晶材料，不仅显著提高现有不粘涂层的不粘性，还大幅提升了耐刮性及耐腐蚀性。
[0049] 根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种不粘锅，根据本发明的具体实施例，该不粘锅包括：锅体和形成在锅体至少一部分内表面上的不粘涂层，该不粘涂层为前面实施例所述的不粘涂层。
[0050] 由于上述不粘涂层的表面具有由准晶颗粒形成的凹凸结构，因此该不粘涂层的表面不仅具有良好内的不粘性能，而且还具有较强的耐刮划性。另外，不粘涂层的内部具有准晶材料，进而使得复合准晶涂层具有硬度大、摩擦系数低、耐磨损和耐腐蚀等特性。因此，具有上述不粘涂层的不粘锅具有良好的不粘性、耐磨性、和耐腐蚀性。即便长期使用铁铲、百洁布等清洁用具清洗，也不会造成不粘涂层破坏和脱落，进而可显著提高不粘锅的综合性能。
[0051] 根据本发明的具体实施例，所述锅体的材料可以为金属、多层金属复合板、陶瓷及玻璃至少一种。由此，该不粘涂层可以适于形成在上述金属、多层金属复合板、陶瓷或者玻璃材质的锅体的至少一部分内表面上，进而显著提高了不粘锅的品种，以满足市场和用户需求。
[0052] 根据本发明的具体实施例，形成在锅体至少一部分内表面上不粘涂层可以以均匀厚度的形成在锅体的内表面，由此可以显著提高不粘性能；也可以在沿锅体的底部向顶部的方向上逐渐变薄，由于不粘锅的锅底部分使用强度和摩擦频率和摩擦强度最大，因此在底部向顶部的方向上形成逐渐变薄的不粘涂层，可以重点提高锅体底部的不粘性能、硬度、耐刮性及耐腐蚀性，以便进一步提高不粘锅的品质。
[0053] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0054] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

专利地区：广东

专利申请日期：2018-11-02

专利公开日期：2023-09-01

专利公告号：CN110754954B