專利名稱：一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法
技術領域：
本發明涉及鋁合金不粘鍋涂層的制備方法。
背景技術：
目前，鋁合金不粘鍋涂層所采用的制備方法分兩種1、鋁合金鍋制品經過噴砂或噴丸后直接噴涂ー層特氟龍或其他不沾涂料；2、將鋁合金鍋制品(也可經過噴砂或噴丸后)進行陽極氧化，然后在氧化后的表面上噴上ー層特氟龍或其他不沾涂料。上述兩種處理方 法均存在以下缺點1、涂層的耐劃擦能力弱，使用鋁合金不沾鍋制品烹飪時，一般不允許使用鐵鏟子；2、涂層的耐熱性差，使用鋁合金不沾鍋制品烹飪吋，鍋體涂層溫度上升較快，一般限制加熱溫度不允許超過280°C ;3、鋁合金不沾鍋制品的使用壽命短；4、保溫效果差。
發明內容
本發明是要解決現有的鋁合金不粘鍋涂層均存在耐劃擦性差、耐熱性差、使用壽命短和保溫效果差的問題，而提出ー種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法。本發明中的ー種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法是通過以下步驟實現的一、配制堿性溶液堿性溶液由氫氧化鉀溶液與硅酸鈉溶液配制而成，其中氫氧化鉀重量、娃酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為(1 2) g: (2^20) g: IL ；ニ、微弧氧化制膜先將步驟一配制成的堿性溶液倒入ー不銹鋼方槽中，然后在此堿性溶液中放置鋁合金鍋制品，采用非対稱正負脈沖電源加載在不銹鋼方槽和鋁合金鍋制品上，通電時間為3(T90min，在鋁合金鍋制品的內、外表面上生成ー層Al2O3膜，其中電源正、負脈沖占空比設定范圍為10°/Γ50%，正向脈沖幅值的設定范圍為400V 700V，負向脈沖幅值的設定范圍為-50V'200V ；三、噴涂不粘涂層從堿性溶液中取出鋁合金鍋制品，用純凈水或去離子水將鋁合金鍋制品清洗干凈，然后烘干；采用噴涂方法在鋁合金鍋制品內表面的Al2O3膜上噴涂ー層特氟龍，控制噴涂厚度在O. 02mnT0. 03mm之間；四、烘干將噴涂后的鋁合金鍋制品置于烘箱中烘烤，烘烤溫度控制在500C 300°C，烘烤時間控制在10mirT60min，然后得到鋁合金不粘鍋涂層。本發明的工作原理通過在鋁合金鍋制品和不銹鋼槽的鋼板之間施加非対稱正負脈沖電源，利用-200疒700V交變脈沖電壓在鋁合金鍋制品表面產生等離子體放電，使鋁合金鍋制品表面吸附的氧氣和堿性溶液存在的含氧基團在電場和瞬時高溫作用下，發生化學反應在鋁合金鍋制品表面牢固地生成附著ー層Al2O3膜，該膜層與鋁合金基體結合強度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗燒蝕。膜層結構為多孔結構，微孔尺度在f 10 μ m的范圍內，微孔及其周圍形貌類似火山ロ形狀井隨機分布，孔隙率在109Γ30%之間。這些微孔吸附不沾涂料特氟龍，使特氟龍牢固地釘扎在Al2O3膜層上，形成Al2O3與特氟龍復合不沾涂層，在實際應用中達到不沾、耐劃擦和耐高溫的效果。本發明的有益效果如下
I、在電場和瞬時高溫作用下，鋁合金鍋制品表面發生化學反應生成一層牢固地附著在鋁合金鍋制品表面的Al2O3膜，該膜層與鋁合金基體結合強度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗燒蝕。2、Al2O3膜層結構為多孔結構，這些微孔吸附不沾涂料特氟龍，使特氟龍牢固地釘扎在Al2O3膜層上，形成Al2O3與特氟龍復合不沾涂層，實際應用中具有不沾、耐劃擦和耐高溫的特點，延長了鋁合金不粘鍋涂層的使用壽命。3、鋁合金鍋制品由于內、外表面上生成ー層Al2O3膜，與現有的鋁合金不粘鍋相比具有良好的保溫效果。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中ー種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法按以下步驟進行一、配制堿性溶液堿性溶液由氫氧化鉀溶液與硅酸鈉溶液配制而成，其中氫氧化鉀重量、娃酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為(1 2) g: (2^20) g: IL ；ニ、微弧氧化制膜先將步驟一配制成的堿性溶液倒入ー不銹鋼方槽中，然后在此堿性溶液中放置鋁合金鍋制品，采用非対稱正負脈沖電源加載在不銹鋼方槽和鋁合金鍋制品上，通電時間為3(T90min，在鋁合金鍋制品的內、外表面上生成ー層Al2O3膜，其中電源正、負脈沖占空比設定范圍為10°/Γ50%，正向脈沖幅值的設定范圍為400V 700V，負向脈沖幅值的設定范圍為-50V'200V ；三、噴涂不粘涂層從堿性溶液中取出鋁合金鍋制品，用純凈水或去離子水將鋁合金鍋制品清洗干凈，然后烘干；采用噴涂方法在鋁合金鍋制品內表面的Al2O3膜上噴涂ー層特氟龍，控制噴涂厚度在O. 02mnT0. 03mm之間；四、烘干將噴涂后的鋁合金鍋制品置于烘箱中烘烤，烘烤溫度控制在500C 300°C，烘烤時間控制在10mirT60min，然后得到鋁合金不粘鍋涂層。本發明的工作原理通過在鋁合金鍋制品和不銹鋼槽的鋼板之間施加非対稱正負脈沖電源，利用-200疒700V交變脈沖電壓在鋁合金鍋制品表面產生等離子體放電，使鋁合金鍋制品表面吸附的氧氣和堿性溶液存在的含氧基團在電場和瞬時高溫作用下，發生化學反應在鋁合金鍋制品表面牢固地生成附著ー層Al2O3膜，該膜層與鋁合金基體結合強度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗燒蝕。膜層結構為多孔結構，微孔尺度在f 10 μ m的范圍內，微孔及其周圍形貌類似火山ロ形狀井隨機分布，孔隙率在109Γ30%之間。這些微孔吸附不沾涂料特氟龍，使特氟龍牢固地釘扎在Al2O3膜層上，形成Al2O3與特氟龍復合不沾涂層，在實際應用中達到不沾、耐劃擦和耐高溫的效果。本發明的有益效果如下
I、在電場和瞬時高溫作用下，鋁合金鍋制品表面發生化學反應生成一層牢固地附著在鋁合金鍋制品表面的Al2O3膜，該膜層與鋁合金基體結合強度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、抗燒蝕。2、Al2O3膜層結構為多孔結構，這些微孔吸附不沾涂料特氟龍，使特氟龍牢固地釘扎在Al2O3膜層上，形成Al2O3與特氟龍復合不沾涂層，實際應用中具有不沾、耐劃擦和耐高溫的特點，延長了鋁合金不粘鍋涂層的使用壽命。3、鋁合金鍋制品由于內、外表面上生成ー層Al2O3膜，與現有的鋁合金不粘鍋相比具有良好的保溫效果。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述氧化鉀重量、硅酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為(I. 2 1.8)g: (ri6)g:lL。其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述氧化鉀重量、娃酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為I. 5g: 10g: 1し其它步驟和參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟ニ中的 通電時間為4(T80min。其它步驟和參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟ニ中的通電時間為60min。其它步驟和參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟ニ中所述非對稱正負脈沖電源的正、負脈沖占空比設定范圍為20°/Γ40%，正向脈沖幅值的設定范圍為500V 600V，負向脈沖幅值的設定范圍為-100疒-150V。其它步驟和參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟ニ中所述非對稱正負脈沖電源的正、負脈沖占空比設定為30%，正向脈沖幅值的設定為550V，負向脈沖幅值的設定范圍為-125V。其它步驟和參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟三中控制噴涂厚度為O. 02mm。其它步驟和參數與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟四中烘烤溫度控制在100°c 250°C，烘烤時間控制在20mirT50min。其它步驟和參數與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟四中烘烤溫度控制在175°C，烘烤時間控制在35min。其它步驟和參數與具體實施方式
一至八之一相同。為驗證本發明的有益效果進行了以下實驗實驗ーー種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法按以下步驟進行一、配制堿性溶液分別稱取240g氫氧化鉀和2. 4kg硅酸鈉，用去離子水配制成體積為160L的堿性溶液。ニ、微弧氧化制膜過程將步驟一配制成的160L堿性溶液倒入ー不銹鋼方槽中，然后在此堿性溶液放置鋁合金鍋制品，采用非対稱正負脈沖電源加載在不銹鋼方槽和鋁合金鍋制品上，通電時間為70min，在鋁合金鍋制品的內、外表面上生成ー層Al2O3膜，其中非對稱正負脈沖電源正、負脈沖占空比設定范圍為40%，正向脈沖幅值的設定范圍為600V，負向脈沖幅值的設定范圍為-150V ；三、噴涂不粘涂層從堿性溶液中取出鋁合金鍋制品，用去離子水將鋁合金鍋制品清洗干凈，然后烘干；采用噴涂方法在鋁合金鍋制品內表面的Al2O3膜上噴涂ー層特氟龍，控制噴涂厚度為O. 03mm ；四、烘干將噴涂后的鋁合金鍋制品置于烘箱中烘烤，烘烤溫度控制在250°C，烘烤時間控制在50min，然后得到本發明中的鋁合金不粘鍋涂層。經檢測，實驗一中微弧氧化方法生成的Al2O3膜厚度為O. 12mm，鋁合金不粘鍋涂層耐劃擦性好，使用鐵鏟子吋，不會產生任何劃痕；采用現有方法得到的鋁合金不粘鍋涂層，使用溫度不超過280°C，而實驗一中采用本發明所述方法得到的鋁合金不粘鍋涂層使用溫度最高可達380°C ;由于Al2O3膜層與特氟龍膜層之間形成了牢固的復合不沾涂層，因此采用本發明所述方法得到的鋁合金不粘鍋涂層的使用壽命是采用現有方法得到的鋁合金不粘鍋涂層的使用壽命的2 3倍；本發明中的鋁合金鍋制品由于內、外表面上生成ー層Al2O3 膜，與現有的鋁合金不粘鍋相比保溫時間要長廣2倍。
權利要求
1.一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于它是通過以下步驟實現的 一、配制堿性溶液堿性溶液由氫氧化鉀溶液與硅酸鈉溶液配制而成，其中氫氧化鉀重量、娃酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為(1 2) g: (2^20) g: IL ； 二、微弧氧化制膜先將步驟一配制成的堿性溶液倒入一不銹鋼方槽中，然后在此堿性溶液中放置鋁合金鍋制品，采用非對稱正負脈沖電源加載在不銹鋼方槽和鋁合金鍋制品上，通電時間為3(T90min，在鋁合金鍋制品的內、外表面上生成一層Al2O3膜，其中電源正、負脈沖占空比設定范圍為10% 50%，正向脈沖幅值的設定范圍為400V 700V，負向脈沖幅值的設定范圍為-50V -200V; 三、噴涂不粘涂層從堿性溶液中取出鋁合金鍋制品，用純凈水或去離子水將鋁合金鍋制品清洗干凈，然后烘干；采用噴涂方法在鋁合金鍋制品內表面的Al2O3膜上噴涂一層特氟龍，控制噴涂厚度在0. 02mnT0. 03mm之間； 四、烘干將噴涂后的鋁合金鍋制品置于烘箱中烘烤，烘烤溫度控制在50°C 30(TC，烘烤時間控制在lOmirTeOmin，然后得到鋁合金不粘鍋涂層。
2.根據權利要求I所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述氫氧化鉀重量、硅酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為(I. 2^1. 8) g: (4^16) g:lL。
3.根據權利要求I所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述氫氧化鉀重量、硅酸鈉重量與所配堿性溶液的體積之比為I. 5g: 10g: 1L。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟二中的通電時間為4(T80min。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟二中的通電時間為60min。
6.根據權利要求4所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟二中所述非對稱正負脈沖電源的正、負脈沖占空比設定范圍為209^40%，正向脈沖幅值的設定范圍為500V 600V，負向脈沖幅值的設定范圍為-100V -150V。
7.根據權利要求4所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟二中所述非對稱正負脈沖電源的正、負脈沖占空比設定范圍為30%，正向脈沖幅值的設定范圍為550V，負向脈沖幅值的設定范圍為-125V。
8.根據權利要求6所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟三中控制噴涂厚度為0. 02mm。
9.根據權利要求6所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟四中烘烤溫度控制在100°C 250°C，烘烤時間控制在20mirT50min。
10.根據權利要求6所述的一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，其特征在于步驟四中烘烤溫度控制在175°C，烘烤時間控制在35min。
全文摘要
一種鋁合金不粘鍋涂層的制備方法，它涉及不粘鍋涂層的制備方法，本發明要解決現有的鋁合金不粘鍋涂層均存在耐劃擦性差、耐熱性差、使用壽命短和保溫效果差的問題。本發明通過如下步驟來實現一、配制堿性溶液；二、微弧氧化制膜；三、噴涂不粘涂層；四、烘干。采用本發明所述方法制備的鋁合金不粘鍋涂層，具有耐劃擦性好、使用溫度高、使用壽命長和保溫效果好的特點，本發明可應用于輕金屬材料表面處理技術領域。
文檔編號B05D3/00GK102677119SQ20121017104
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者狄士春 申請人:哈爾濱工業大學