一种不粘制品涂层的基础层及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及不粘制品领域，具体地说是一种不粘制品涂层的基础层及其制造方法。
【背景技术】
[0002]不粘制品通常由基材和覆在基材表面的不粘层组成。目前普遍使用的基材有铝、不锈钢、铁和多层复合材料。铝:耐腐蚀性较强、轻、导热性好，但表面硬度不高。不锈钢:耐腐蚀性强、强度大，但导热性差、价格高。铁:强度大、导热性比不锈钢好、导磁性极好、价格低，但其耐腐蚀性差。多层复合材料:通常组合了前述多种材料的优点，如铝+不锈钢430、不锈钢304+铝+不锈钢430、铝+铁、铁+铝+铁等。现有不粘层的材料大多为聚四氟乙烯等氟聚合物树脂、有机硅树脂或改性的有机硅树脂，水性PTFE(聚四氟乙烯)涂层，不粘性能较好，使用最普遍，但由于其涂层有微孔，在使用过程中盐和酸会穿过涂层腐蚀基材，或使基材产生电位差，电位差引起的电腐蚀会致使涂层脱落;所以，对基材的耐腐蚀性要求很高，通常选用铝或不锈钢。
[0003]不管是哪种金属基材的不粘制品，为了提尚基材和不粘涂层的结合力，通常对基材的表面采用物理喷砂的方法增加其粗糙度，或者再在基材表面采用化学方法形成一基材材料的化学转化膜(如:铝氧化膜、不锈钢钝化膜、铁淋化膜)，来进一步提高基材与不粘涂层的结合力。但是，现有的不粘制品仍然没有克服基材本身的缺陷，例如铝基材表面硬度不足、铁基材耐腐蚀性差等缺陷。另外，现有的各种化学转化膜都分别适用于各种不同的基材，针对性很强，通用性差;而对于各种多层复合材料，尤其是它们的边缘□，就难以进行不粘涂层涂覆前的表面化学处理，也就不能制造高质量的不粘制品。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种不粘制品涂层的基础层，该基础层可以增强其与不粘制品涂层之间的结合力，还能提高基材的硬度、耐腐蚀等性能，从而可制造尚质量的不粘制品。
[0005]为此，本发明采用如下的技术方案:一种不粘制品涂层的基础层(即二元合金的金属间化合物层)，其特征在于，其为金属镍、钴或铁元素和非金属硼或磷元素共同形成二元合金的金属间化合物层。
[0006]进一步，其为硼化钴或硼化镍的金属间化合物层，其非金属硼元素的质量含量在0.3-10%。
[0007]进一步，其为磷化钴、磷化镍或磷化铁的金属间化合物层，其非金属磷元素的质量含量在1-20%。
[0008]进一步，所述不粘制品涂层优选为氟聚合物不粘涂层，如聚四氟乙烯等。
[0009]由于本发明金属间化合物层具有的特殊组织结构以及含有一定比例的非金属元素，因其增强了键能，使金属间化合物层与不粘涂层(尤其是PTFE聚四氟乙烯等的氟聚合物不粘涂层)之间具有很好的结合力(能产生范德华分子间结合力)。
[0010]本发明的另一目的在于提供上述不粘制品涂层的基础层的制造方法，其步骤如下:
1)配制用于形成二元合金的金属间化合物层所用的溶液:在常温的水溶液中，加入络合剂40-130克/升及主盐20-30克/升，充分搅拌并完全溶解后，再加入还原剂20-30克/升，并进行充分搅拌，然后检测溶液的PH值，并控制使其在碱性条件下的pH值为8.5-10，在酸性条件下的PH值为4.5-5.5，最后加入适量稳定剂；
所述的络合剂为氯化铵、柠檬酸盐、乳酸、醋酸钠、苹果酸中的二种以上，所述的主盐为铁、钴或镍的硫酸盐或氯化物，所述的还原剂为次磷酸钠、硼氢化钠或二甲氨基硼烷；
2)将经过表面前处理的基材放入步骤I)得到的溶液中，碱性条件下维持溶液温度在50-70 °C范围内，酸性条件下维持溶液温度在75-95 °C范围内，反应20_120分钟，生成的金属间化合物层厚度为2-60微米。
[0011]进一步，所述的基材为金属基材或非金属基材，所述的金属基材优选为铁、铝或不锈钢，所述的非金属基材优选为陶瓷、石墨或玻璃。
[0012]由于本发明金属间化合物层所具有的硬度、耐高温、致密性和超强的防酸、碱、盐腐蚀能力，以及金属间化合物层与不粘涂层(尤其是PTFE聚四氟乙烯等的氟聚合物不粘涂层)之间具有的范德华分子间结合力;所以，利用本发明所述基础层与不粘涂层制成的不粘制品，其各种性能都远优于直接在相同材质的基材上嗔不粘涂料所制成的不粘制品，特别适用于不粘烹饪器具的制造。
[0013]本发明又一目的在于提供另一种不粘制品涂层的基础层(即三元及三元以上合金的金属间化合物层)，其为第一金属镍、钴或铁元素，与第二金属钼或钨元素，及非金属硼或磷元素共同形成三元合金的金属间化合物层。
[0014]进一步，其为钴钨磷、钴钨硼、钴钼磷、钴钼硼或镍钼磷的三元合金金属间化合物，第二金属钼元素的百分含量在1-5%，钨元素的百分含量在5-20%，非金属硼或磷元素的百分含量在2-30%，其余为第一金属钴或镍元素的百分含量。
[0015]本发明的再一目的在于提供另一种不粘制品涂层的基础层的制造方法，其步骤如下:
1)配制用于形成三元合金的金属间化合物层所用的溶液:在常温的水溶液中，加入络合剂40-130克/升、第一主盐20-30克/升及第二主盐10-50克/升，充分搅拌并完全溶解后，再加入还原剂20-30克/升，并进行充分搅拌，然后检测溶液的pH值，并控制使其在碱性条件下的PH值为8.5-10,在酸性条件下的pH值为4.5-5.5，最后加入适量稳定剂；
所述的络合剂为氯化铵、柠檬酸盐、乳酸、醋酸钠、苹果酸中的二种以上，所述的第一主盐为铁、钴或镍的硫酸盐或氯化物，所述的第二主盐为钼酸铵或钨酸钠，所述的还原剂为次磷酸钠、硼氢化钠或二甲氨基硼烷；
2)将经过表面前处理的基材放入步骤I)得到的溶液中，碱性条件下维持溶液温度在50-70 °C范围内，酸性条件下维持溶液温度在75-95 °C范围内，反应20_120分钟，生成的金属间化合物层的厚度为5-60微米。
[0016]本发明金属间化合物层的硬度大于350Hv以上，耐高温450°C以上，盐雾试验耐48小时，5%乙酸20-25°C常温浸泡12小时无锈点，5%氢氧化钠20-25°C常温浸泡24小时无锈点。
[0017]用本发明制成的不粘制品进行划格试验，将制成的不粘制品用5%氯化钠溶液100°C浸泡8小时再20-25°C常温浸泡16小时作为一周期，连续试验3个周期，再进行划格试验，涂层结合力保持良好。
[0018]本发明的二元合金或三元合金的金属间化合物层，经380-450烘烤以固化其金属间化合物层，可以直接使用，即可以不与不粘涂层结合使用。
[0019]本发明具有以下有益效果:本发明将二元合金或三元合金的金属间化合物层作为不粘涂层的基础层，使不粘制品的质量和寿命大大提升，从根本上解决了现有铁基材防腐性不足、铝基材表面硬度不足、不锈钢基材和不粘涂层结合力不足等的缺陷。不粘涂层基础层是在基材的表面上生成一种由金属和非金属共同形成的金属间化合物层，增加了其与不粘涂层之间的结合力，并提高了基材的硬度、耐腐蚀性等性能，从而可制造高质量的不粘制品。本发明既可应用在金属基材表面上，还可以用在非金属基材的表面上。
[0020]本发明的二元合金或三元合金的金属间化合物层，由于硬度、耐腐蚀性、耐高温等性能优良，尤其是三元合金的金属间化合物层还有一定的抗污染性，可以直接作为烹饪器具的表面层加以使用。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0022]实施例1
钢板基材的电饭煲不粘内胆的制造方法:
步骤I)电饭煲内胆基材的制作
将2毫米厚的冷乳钢板用模具下料成适当直径的圆片，再使用液压拉伸机和成型模具将钢板圆片加工成内胆的形状，并进行整形、切边和车边等加工工序;然后，将机械加工好的内胆基材进行除油、清洗和烘干，并对其内外表面进行细砂光，以去除内胆表面的氧化层，完成了内胆铁基材的制作。
[0023]步骤2)制作不粘涂层基础层的溶液配置
在常温的水溶液中，加入氯化铵50克/升和柠檬酸钠80克/升作为络合剂，并加入氯化钴30克/升作为主盐成分，充分搅拌并完全溶解后，再加入次磷酸钠20克/升作为还原剂，并进行充分搅拌，然后检测溶液的PH值，并且加入适量pH调节剂将溶液的pH调整至9-9.5，最后加入适量稳定剂，完成能制作基础层的溶液配置。
[0024]步骤3)电饭煲铁基材不粘内胆基础层的制作
将步骤I)制作好的内胆铁基材浸入到步骤2)配制好的溶液中，加温至86-92°C，溶液产生化学反应，并在内胆基材的表面生成钴磷二元合金膜层，反应60分钟，使合金膜层厚度达7微米以上。最后，对覆有合金膜层的铁基材进行水洗和烘干，完成了内胆不粘涂层涂覆之前的基础层(金属间化合物层)制作。
[0025]此步骤制的钴磷二元合金膜的硬度大于400Hv以上，耐高温500°C以上，盐雾试验耐48小时，5%乙酸20-25°C常温浸泡48小时无锈点，5%氢氧化钠20-25°C常温浸泡100小时无锈点。
[0026]步骤4)电饭煲铁基材不粘内胆的制作:
在步骤3)制得的电饭煲铁基材不粘内胆基础层的表面上先涂覆一层聚四氟乙烯底油(底油厚13-20微米)，并进行80-90 °C，5分钟以上的烘烤，并冷却。再在底油的表面进行水位线或其它图案的印刷，最后进行聚四氟乙烯面油(面油透明、厚8-12微米)的涂覆，并进行400-4300C，5分钟以