铁锅和烹饪器具的制作方法

本实用新型涉及电热电器技术领域，具体地涉及一种铁锅和一种烹饪器具。

背景技术：

目前IH加热的铁合金内锅在喷涂不粘涂层前，其表面一般需进行钝化处理或氧化处理而形成一层加厚的钝化膜或氧化膜，防止铁表面的不粘涂层破损后，外部腐蚀介质对铁基材的严重腐蚀而形成红色的氧化铁析出或鼓泡等现象，继而造成不粘涂层大面积脱落。但现有的铁锅多采用热浸镀的方法进行钝化处理以形成铝合金层，即热浸镀铝，一般铝合金层的厚度不可太高，否则会降低整个镀层的结合力，其厚度一般为10-30μm，且处理液对环境有较大污染，且热浸镀铝层表面粗糙度很低，直接在其表面制备的不粘涂层的附着力和耐腐蚀性能有待进一步提高，使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种铁锅和一种烹饪器具，本实用新型的铁锅的铝合金层与铁锅基体间具有较强的结合力，树脂涂层具有优异的耐刮擦性和耐腐蚀性能，使得该铁锅具有明显较长的使用寿命。

为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种铁锅，所述铁锅包括铁锅基体和依次形成在铁锅基体表面的铝合金层和树脂涂层，其中，所述铝合金层的厚度为0.02-0.2mm。

优选地，所述铝合金层的厚度为0.035-0.1mm。

优选地，所述铝合金层的厚度为0.05-0.1mm。

优选地，所述铝合金层的孔隙率为0.1-1％。

优选地，所述铝合金层的孔隙率为0.1-0.2％。

优选地，所述铝合金层表面的粗糙度为Ra 2-10μm。

优选地，所述铝合金层通过冷喷涂处理的方式制备得到。

优选地，在位于铁锅内表面的铝合金层的表面形成有不粘树脂涂层，在位于铁锅外表面的铝合金层的表面形成有保护树脂涂层。

优选地，所述铁锅包括铁锅基体和依次形成在铁锅基体表面的铝合金层、阳极氧化层和树脂涂层。

优选地，在位于铁锅内表面的阳极氧化层的表面形成有不粘树脂涂层，在位于铁锅外表面的阳极氧化层的表面形成有保护树脂涂层。

优选地，所述不粘树脂涂层的厚度为15-80μm，所述保护树脂涂层的厚度为15-80μm。

优选地，所述不粘树脂涂层为氟树脂不粘涂层、硅树脂不粘涂层或陶瓷不粘涂层，所述保护树脂涂层为硅树脂涂层、环氧树脂涂层或陶瓷涂层。

优选地，所述阳极氧化层的厚度为1-10μm。

第二方面，本实用新型提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本实用新型所述的铁锅。

优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机或面包机。

本实用新型中，在铁合金材质的锅具基体表面(如基体内表面，优选在基体内、外表面)采用冷喷涂处理(即空气动力喷涂)形成一层高致密的铝合金层，其中，铝合金层进行可选择性的打砂处理和可选择性的阳极氧化处理之后，再喷涂树脂涂层即可得到成品锅具进行应用。本实用新型的含冷喷涂处理形成的铝合金层的铁锅，铝合金层与铁锅基体间具有较强的结合力，树脂涂层具有优异的耐刮擦性和耐腐蚀性能，使得该铁锅具有明显较长的使用寿命。

根据本实用新型的一种优选实施方式，采用冷喷涂技术在铁合金材质的锅具基体表面喷涂形成一定厚度的致密的铝合金层，继而对铝合金层进行打砂、清洗、脱脂等处理形成均匀的锯齿状结构(优选之后再对其进行阳极氧化处理形成氧化铝膜)，最终在其表面喷涂制备树脂涂层(优选在内表面喷涂不粘树脂涂层，在外表面喷涂保护树脂涂层)。由于铝合金层表面有较多的均匀锯齿状结构，可以显著提高树脂涂层的附着力等，且即便是铝腐蚀时，也仅发生轻微溶解，不容易形成严重的鼓包现象而显著破坏其表面的树脂涂层，因而可显著提升铁锅表面树脂涂层(尤其是不粘树脂涂层)的使用寿命。而若在打砂处理后再增加阳极氧化处理，可以在铝合金层表面形成一层氧化铝膜，有效阻挡外部腐蚀介质对铁合金基材的腐蚀，进而可进一步提高铁锅表面不粘涂层的耐腐蚀性能和使用寿命。所述含冷喷铝合金层结构的铁锅，具备良好的耐刮擦性和耐腐蚀性能，不容易造成因铁合金基材腐蚀而引起的严重鼓包而导致不粘涂层严重破损等现象，因而可显著延长铁基材质锅具的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的一种优选实施方式的铁锅的结构示意图。

图2是本实用新型的另一种优选实施方式的铁锅的结构示意图。

附图标记说明

1为铁锅基体，2为铝合金层，3为阳极氧化层，4为树脂涂层。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本实用新型中，本领域技术人员应该理解的是，铁锅的内表面是指铁锅与食物接触的表面，铁锅的外表面是指与铁锅内表面相反的另一表面。

第一方面，本实用新型提供了一种铁锅的制备方法，该方法包括：

(1)将铁锅基体进行预处理；

(2)采用冷喷涂处理在铁锅基体的表面形成铝合金层；

(3)在铝合金层的表面喷涂树脂涂层。

本实用新型的方法中，铁锅基体可以为铁合金基体，厚度可以为0.5-6mm。

本实用新型的方法中，步骤(1)的预处理的方法可以包括除油和脱脂处理，对于除油和脱脂处理的方法没有特别的限定，可以为本领域常用的各种方法，例如，除油和脱脂处理的方法可以依次包括碱洗、酸洗、水洗和高温烘干(如200-450℃烘干10-15min)。

本实用新型的方法中，优选情况下，在冷喷涂处理之前，将步骤(1)得到的基体表面预热至100-150℃。

本实用新型的方法中，优选情况下，步骤(2)中，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为空气、氦气、氩气和N₂中的至少一种；喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为200-600℃，进一步优选为300-500℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为2-4MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；喷涂厚度为0.02-0.2mm，进一步优选为0.035-0.1mm，更进一步优选为0.05-0.1mm；粉末粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。其中，粉末的粒径是指各粉末颗粒的大小(如直径或边长)，该数值范围为粒径分布数值。

本实用新型的方法中，优选情况下，在铁锅基体的内表面和外表面均形成铝合金层。

本实用新型的方法中，优选情况下，步骤(3)中，在位于铁锅内表面的铝合金层的表面喷涂不粘树脂涂层，在位于铁锅外表面的铝合金层的表面喷涂保护树脂涂层。

其中，对于喷涂各种树脂涂层的方法没有特别的限定，可以为本领域常规的各种方法，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

优选地，所述不粘树脂涂层的厚度为15-80μm。

优选地，所述不粘树脂涂层为氟树脂不粘涂层、硅树脂不粘涂层或陶瓷不粘涂层。

优选地，所述保护树脂涂层的厚度为15-80μm。

优选地，所述保护树脂涂层为硅树脂涂层、环氧树脂涂层或陶瓷涂层。

本实用新型的方法中，优选情况下，该方法还包括：在步骤(3)之前，将铝合金层表面进行打砂处理，以在铝合金层表面形成锯齿状结构。

优选地，打砂处理后铝合金层表面的粗糙度为Ra 2-10μm。

其中，对于打砂处理的方法没有特别的限定，可以为本领域常用的各种方法。例如，打砂处理的方法包括：采用60-150目的砂粒(如玻璃砂、棕钢砂、黑棕玉、白刚玉、金刚砂等)，控制喷气气流压力为0.2-0.9MPa，所得到的粗糙度约为Ra 2-10μm。在喷砂处理之后，需将基体表面残留的细微粉末颗粒等除去，并进行脱脂处理，其中，对于除去细微粉末颗粒的方法没有特别的限定，可以用高压气流吹干净也可以通过水洗除去，此均为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

本实用新型的方法中，优选情况下，该方法还包括：在打砂处理之后、喷涂树脂涂层之前，对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层。

优选地，所述阳极氧化层的厚度为1-10μm，进一步优选为4-8μm。

优选地，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为2-10A/dm²，氧化时间为10-30分钟。

第二方面，本实用新型提供了上述方法制备得到的铁锅。

第三方面，如图1-2所示，本实用新型提供了一种铁锅，所述铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2和树脂涂层4，其中，所述铝合金层2的厚度为0.02-0.2mm。

本实用新型的铁锅中，铁锅基体可以为铁合金基体，厚度可以为0.5-6mm。

优选地，所述铝合金层2的厚度为0.035-0.1mm，进一步优选为0.05-0.1mm。

优选地，如图1所示，所述铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2、阳极氧化层3和树脂涂层4。

优选地，所述铝合金层2的孔隙率为0.1-1％，进一步优选为0.1-0.2％；

优选地，所述铝合金层2表面的粗糙度为Ra 2-10μm。

本实用新型的铁锅中，所述铝合金层2通过冷喷涂处理的方式制备得到。优选地，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为200-600℃，进一步优选为300-500℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为2-4MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；粉末粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。

优选地，在位于铁锅内表面的铝合金层2或阳极氧化层3的表面形成有不粘树脂涂层，在位于铁锅外表面的铝合金层2或阳极氧化层3的表面形成有保护树脂涂层。

优选地，所述不粘树脂涂层的厚度为15-80μm。

优选地，所述不粘树脂涂层为氟树脂不粘涂层、硅树脂不粘涂层或陶瓷不粘涂层。

优选地，所述保护树脂涂层的厚度为15-80μm。

优选地，所述保护树脂涂层为硅树脂涂层、环氧树脂涂层或陶瓷涂层。

优选地，所述阳极氧化层3的厚度为1-10μm，进一步优选为4-8μm。

第四方面，本实用新型提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本实用新型所述的铁锅。

优选情况下，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机或面包机。

实施例

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可商购获得，所用的各方法均为本领域的常用方法。

根据中华人民共和国机械行业标准JB/T7509-94测定涂层孔隙率。

实施例1

本实施例用于说明采用冷喷涂法形成铝合金层从而制备铁锅的方法。

(1)对铁合金材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将预热至120℃的内锅基体置于旋转夹具上使其做圆周运动，并采用冷喷涂处理在内锅基体的内外表面喷涂形成铝合金层，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N₂，喷涂距离为30mm，喷涂气流温度为500℃，喷涂压力为4MPa，喷涂角度为90°，送粉速率为11kg/h，喷涂厚度为60μm，粉末粒径为20-40μm；经测定，形成的铝合金层的孔隙率为0.15％；

(3)采用80-120目的刚玉砂在0.6MPa的喷气气流压力下对上述铝合金层表面进行打砂处理，形成均匀的锯齿状结构，打砂处理后铝合金层表面的粗糙度为Ra 4μm；

(4)进行水洗和脱脂处理，然后对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为5A/dm²，氧化时间为10分钟；形成的阳极氧化层的厚度为6μm；

(5)在步骤(4)得到的锅具内表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为35μm的硅树脂保护涂层，完成整个锅具的制备。

如图1所示，本实施例制备得到的铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2、阳极氧化层3和树脂涂层4，其中，铁锅基体1的厚度为3mm；铝合金层2的厚度为60μm，孔隙率为0.15％；阳极氧化层3的厚度为6μm；锅具内表面的树脂涂层4为25μm的氟树脂不粘涂层，锅具外表面的树脂涂层4为35μm的硅树脂保护涂层。

实施例2

本实施例用于说明采用冷喷涂法形成铝合金层从而制备铁锅的方法。

(1)对铁合金材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将预热至100℃的内锅基体置于旋转夹具上使其做圆周运动，并采用冷喷涂处理在内锅基体的内外表面喷涂形成铝合金层，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N₂，喷涂距离为20mm，喷涂气流温度为300℃，喷涂压力为3.5MPa，喷涂角度为88°，送粉速率为10kg/h，喷涂厚度为50μm，粉末粒径为20-40μm；经测定，形成的铝合金层的孔隙率为0.2％；

(3)采用80-120目的刚玉砂在0.8MPa的喷气气流压力下对上述铝合金层表面进行打砂处理，形成均匀的锯齿状结构，打砂处理后铝合金层表面的粗糙度为Ra 5μm；

(4)进行水洗和脱脂处理，然后对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为8A/dm²，氧化时间为15分钟；形成的阳极氧化层的厚度为8μm；

(5)在步骤(4)得到的锅具内表面喷涂厚度为40μm的陶瓷不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为40μm的环氧树脂保护涂层，完成整个锅具的制备。

实施例3

本实施例用于说明采用冷喷涂法形成铝合金层从而制备铁锅的方法。

(1)对铁合金材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将预热至150℃的内锅基体置于旋转夹具上使其做圆周运动，并采用冷喷涂处理在内锅基体的内外表面喷涂形成铝合金层，其中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N₂，喷涂距离为40mm，喷涂气流温度为450℃，喷涂压力为2.5MPa，喷涂角度为85°，送粉速率为12kg/h，喷涂厚度为80μm，粉末粒径为20-40μm；经测定，形成的铝合金层的孔隙率为0.1％；

(3)采用80-120目的刚玉砂在0.8MPa的喷气气流压力下对上述铝合金层表面进行打砂处理，形成均匀的锯齿状结构，打砂处理后铝合金层表面的粗糙度为Ra 5μm；

(4)进行水洗和脱脂处理，然后对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为8A/dm²，氧化时间为10分钟；形成的阳极氧化层的厚度为4μm；

(5)在步骤(4)得到的锅具内表面喷涂厚度为30μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为30μm的陶瓷树脂保护涂层，完成整个锅具的制备。

实施例4

按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N₂，喷涂距离为18mm，喷涂气流温度为280℃，喷涂压力为1.8MPa，喷涂角度为80°，送粉速率为9kg/h，喷涂厚度为60μm，粉末粒径为20-40μm；经测定，形成的铝合金层的孔隙率为0.45％。

实施例5

按照实施例1的方法，不同的是，不进行步骤(3)的打砂处理，直接对步骤(2)得到的铝合金层进行阳极氧化处理。

如图1所示，本实施例制备得到的铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2、阳极氧化层3和树脂涂层4，其中，铁锅基体1的厚度为3mm；铝合金层2的厚度为60μm，孔隙率为0.15％；阳极氧化层3的厚度为6μm；锅具内表面的树脂涂层4为25μm的氟树脂不粘涂层，锅具外表面的树脂涂层4为35μm的硅树脂保护涂层。

实施例6

按照实施例1的方法，不同的是，不进行步骤(4)的阳极氧化处理，在步骤(3)结束后进行水洗和脱脂处理，然后对得到的锅具内表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为35μm的硅树脂保护涂层，完成整个锅具的制备。

如图2所示，本实施例制备得到的铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2和树脂涂层4，其中，铁锅基体1的厚度为3mm；铝合金层2的厚度为60μm，孔隙率为0.15％；锅具内表面的树脂涂层4为25μm的氟树脂不粘涂层，锅具外表面的树脂涂层4为35μm的硅树脂保护涂层。

实施例7

按照实施例1的方法，不同的是，不进行步骤(3)的打砂处理和步骤(4)的阳极氧化处理，直接在步骤(2)得到的锅具内表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为35μm的硅树脂保护涂层。

如图2所示，本实施例制备得到的铁锅包括铁锅基体1和依次形成在铁锅基体1表面的铝合金层2和树脂涂层4，其中，铁锅基体1的厚度为3mm；铝合金层2的厚度为60μm，孔隙率为0.15％；锅具内表面的树脂涂层4为25μm的氟树脂不粘涂层，锅具外表面的树脂涂层4为35μm的硅树脂保护涂层。

对比例1

本对比例用于说明采用热浸镀法形成铝合金层从而制备铁锅的方法。

按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中采用热浸镀法形成铝合金层，其中，热浸镀法形成铝合金层的方法包括：热浸镀铝液的温度为700℃，铁锅基体在铝液中的浸泡时间为30s，形成的铝合金层的厚度为20μm。

对比例2

按照对比例1的方法，不同的是，不进行步骤(3)的打砂处理，直接对步骤(2)得到的铝合金层进行阳极氧化处理。

对比例3

按照对比例1的方法，不同的是，不进行步骤(4)的阳极氧化处理，在步骤(3)结束后进行水洗和脱脂处理，然后对得到的锅具内表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为35μm的硅树脂保护涂层，完成整个锅具的制备。

对比例4

按照对比例1的方法，不同的是，不进行步骤(3)的打砂处理和步骤(4)的阳极氧化处理，直接在步骤(2)得到的锅具内表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层，在其外表面喷涂厚度为35μm的硅树脂保护涂层。

试验例

1、根据GB8642-88测定铝合金层和铁锅基体间的结合力，结果见表1。

2、不粘涂层的耐刮擦性：用洗洁精配制浓度为5重量％的洗涤水，3M(7447C)百洁布，负重2.5kgf，左右摆动单程为1次，每250次更换百洁布，检查每次刮擦后不粘涂层是否脱落或者是否露出基材(以露出≥10条线条为终止试验)，并记录耐磨次数。结果见表1。

3、耐酸、碱、盐：

耐酸：将浓度为5重量％的醋酸溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查不粘涂层表面变化状况，结果见表1。

耐碱：将浓度为0.5重量％的氢氧化钠溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查不粘涂层表面变化状况，结果见表1。

耐盐：将浓度为5重量％的氯化钠溶液加入至内锅中直到内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸8小时(每2小时补充水量1次，将液面保持在试验开始时的位置)，80℃保温16小时为一个周期，每周期试验后目视检查不粘涂层表面变化状况，记录不粘涂层出现起泡、凸点等不良现象的周期数，结果见表1。

表1

通过表1的结果可以看出，本实用新型的采用冷喷涂技术形成铝合金层的方法制备得到的铁锅，铝合金层与铁锅基体间具有较强的结合力，树脂涂层具有优异的耐刮擦性和耐腐蚀性能，使得该铁锅具有明显较长的使用寿命。

将实施例1和实施例4的结果比较可知，所述冷喷涂处理的条件包括：20-40mm，喷涂气流温度为300-500℃，喷涂压力为2-4MPa，喷涂角度为85-90°，送粉速率为10-12kg/h，喷涂厚度为0.05-0.1mm，粉末粒径为20-40μm时，能够进一步提高结合力、耐刮擦性、耐腐蚀性能和延长使用寿命。

将实施例1与对比例1的结果比较可知，与采用热浸镀法形成铝合金层从而制备铁锅的方法相比，本实用新型的采用冷喷涂技术形成铝合金层的方法制备得到的铁锅，铝合金层与铁锅基体间具有明显较强的结合力，树脂涂层具有更好的耐刮擦性和耐腐蚀性能，使得该铁锅具有明显较长的使用寿命。

将实施例1、实施例5、对比例1、对比例2的结果比较可知，同样不进行打砂处理时，本实用新型的采用冷喷涂形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能有一定程度下降，而现有的采用热浸镀法形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能则有较明显下降。

将实施例1、实施例6、对比例1、对比例3的结果比较可知，同样不进行阳极氧化处理时，本实用新型的采用冷喷涂形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能有一定程度下降，而现有的采用热浸镀法形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能则有较明显下降。

将实施例1、实施例7、对比例1、对比例4的结果比较可知，同样不进行打砂处理和阳极氧化处理时，本实用新型的采用冷喷涂形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能有一定程度下降，而现有的采用热浸镀法形成铝合金层的方法制备得到的锅具的不粘涂层的耐刮擦性和耐腐蚀性能则有较明显下降。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。