高性能锅具电磁涂层及其制造方法与流程

本发明属于金属材料研究领域，提供了一种以冷喷涂工艺制备电饭煲等锅具内胆底部高性能电磁涂层的方法。

背景技术：

由于铝材的比重小、无毒、抗蚀性强及便于加工等特点，当今电饭煲内胆多是由铝构成，但铝属非导磁物质，欲通过电磁加热锅体，通常在锅具内胆底部镶嵌铁板实现导磁。此法不仅加工繁琐，加大重量，更大的问题是铁板导磁性能不佳，功率利用率只达到55-58%，远不能满足要求。

随着热喷涂技术的发展，其应用领域涉及到多种工业部门，近些年来，人们开始将此项技术引入电磁锅具制造业中。热喷涂技术是将被喷涂的材料，以粉末、丝材或棒材等形式，经过热喷涂装置将其熔化或者半熔化，并经过雾化后获取一定的飞行速度，撞击到工件表面形成涂层。随热源的不同，热喷涂技术可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂和冷喷涂等多种工艺方式，这些工艺具有不同的颗粒飞行速度和温度，从而也有不同的应用。而不同工艺和不同材料，涂层性能又有差异，分为耐磨损、抗高温氧化、抗腐蚀、导电、恢复尺寸等功能。电磁锅的应用中，就是将导磁材料喷涂到锅具内胆底部，形成一层导磁涂层，从而使上述问题迎刃而解。

导磁材料通常采用纯铁，纯铁涂层可获得较高的功率利用率，加之价格便宜，因而是电磁涂层的首选。然而，随着市场对产品高质量高性能的追求，纯铁涂层并不尽如意，其最大问题是在其使用中容易生锈。目前市场急切寻求一种既有很高的电磁性能（高功率利用率），又有良好的抗腐蚀性能的电磁涂层材料。

技术实现要素：

本发明包含两项内容：开发一种既有高功率利用率、导磁性，又抗腐蚀的高性能喷涂材料；以及如何将这种材料喷涂在电饭煲等锅具内胆底部形成结合力强的涂层。

本发明研制的符合上述要求的涂层材料是一种二组份混合粉：镍粉、430不锈钢粉，430不锈钢粉的成份为标定值，镍粉的纯度为95%-99.9%，二种组份的粒度范围皆为100-1000目，它们的组成比例为镍（20%-80%）：430不锈钢（80%-20%）。

本发明所采用的喷涂工艺方法为高压冷喷涂，冷喷涂也是热喷涂技术的一种工艺，其特性是其火焰的热焓值低，但颗粒的飞行速度很高。在喷涂过程中既能保证粉末不会被环境所氧化，又能保证粉末受热后达到一定的塑性状态。粉末飞行中具有很高的动能，使其高速的撞击到工件表面，从而使涂层与基体之间建立很高的结合强度，最高大于200MPa，并最高能使涂层达到近似无孔隙状态。

通过本发明制备的电磁涂层，具有以下优点：

1 涂层具有优良的导磁率：现有电饭煲中使用的铝内胆底部镶嵌铁板的旧工艺已远不能满足需求，导磁率低导致功率利用率低；

2 可以在多种材料上制作导磁涂层：

电饭煲或其他锅具的内胆有多种材料：铝导热均匀，成型容易，比较美观，可以与其他金属或合金多种复合;304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能;陶瓷保温性能佳表面超硬耐磨，耐酸碱和腐蚀性强;玻璃制具精美也方便观察，这些材料各有优势，但都不具有良好的导磁性，无法实现自动化的电磁控制，冷喷涂工艺以沉积涂层的形式让它们在具有本身材料优势的同时兼具导磁特性，从而实现内胆在锅具中自动化电磁加热控制的目的；

3 涂层致密结实耐腐蚀、涂层材料多样化、涂层内部几乎无孔隙、涂层结合强度高、生产成本低廉；

4 在各类锅具底部或其内胆底部制作涂层：电饭煲、煎锅、平底锅、炒锅、炖锅；

5 对锅具本身没有任何热影响，不会产生热变形及冲击变形。

本发明在于提供一种在不导磁或导磁性能差的电饭煲等锅具内胆底部制备优良导磁性能涂层的技术方法，满足电饭煲等锅具内胆使用多种材料，都能通过电磁加热实现自动化控制的目的。

为达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现，包括以下步骤：

1 喷涂前检测：在电饭煲等锅具内胆底部喷涂之前，对其表面进行外观检测，不允许有凹坑和划痕等损伤出现；

2 喷涂前清理：对需要喷涂的外观表面进行检测后，需要对其表面进行清理，以免有污染物影响涂层的结合力；

3 工装及固定：按照电饭煲等锅具内胆底部尺寸制作工装，工装的作用是把不需要制备涂层的区域进行遮挡，工装与锅具和内胆表面不能有接触，应离开2-5mm的距离，达到在喷涂与非喷涂区域涂层由厚到薄再到无的均匀递减的目的，工装的材料应选用耐冲击及经济性的金属，铁基材料是首选；工装制作完成后，将带有遮蔽工装的电饭煲等锅具内胆固定于可以旋转的转台表面，转台表面应具有较好的平面度，转台可以达到0-500RPM的转速；

4 程度及参数设定：固定完成后，对机械手夹持的喷枪进行程序编辑，喷枪运行轨迹要涵盖整个喷涂表面，喷枪与被喷涂的锅底应呈85-90°夹角，喷枪最前端与被喷涂锅底的距离在1-50mm，机械手夹持喷枪行走时的速度在1-2000 mm/s，机械手夹持喷枪行走时，转台的转速在10-500RPM；喷枪行走轨迹设定完成后，进行喷涂参数的设定，喷涂时氮气的压力值调至1.0-5.5MPa，粉末输送的速率调至100-300g/min，温度调整至100-1000℃；

5 材料准备： 430不锈钢和镍粉的混合比例，镍在其中的重量占比为20-80%，粉末的颗粒尺寸范围在100-1000目；

6 喷涂：对电饭煲等锅具内胆底部进行喷涂，喷涂时控制被喷涂区域温度不大于200℃，不能在喷涂过程中停止喷涂作业，喷涂涂层为一次成型，不需要反复喷涂；

7 喷涂后检测：喷涂后按产品要求进行最终涂层检测。

附图说明：

图1是本发明所用的冷喷涂设备

图2是本发明喷涂涂层的金相图片

具体实施方式：

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1：在304不锈钢材料的电饭煲内胆和铝质材料的电饭煲内胆制备430不锈钢和镍的混合电磁涂层

在零件材料为304不锈钢的电饭煲内胆底部进行喷涂，喷涂材料选用430不锈钢和镍的混合粉，粉末颗粒尺寸范围在100-500目，把电饭煲内胆置于工装中，并固定在旋转平台上，工装平面与锅表面的距离有5mm间隔，喷涂轨迹覆盖锅底部，喷涂气体选用氮气，气体压力调至4.0MPa，喷枪温度设定为650℃，涂层厚度设定为0.2-0.3mm，所有参数设定完毕后，进行喷涂。

对喷涂完成后的电饭煲内胆在电磁炉上进行加热测试，检测实际功率利用率，通过相应测试得出：当涂层厚度为0.2-0.3mm，电磁炉设置输出功率为2100W时，测得电饭煲内胆和平底锅的实际输出功率为1800-1900W,功率利用率达到85-90%； 测试完毕后，制作了锅具内胆实物，置于水中，放置10天，取出称重与目测，重量未增重，且电磁涂层并没有发现任何锈斑。

实施例2：在304不锈钢材料的电饭煲内胆和铝质材料的电饭煲内胆制备430不锈钢和镍的混合电磁涂层

在零件材料为304不锈钢的电饭煲内胆底部进行喷涂，喷涂材料选用430不锈钢和镍的混合粉，粉末颗粒尺寸范围在100-500目，把电饭煲内胆置于工装中，并固定在旋转平台上，工装平面与锅表面的距离有5mm间隔，喷涂轨迹覆盖锅底部，喷涂气体选用氮气，气体压力调至4.0MPa，喷枪温度设定为650℃，涂层厚度设定为0.4-0.5mm，所有参数设定完毕后，进行喷涂。

对喷涂完成后的电饭煲内胆在电磁炉上进行加热测试，检测实际功率利用率，通过相应测试得出：当涂层厚度为0.4-0.5mm，电磁炉设置输出功率为2100W时，测得电饭煲内胆和平底锅的实际输出功率为1950-2050W,功率利用率达到92-97%；测试完毕后，制作了锅具内胆实物，置于水中，放置10天，取出称重与目测，重量未增重，且电磁涂层并没有发现任何锈斑。