专利名称：金属材料不粘层的涂覆方法及复合涂层材料的制作方法
技术领域：
本发明是金属材料不粘层的涂复方法及用该方法制成的复合涂层材料。
一般的金属材料，在油污环境下使用，油污会附着于表面，极不容易清洗，影响清洁与美观。特别是食物容器及烹调器具(如炒菜锅)，在长期使用之后，附着的油污会随同食品进入人体，有害人体健康，另外，随着油污的增厚，会降低容器的导热性能，造成能源的浪费。
因此，美国发明了用不粘油污的氟氯聚合物及硅聚合物涂覆容器的方法并制造了不粘油污的不粘锅等烹调器具。这些器具由于不粘油污，易于清洗，为人体带来方便，也有益于人体健康，可是，经过一般氟氯聚合物及硅聚合物涂料处理的材料与器具，虽可避免油污粘附，但在长期使用后，由于摩擦(例如炒菜的不粘锅被锅铲摩擦)，物体表面的聚合物涂料覆盖层会剥落或形成划痕，不可避免地仍会造成油污粘附。
本发明的目的是改进氟氯聚合物和硅聚合物的涂覆方法，增加聚合物涂层的硬度及粘附力，以使在与其它物品长期摩擦后不会剥落，延长材料和器具的使用寿命，在用于烹调器具时，可避免油污沾污，保证人体健康。
本发明是在金属基体材料表面喷覆不粘涂层的方法，包括表面粗糙化和涂覆氟、硅聚合物不粘层的方法，本发明的特征是用热喷涂方法将金属或陶瓷材料喷涂在粗糙化的基体材料表面，然后涂覆氟氯聚合物和硅聚合物。
本发明的方法适用于任何金属基体材料。通常很难喷覆的基体材料，例如铝、不锈钢、铁、铜等，都可以用热喷涂方法涂覆金属或陶瓷材料涂层。一般家用烹调器具用的铝锅，也可用本发明的方法涂覆。
本发明的方法在热喷涂前，应先用喷砂或其它方法使基体金属表面粗糙化，其粗糙度为其峰、谷间的距离是5-20μm。
本发明的热喷涂方法可以使用火焰喷涂、电弧喷涂或等离子喷涂等。热喷涂的涂层金属可以是不锈钢、碳钢、铜、锌、镍、铬等金属和氧化铝、氧化锆陶瓷等。热喷涂的覆盖层面积占基体金属最大粗糙度时总表面积的50-85%。
较好的热喷涂涂层金属为铬含量超过普通不锈钢(铬含量为18%)的不锈钢合金，该不锈钢合金的铬含量在18-35%(重量百分比)，最好达25-35%，镍的含量也超过普通不锈钢的8%，可以高达15%(重量百分比)。
金属基体材料在经过表面热喷涂金属或陶瓷涂层后，其硬度增加，然后，即可涂覆氟氯聚合物和硅聚合物。涂覆聚合物层时，用高压气体(4-6公斤/平方厘米)将分散在液体介质中的氟氯聚合物和硅聚合物喷涂于已热喷涂金属或陶瓷涂层的金属基体材料上。这种喷涂可进行多次。喷涂时，基体金属材料要适当加温，例如可加热到100-150℃烘干，在200-450℃烧结30分钟，经这样处理，可得到非粘附和耐蚀的涂层。
用上述方法制得的复合涂层材料，包括了金属基体材料和氟氯聚合物与硅聚合物涂层，其特征是在基体材料和不粘聚合物之间有一层热喷涂的金属或陶瓷材料，该金属或陶瓷材料可以是不锈钢、碳钢、铜、锌、镍、铬、氧化铝、氧化锆等。
用本发明的方法，可以得到硬度高达8H-9H的，不粘和耐蚀的复合材料，这种高硬度和不粘油污的复合材料具有光滑表面，可广泛用于制造食品容器和烹调器具，既延长了这些器具的使用寿命、方便清洗，又有效地保证了长期使用时的人体健康。
本发明的具体实施方案是将金属基体材料用喷砂方法粗糙化后处理，使表面粗糙化后的峰、谷间距为5-20μm，然后用电弧装置将热喷涂之金属或陶瓷线材送至电弧口，并通以30-40伏，100-300安培的直流电流，电弧的高温(可超过1600℃)将线材熔化，4-6公斤/平方厘米的高压气源将融熔的、横向尺寸在25-50μm的喷涂粒子喷附于基体材料表面。该融熔粒子在基体材料表面迅速冷却，形成一热喷涂涂层，涂层面积为基体材料粗糙化后总表面积的50-85%，该涂层的硬度视热喷涂材料而定，但总大于基体金属材料的硬度。接着，用高压气源(4-6公斤/平方厘米)将分散在液体介质中的氟氯聚合物和硅聚合物涂料喷附于已热喷涂了金属或陶瓷涂层并加热到100℃以上的金属基体材料上，形成一层干燥的氟氯聚合物和硅聚合物涂层，再将上述基体金属-热喷涂涂层-层聚合物涂层的复合材料升温至420℃，喷涂第二层氟氯聚合物和硅聚合物涂料。在420℃温度下，该第二层聚合物涂料被烧结成结晶态，使涂层有平滑表面，硬度也增强到8H-9H。氟氯聚合物和硅聚合物涂层可喷涂多次(例如，可多达5层)。
实施例1金属基体材料为铝，热喷涂材料为碳钢，用本发明的方法制得铝-热喷涂的碳钢-氟氯聚合物和硅聚合物涂层的复合材料。
实施例2金属基体材料为铝，热喷涂材料为普通不锈钢，用本发明的方法制得铝-热喷涂的不锈钢-氟氯聚合物和硅聚合物涂层的复合材料。
实施例3金属基体材料为铝、铁或普通不锈钢，热喷涂材料为高铬、高镍不锈钢合金，其组分的重量百分比为铬18-35%，镍8-15%，碳小于0.1%，镁小于2%，硅小于0.4%，其余为铁，这样形成铝、铁或不锈钢-热喷涂的高铬、高镍不锈钢-氟氯聚合物和硅聚合物涂层的复合材料。
实施例4金属基体材料为铝、铁或普通不锈钢，热喷涂材料为高铬、高镍不锈钢，其组分的重量百分比为铬25-35%，镍8-15%，碳小于0.1%，镁小于2%，硅小于0.4%，其余为铁。这样形成铝、铁或不锈钢-热喷涂的高铬、高镍不锈钢-氟氯聚合物和硅聚合物涂层的复合材料。
权利要求
1.一种金属基体材料表面喷覆不粘涂层的方法，包括表面粗糙化和涂覆氟、硅聚合物不粘层的方法，本发明的特征是用热喷涂方法将金属或陶瓷材料喷涂在经粗糙化的基体材料表面，然后涂覆氟氯聚合物和硅聚合物。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是所述的金属基体材料是铝。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是热喷涂的金属是不锈钢合金，该不锈钢合金的铬含量超过标准不锈钢，其组分为(重量百分比)铬18-35%镍8-15%碳小于0.1%镁小于2%硅小于0.4%其余为铁。
4.按权利要求1所述的方法，其特征是热喷涂之不锈钢合金的最佳组分是(重量百分比)铬25-35%镍8-15%碳小于0.1%镁小于2%硅小于0.4%其余为铁。
5.按权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征是热喷涂粒子的横向尺寸为25-50μm。
6.按权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征是金属基体材料被热喷涂涂覆的面积为其粗糙化后总表面积的50-85%。
7.按权利要求5所述的方法，其特征是金属基体材料被热喷涂涂覆的面积为其粗糙化后总表面积的50-85%。
8.按权利要求1或2所述的方法，其特征是金属基体材料粗糙化后的粗糙度是其峰、谷间距离为5-20μm。
9.按权利要求6所述的方法，其特征是金属基体材料粗糙化后的粗糙度为其峰、谷间距离是5-20μm。
10.按权利要求7所述的方法，其特征是金属基体材料粗糙化后的粗糙度为其峰、谷间距离是5-20μm。
11.一种以权利要求1所述的方法制成的复合涂层材料，包括金属基体材料和氟氯聚合物与硅聚合物涂层，本发明的特征是在基体材料和聚合物之间有一层热喷涂的金属或陶瓷材料。
12.按权利要求11所述的复合涂层材料，其特征是热喷涂材料是高铬、高镍不锈钢层，其组分为(重量百分比)铬18-35%镍8-15%碳小于0.1%镁小于2%硅小于0.4%其余为铁。
13.按权利要求11或12所述的复合涂层材料，其特征为热喷涂的高铬、高镍不锈钢层的铬组分可高达25-35%(重量百分比)，其具体组分为铬25-35%镍8-15%碳小于0.1%镁小于2%硅小于0.4%其余为铁。
全文摘要
本发明是金属材料不粘层的涂覆方法及用该方法制成的复合涂层材料，其特征是用热喷涂法将金属(通常用不锈钢)或陶瓷喷涂在经粗糙化处理的基体金属材料表面，然后喷涂氟氯聚合物和硅聚合物，形成基体金属-热喷涂涂层-聚合物不粘层的复合材料。用本发明的方法可以得到硬度高达8H-9H的、不粘和耐蚀的、具有光滑表面的复合材料，可广泛用于食品容器和烹调器具，延长器具寿命，方便清洗，保证人体健康。
文档编号B05D3/12GK1077144SQ9210837
公开日1993年10月13日 申请日期1992年4月8日 优先权日1992年4月8日
发明者严世萍 申请人:严世萍