专利名称：高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，特别是涉及一种使锅具更坚固耐用且具有不沾性及耐磨性更好的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法。
以往应用于不沾锅具的处理方法大致有下列所述的几种方法(1)先经喷砂处理后再经硬质阳极氧化皮膜处理先利用高压氧化铝(Al2O3)或钢珠，冲击喷射于锅具的表面，使锅具产生直径不同、深浅不一、凹凸不平且粗细不均的凹孔表面，再于铝锅凹孔表面利用硫酸、草酸等，以直流或交直流电解，使表面生成均匀附着的多孔性硬质氧化皮膜而成。此种锅具的处理方法可以使锅具的表层形成一层氧经皮膜，达到强化锅具结构的效用，但在使用上，无法发挥不沾性的效果。
(2)先经喷砂处理后再经氟碳树脂加工处理先利用高压氧化铝(Al2O3)或钢珠，冲击喷射于锅具的表面，使其产生直径不同、深浅不一、凹凸不平且粗细不均的凹孔表面，再将各种结合不同的浮游状态悬浊液氟碳树脂喷洒于凹孔表面而成，此种锅具的处理方法可以使锅具的表层形成一层不沾性的涂覆层，发挥不沾锅的使用效果，但是结构上无法达到坚固耐用的作用。
(3)第三种处理方法是结合上述两种处理方法的步骤而成的方法，包括喷砂处理、电解氧化及表面涂装处理，如
图1所示，是锅具表面以喷砂处理后的剖视示意图，先以氧化铝(Al2O3)或钢珠，高压冲击喷射于锅具6的表面，产生直径和深浅不同、凹凸不平且粗细不均的凹孔表面61，使能对后来的涂覆层(以氟碳树脂为主的材质)产生较佳的键结或附着条件，如图2所示，是锅具表面经由喷砂处理及电解氧化后的剖视示意图，上述产生凹孔表面61的锅具6使用硫酸、草酸等，以直流或交直流电解，使凹孔表面61形成均匀附着的多孔性硬质氧化皮膜7，此氧化皮膜7是一个较平滑或圆弧状的平面，如图3所示，是锅具表面喷砂及电解氧化及经表面涂装处理后的剖视示意图，该表面涂装处理是在氧化皮膜7上喷洒一层可相互附着的涂覆层8。
虽然以上述处理方法所制成的不沾锅具，比第(1)、(2)种方法坚固耐用，且锅具表面具有较佳的不沾性，但是此种锅具的表面处理过程，先经过表面喷砂处理，使表面形成一个凹凸不平且粗细不均附着面积大的粗糙面，而粗糙面对于欲喷洒的涂覆层具有更多的结合面积及更强的结合力，再经电解氧化形成硬质氧化皮膜61，使原本刻意形成的粗糙面，反而形成一个不利于附着或键结的圆弧状或平滑状的氧化皮膜，使涂覆层的附着或键结力不佳，导致耐用性不佳、硬度差；也就是说，此种表面处理方法的设计，不但没有利用到原本刻意形成的粗糙面条件，反而将此有利的条件加以破坏，而形成一个不利于附着或键结的圆弧状或平滑状的氧化皮膜。而且，铝或铝合金材质的锅具本体与涂覆层的结合力，远大于氧化皮膜上涂覆层的附着力，此种方法将锅具先经表面喷砂处理后再电解氧化，在锅具表面所形成的硬质氧化皮膜，使得涂覆层无法与铝或铝合金材质的锅具本体直接接触，而降低了附着力与结合面积。由上说明可知，以往锅具的表面处理方法所制成的锅具由于涂覆层是附着于圆弧状或平滑状的氧化皮膜上，所以附着力低、结合面积小且因涂覆层本身的硬度也十分有限(约达2H)，使用时就必须以木制锅铲或塑胶锅铲轻轻搅拌，不能用力刷洗，否则会把涂覆层剥落刮坏，失去不沾锅的抗沾效果，使用上非常不方便。
本发明的目的，在于提供一种坚固耐用、不沾性佳，且经久使用涂覆层也不会剥落刮坏的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法。
本发明的特征在于该高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理法，是将一个经冲模成形的铝质或铝合金锅具，经净化处理、烘干处理、电解硬质处理、喷砂处理、净化处理、表层涂装处理、烘干结晶处理、成型处理等步骤，使锅具更坚固耐用且不沾性及耐磨性更佳。
本发明的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，包括下列的步骤(1)净化处理将一个经冲模成形的铝质或铝合金锅具，浸泡在火碱(NaOH)加水的碱性混合液槽中，浸泡后，再将锅具置入清水槽浸泡，使锅具表面脱脂；(2)烘干处理将经第(1)步骤净化处理完成的锅具放在烘干炉中，使锅具表面烘干；(3)电解硬质处理将经第(2)步骤烘干处理完成的锅具表面利用硫酸、硫酸镁、硫酸亚铁或其它材料的混合酸，以直流或交直流电解，使表面生成一层硬质铝镁铁氧化膜；(4)喷砂处理将经第(3)步骤电解硬质处理完成的锅具表面，先以氧化铝粉(Al2O3)、搪瓷细砂、粗矽钢砂或混合以上材料，以高压冲击喷射于锅具的表面，使锅具的表面产生直径和深浅不同、凹凸不平且粗细不均的凹孔表面，且使铝镁铁硬质氧化膜部份穿插于铝质或铝合金材料的锅具中；(5)净化处理将经第(4)步骤喷砂处理完成的锅具以高压气体将锅具表面的铝粉或砂质清洗干净；(6)底层涂装处理将含不同结合数的浮游状态的氟碳树脂悬浊液，经底层涂装喷洒于锅具的凹孔表面，使其渗入直径和深浅不同的凹凸孔内外表层上，并紧密附着锅具的铝质或铝合金材质内及铝镁铁硬质氧化膜的外层，形成硬度性的涂覆层；(7)表层烧结处理将经第(6)步骤底层涂装处理完成的锅具喷洒第二层氟碳树脂悬浊液，完成第二层的涂覆层；(8)成形处理将经第(7)步骤表层烧结处理的高温锅具取出烘干炉，直接以强力风扇冷却。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明图1是以往锅具表面喷砂处理后的剖视图。
图2是以往锅具表面喷砂处理及电解氧化后的剖视示意图。
图3是以往锅具表面喷砂处理及电解氧化经表面涂装处理后的剖视示意图。
图4是本发明的方块流程图。
图5是本发明锅具表面形成电解氧化膜的剖视示意图。
图6是本发明锅具表面形成电解氧化膜经喷砂处理后的剖视示意图。
图7是本发明锅具表面形成电解氧化膜经喷砂及底层涂装及表层烧结处理后的剖视示意图。
如图4所示，是本发明的流程图，本发明的步骤依序包括(1)净化处理(2)烘干处理(3)电解硬质处理(4)喷砂处理(5)净化处理(6)表层涂装处理(7)烘干烧结处理(8)成型处理。
(1)净化处理将—个经冲模成形的铝质或铝合金锅具，在由火碱(NaOH)加水形成的碱性混合液中浸泡(NaOH与水比例以3∶1为最佳)，且碱性混合液的温度以50℃～70℃最佳，浸泡时间约3～5分钟后，再将锅具置入50℃～70℃的清水槽浸泡约3～5分钟使锅具表面脱脂及去除污物。
(2)烘干处理将经第(1)步骤净化处理完成的锅具放置于约200℃的烘干炉中，经烘干约3～5分钟后，将锅具表面烘干。
(3)电解硬质处理将经第(2)步骤烘干处理完成的锅具表面利用硫酸、硫酸镁、硫酸亚铁或其它材料的混合酸，以直流或交直流电解，如图5所示，是本发明锅具表面形成电解氧经膜的剖视示意图，本发明使锅具9表面生成一层厚度约40—80μm的硬质铝镁铁氧化膜10，本电解硬质处理的步骤中，混合酸液的浓度为100g/L～350g/L，电解电压为20～40V，2A/dm2的高电流，温度为-5℃～20℃。
(4)喷砂处理将经第(3)步骤电解硬质处理完成的锅具9表面，先以氧化铝(Al2O3)或钢珠，以高压冲击喷射于锅具9的表面，如图6所示，是本发明锅具表面形成电解氧化膜经喷砂处理后剖视示意图，使锅具9产生直径和深浅不同、凹凸不平且粗细不均的氧化膜粗糙表面11，表面中心平均粗度(Ra)为6～8μm，峰与谷的距离约25～60μm，使坚硬的铝镁铁硬质氧化膜10形成一个氧化膜粗糙表面11。在此就与以往的方法不同，本发明先电解硬质处理后再进行喷砂处理，产生一个有利于键结且结合面积大的氧化膜粗糙表面11，可与第(7)步骤表层涂装处理有良好的接合力及大的结合面积，且喷砂处理所产生表面的凹孔有一部份已深入锅具9本体内，可与第(7)步骤表层涂装处理有非常好的键结强度。
(5)净化处理将经第(4)步骤喷砂处理完成的锅具9以高压气体将锅具9表面的铝粉、沙质清洗干净。
(6)底层涂装处理如图7所示，是本发明锅具表面形成电解氧化膜经喷砂、底层涂装及表层烧结处理后的剖视示意图，本步骤将含不同结合数的浮游状态氟碳树脂悬浊液，以0.5～3.5kg/cm2的空气源喷洒于锅具9的氧化膜粗糙表面11，再直接进入温度为50～120℃的烘干炉，粉干5分钟，使该氟碳树脂悬浊液渗入锅具9的本体及硬质氧化膜10上形成的直径和深浅不同的凹凸孔氧化膜粗糙表面11上，形成一层涂覆层12，该涂覆层12厚度为6～15μm，使该涂覆层紧密附着锅具9的铝质或铝合金材质内及氧化膜粗糙表面11上，而形成一个附着力强、结合面积大且硬度高的涂覆层12。
(7)表层烧结处理如图7所示，将经第(6)步骤底层涂装处理完成的锅具9喷洒第二层的氟碳树脂悬浊液，再置于温度为150℃的烘干炉，经10分钟的烘干，然后提升温度到350～420℃作5分钟的烘干，所形成第二层的涂覆层13厚度为15～25μm。
(8)成形处理将经第(7)步骤表层烧结处理完成的高温锅具9取出烘干炉，直接以强力风扇强制冷却至室温。
由下述说明可知，本发明与以往比较下，具有下列的优点(1)先电解氧化后再作喷砂处理，本发明充分利用各涂覆层可确实附着或键结在母材或底层的条件，使锅具本体与不沾层有更多的结合面积及更强的结合力，使锅具兼具坚固耐用与不沾效果的优点。
(2)先经电解氧化及喷砂处理后再进行底层涂装处理，使不沾层可以完全紧密附着锅具的硬质氧化膜并可部份渗入锅具本体，更增加不沾层的附着力及硬度。
(3)底层涂装处理烘干完成再进行表层烧结处理，使锅具本体上的不沾层有更佳的不沾性且也可以保持在特定的高硬度值。
(4)不沾层是以氟碳树脂为主的涂覆层，并且借助于溶剂及界面活性剂使添加的少量金属粉(如钛金属粉)或非金属粉(如陶瓷粉)容易与氟碳树脂相互结合而喷洒于锅具表层的凹凸孔上，且不沾层的硬度可达4H～8H，比以往的2H增加很多，所以不沾效果及耐磨性也相对增加。
(5)不沾层的附着力，不沾效果及耐磨性俱佳，可使用一般的铁铲搅拌且便于刷洗，使用更方便。
综上所述，本发明高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理法，具有使锅具更坚固耐用、不沾层的附着力及耐磨性更良好的优点。
权利要求
1.一种高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于该表面处理法所进行步骤依序如下(1)净化处理将一个经冲模成形的铝质或铝合金锅具，浸泡在火碱(NaOH)加水的碱性混合液中，浸泡后，再将锅具置入清水槽浸泡，使锅具表面脱脂；(2)烘干处理将经第(1)步骤净化处理完成的锅具放在烘干炉中，使锅具表面烘干；(3)电解硬质处理将经第(2)步骤烘干处理完成的锅具表面利用硫酸、硫酸镁、硫酸亚铁或其它材料的混合酸，以直流或交直流电解，使表面生成一层硬质铝镁铁氧化膜；(4)喷砂处理将经第(3)步骤电解硬质处理完成的锅具表面，先以氧化铝粉(Al2O3)、搪瓷细砂、粗矽钢砂或混合以上材料，以高压冲击喷射于锅具的表面，使锅具的表面产生直径和深浅不同、凹凸不平且粗细不均的凹孔表面，且使铝镁铁硬质氧化膜部份穿插于铝质或铝合金材料的锅具中；(5)净化处理将经第(4)步骤喷砂处理完成的锅具以高压气体将锅具表面的铝粉或砂质清洗干净；(6)底层涂装处理将含不同结合数的浮游状态的氟碳树脂悬浊液，经底层涂装喷洒于锅具的凹孔表面，使其渗入直径和深浅不同的凹凸孔内外表层上，并紧密附着锅具的铝质或铝合金材质内及铝镁铁硬质氧化膜的外层，形成硬度佳的涂覆层；(7)表层烧结处理将经第(6)步骤底层涂装处理完成的锅具喷洒第二层氟碳树脂悬浊液，完成第二层的涂覆层；(8)成形处理将经第(7)步骤表层烧结处理的高温锅具取出烘干炉，直接以强力风扇冷却。
2.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(1)步骤的净化处理中，该火碱与水比例为3∶1，且碱性槽混合液的温度为50℃～70℃，浸泡时间为3～5分钟，清水槽温度为50℃～70℃，浸泡时间为3～5分钟。
3.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(2)步骤烘干处理中，烘干的温度与时间为200℃与3～5分钟。
4.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(3)步骤的电解硬质处理中，锅具表面形成的硬质铝镁铁氧化皮膜厚度为40～80μm，酸液的浓度为100g/L～350g/L，电解电压为20～40V，2A/dm2的高电流，温度则为-5℃～20℃。
5.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(4)步骤喷砂处理中，凹孔表面中心平均粗度(Ra)为6～8μm，峰与谷的距离为25～60μm。
6.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(6)步骤底层烧结处理的烘干炉温度为50～120℃，烘干时间为5～10分钟，所形成涂覆层厚度为6～15μm。
7.如权利要求1的高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，其特征在于第(7)步骤表层烧结处理是将经第(6)步骤底层涂装处理完成的锅具喷洒第二层的氟碳树脂悬浊液，再置于温度为150℃的烘干炉，经过10分钟烘干，然后提升温度至350～420℃作5分钟的烘干，所形成第二层的涂覆层厚度为15～25μm。
全文摘要
一种高硬度铝质或铝合金不沾锅具的表面处理方法，将一个经冲模成型的铝质或铝合金锅具，经净化处理、烘干处理、电解硬质处理、喷砂处理、净化处理、表层涂装处理、烘干结晶处理、成型处理的表面处理步骤，使锅具更坚固耐用且不沾性及耐磨性更佳。
文档编号B05D7/14GK1125786SQ94113529
公开日1996年7月3日 申请日期1994年12月26日 优先权日1994年12月26日
发明者邓志强, 蔡东宏 申请人:邓志强, 蔡东宏