一種電磁鍋用長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁炊具導(dǎo)磁涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁鍋用長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高和節(jié)能、環(huán)保意識(shí)的提高，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始使用電磁爐作為廚房加熱爐具。電磁爐是一種新型的家用電器，其憑借方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)被廣大消費(fèi)者所接受。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，電磁爐可以對(duì)食物進(jìn)行炒、炸、蒸、煮等加工，可控火力，操作十分方便。與傳統(tǒng)灶具相比，具有熱效率高、安全性好、清潔衛(wèi)生、烹飪效果好、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)電磁爐上使用的炊具主要是鐵質(zhì)金屬炊具，但鐵質(zhì)炊具存在易生銹腐蝕、傳熱效率低、不節(jié)能、不衛(wèi)生等問(wèn)題，因此新穎的非鐵質(zhì)炊具應(yīng)運(yùn)而生。非鐵質(zhì)炊具主要有鋁、錫、鈦及其合金等。這些非鐵質(zhì)炊具具有節(jié)能、傳熱快、環(huán)保、衛(wèi)生、不易生銹等優(yōu)點(diǎn)，但這些材料是非導(dǎo)磁材料，不能直接在電磁爐上使用，因此大大限制了它們的使用范圍。
[0003]隨著社會(huì)的發(fā)展，技術(shù)的更新，目前使非導(dǎo)磁炊具具備導(dǎo)磁性能的方法主要有:
(I)涂覆法，即在非導(dǎo)磁炊具外表面涂覆導(dǎo)磁金屬層，再在其表面涂覆防護(hù)面漆，實(shí)現(xiàn)炊具導(dǎo)磁和防銹目的；(2)鐵板壓鑄法，即在非導(dǎo)磁炊具底部壓鑄鐵板，使其實(shí)現(xiàn)導(dǎo)磁。這些方法存在工藝復(fù)雜，設(shè)備成本高，使用壽命短，不節(jié)能環(huán)保等問(wèn)題，因此亟需開(kāi)發(fā)新型的長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層及其制備方法，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，節(jié)約能源的目的。
[0004]熱噴涂是一種常用的材料表面處理技術(shù)，它是利用火焰、等離子焰流、電弧(等熱源將粉末狀(或絲狀、或棒狀)的固態(tài)材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，并加速或霧化后加速)形成高速熔滴，以高速撞擊基體，經(jīng)過(guò)扁平化、快速冷卻凝固沉積在基體表面形成覆蓋層的方法。采用熱噴涂方法可以在金屬、陶瓷等材料表面制備滿(mǎn)足需求的涂層，且熱噴涂具有不受工件尺寸、沉積效率較高以及對(duì)基體材料熱影響小的優(yōu)勢(shì)，是一種高效率、低成本制備大面積涂層的有效技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外在炊具制造領(lǐng)域，熱噴涂技術(shù)還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，主要的原因是還沒(méi)有能夠有效解決炊具表面熱噴涂涂層的表面粗糙度問(wèn)題。通過(guò)噴涂工藝、噴涂材料等方面的改進(jìn)，開(kāi)發(fā)復(fù)合炊具行業(yè)使用的新型長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層是今后發(fā)展的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)目的是為了開(kāi)發(fā)一種電磁鍋用長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層及其制備方法，從而實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)磁金屬炊具實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效導(dǎo)磁且耐蝕。該方法工藝簡(jiǎn)單易控，成本低廉，特別適合于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景與經(jīng)濟(jì)效益。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為:利用熱噴涂技術(shù)在經(jīng)過(guò)粗化后的非導(dǎo)磁金屬基體表面制備金屬導(dǎo)磁涂層和耐蝕防護(hù)涂層，制備的涂層厚度為200-400μπι，涂層具備均勻致密，孔隙率低，涂層與基底結(jié)合強(qiáng)度好，抗熱沖擊性能、耐腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)，其制備過(guò)程如圖1所示。
[0007]作為優(yōu)選，所述的復(fù)合涂層材料包括金屬導(dǎo)磁涂層和耐蝕防護(hù)涂層，其中金屬導(dǎo)磁涂層材料包括但不限于工業(yè)純鐵、純鐵(DT1)、純鐵(DT2)、純鐵(DT3)、硅鋼、坡莫合金、導(dǎo)磁不銹鋼430、鐵鋅合金。耐蝕防護(hù)涂層材料包括但不限于鎳鋁、鋁、鋅、鋁鋅合金、銅、鈦、鎳鉻鈦、鎳60及其他鎳基合金。
[0008]作為優(yōu)選，所述的基體為非導(dǎo)磁金屬基底包括但不限于鋁及其合金材料。
[0009]作為優(yōu)選，所述的熱噴涂技術(shù)包括但不限于電弧噴涂、超音速火焰噴涂、火焰噴涂和冷噴涂。
[0010]本發(fā)明中一種電磁鍋用長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層的制備方法包括如下步驟:
[0011 ]步驟1:將基體進(jìn)行清洗、除油除銹和表面粗化；
[0012]步驟2:在經(jīng)步驟I處理的基體表面采用熱噴涂方法制備一層金屬導(dǎo)磁涂層；
[0013]步驟3:在經(jīng)步驟2處理的基體表面采用熱噴涂方法制備一層耐蝕防護(hù)涂層。
[0014]所述的步驟I中，表面粗化方法包括但不限于噴砂、車(chē)螺紋、滾花或電拉毛。
[0015]所述的步驟2中，熱噴涂技術(shù)包括但不限于:電弧噴涂、超音速火焰噴涂、火焰噴涂和冷噴涂。其中優(yōu)選電弧噴涂方法制備導(dǎo)磁涂層，其噴涂參數(shù)的優(yōu)選范圍為:噴涂電流1 O?400A，噴涂電壓20?60V，壓縮空氣壓力0.4?IMPa，噴涂距離100?300mm，噴槍移動(dòng)速度80?500mm/s，噴涂遍數(shù)I?6層。
[0016]所述的步驟3中，優(yōu)選電弧噴涂方法制備耐蝕涂層，其噴涂參數(shù)的優(yōu)選范圍為:噴涂電流100?400A，噴涂電壓20?60V，壓縮空氣壓力0.4?IMPa，噴涂距離100?300mm，噴槍移動(dòng)速度80?500mm/s，噴涂遍數(shù)I?6層。
[0017]為了表征本發(fā)明中一種電磁鍋用長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層的性能，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、鹽霧試驗(yàn)對(duì)所得到的涂層樣品進(jìn)行表征，以下是具體的性能測(cè)試方法。
[0018]微觀組織觀測(cè):將涂層樣品截面鑲嵌后拋光，利用掃描電子顯微鏡觀測(cè)其微觀組織結(jié)構(gòu)。
[0019]鹽霧試驗(yàn):將涂層樣品放于5%NaCl中性鹽霧環(huán)境中進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，考察其耐腐蝕性能，觀察試樣是否出現(xiàn)裂紋以及涂層腐蝕脫落等現(xiàn)象。
[0020]導(dǎo)磁加熱性能測(cè)試:將250ml室溫去離子水置于涂層樣品炊具中，并置于2200W功率的電磁爐上進(jìn)行煮開(kāi)水試驗(yàn)，考察試驗(yàn)導(dǎo)磁加熱性能，觀察是否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將室溫水加熱煮沸。
[0021]綜上所述，本發(fā)明采用熱噴涂方法制備長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層，與目前常用的炊具導(dǎo)磁方式相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):所獲得的導(dǎo)磁復(fù)合涂層兼具導(dǎo)磁性能和耐蝕性能，涂層沉積效率高，設(shè)備成本低，加工工藝步驟少，從而顯著降低企業(yè)生產(chǎn)成本。因此，該復(fù)合涂層適合用于導(dǎo)磁炊具領(lǐng)域的應(yīng)用，具有良好的市場(chǎng)前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明抗熱沖擊金屬基涂層制備工藝的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]本實(shí)施例中，以鋁合金為基材，在其表面采用電弧噴涂法制備一層純鐵導(dǎo)磁涂層，該涂層厚度為200μπι，再在純鐵涂層表面制備采用電弧噴涂一層耐蝕鎳鋁涂層，該涂層厚度為ΙΟΟμπι。制備純鐵涂層所采用的原料為市售直徑2mm的鐵絲，制備鎳鋁涂層所采用的原料為市售直接2_的鎳鋁絲材。該復(fù)合涂層的具體制備方法如下:
[0026]1、噴涂前，將鋁合金基體進(jìn)行清洗、除油除銹后采用60目棕剛玉砂進(jìn)行表面噴砂預(yù)處理，使其粗糙度達(dá)到噴涂要求；
[0027]2、采用電弧噴涂方法對(duì)粗化后的基體表面進(jìn)行導(dǎo)磁涂層噴涂，控制電弧噴涂槍的噴涂參數(shù)為:噴涂電流250A，噴涂電壓40V，壓縮空氣壓力0.6MPa，噴涂距離200mm，噴槍移動(dòng)速度300mm/s，噴涂遍數(shù)I層；
[0028]3、采用電弧噴涂方法在導(dǎo)磁涂層表面噴涂耐蝕涂層，控制電弧噴涂槍的噴涂參數(shù)為:噴涂電流150A，噴涂電壓40V，壓縮空氣壓力0.6MPa，噴涂距離180mm，噴槍移動(dòng)速度300mm/s，噴涂遍數(shù)I層；
[0029]對(duì)上述制備得到的長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層進(jìn)行如下性能測(cè)試:
[0030](I)涂層微觀形貌表征:利用SEM觀察其斷面微觀形貌，可見(jiàn)涂層致密，孔隙率低，涂層與基底、涂層與涂層間結(jié)合良好，涂層總厚度為300μπι，其中導(dǎo)磁層為200μπι，耐蝕防護(hù)層為 ΙΟΟμπι。
[0031](2)涂層導(dǎo)磁加熱性能測(cè)試:將250ml室溫去離子水置于涂層樣品炊具中，并置于2200W功率的電磁爐上進(jìn)行煮開(kāi)水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合涂層導(dǎo)磁加熱性能優(yōu)異，48s左右就能將250ml去離子水加熱煮沸。
[0032](3)涂層耐蝕性能測(cè)試:利用中性鹽霧試驗(yàn)考察涂層耐蝕性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合涂層在中性鹽霧試驗(yàn)500h后涂層未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕，涂層無(wú)裂紋及腐蝕脫落等現(xiàn)象。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]本實(shí)施例中，以鋁合金為基材，在其表面采用電弧噴涂法制備一層純鐵導(dǎo)磁涂層，該涂層厚度為250μπι，再在純鐵涂層表面采用電弧噴涂制備一層耐蝕鋁涂層，該涂層厚度為ΙΟΟμπι。制備純鐵涂層所采用的原料為市售直徑2mm的鐵絲，制備鋁涂層所采用的原料為市售直接2_的鋁絲材。該復(fù)合涂層的具體制備方法如下:
[0035]1、噴涂前，將鋁合金基體進(jìn)行清洗、除油除銹后采用60目棕剛玉砂進(jìn)行表面噴砂預(yù)處理，使其粗糙度達(dá)到噴涂要求；
[0036]2、采用電弧噴涂方法對(duì)粗化后的基體表面進(jìn)行導(dǎo)磁涂層噴涂，控制電弧噴涂槍的噴涂參數(shù)為:噴涂電流250A，噴涂電壓40V，壓縮空氣壓力0.6MPa，噴涂距離200mm，噴槍移動(dòng)速度I OOmm/s，噴涂遍數(shù)3層；
[0037]3、采用電弧噴涂方法在導(dǎo)磁涂層表面噴涂耐蝕涂層，控制電弧噴涂槍的噴涂參數(shù)為:噴涂電流150A，噴涂電壓30V，壓縮空氣壓力0.5MPa，噴涂距離200mm，噴槍移動(dòng)速度200mm/s，噴涂遍數(shù)2層；
[0038]對(duì)上述制備得到的長(zhǎng)效導(dǎo)磁耐蝕復(fù)合涂層進(jìn)行如下性能測(cè)試:
[0039](I)涂層微觀形貌表征:利用SEM觀察其斷面微觀形貌，結(jié)果表明涂層致密，孔隙率低，涂層與基底、涂層與涂層間結(jié)合良好，涂層總厚度為350μπι，其中導(dǎo)磁層為250μπι，耐蝕防護(hù)層為ΙΟΟμπι。
[0040](2)涂層導(dǎo)磁加熱性能測(cè)試:將250ml室溫去離子水置于涂層樣品炊具中，并置于2200W功率的電磁爐上進(jìn)行煮開(kāi)水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合涂層導(dǎo)磁加熱性能優(yōu)異，40s左右就能將250ml去離子水加熱煮沸。
[0041](3)涂層耐蝕性能測(cè)試:利用中性鹽霧試驗(yàn)考察涂層耐蝕性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合涂層在中性鹽霧試驗(yàn)500h后涂層未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕，涂層無(wú)裂紋及腐蝕脫落等現(xiàn)象。
[0042]實(shí)施例3:
[0043]本實(shí)施例中，以鋁合金為基材，在其表面采用超音速火焰噴涂法制備一層導(dǎo)磁不銹鋼430導(dǎo)磁涂層，該涂層厚度為300μπι，再在純鐵涂層表面采用電弧噴涂制備一層耐蝕鋅鋁涂層，該涂層厚度為ΙΟΟμπι。制備坡莫合金涂層所采用的原料為市售粒度為45μπι的坡莫合金粉末，制備鋁涂層所采用的原料為市售直接2_的鋅鋁絲材。該復(fù)合涂層的具體制備方法如下: