一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。其技術(shù)方案是：先在鋁合金鍋基體(3)的內(nèi)表面涂覆過渡層(2)，過渡層(2)的材質(zhì)為氧化鋁或為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層(2)的鋁合金鍋基體(3)在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體(3)的過渡層(2)上沉積TiC、TiCN或TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層(1)，制得不含氟化物的不粘鍋。所述過渡層(2)的厚度為10~50μm；所述超聲清洗的清洗時間為10~60min。本發(fā)明制備的不粘鍋工藝簡單，制備過程安全環(huán)保，所制得的不粘鍋具有不含氟化物、無損人體健康、耐磨性好和使用壽命長的特點。
【專利說明】一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于不粘鍋【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在日常生活中，用傳統(tǒng)鋁合金鍋烹飪食物時常發(fā)生食物粘鍋現(xiàn)象。焦糊的食物不僅破壞外形，且易產(chǎn)生有害物質(zhì)危害人類健康。此外，也為炊具清洗增加了難度?，F(xiàn)有解決不粘鍋的方法是在鋁合金鍋表面涂覆一層聚四氟乙烯(PTFE )。
[0003]現(xiàn)有的不粘鍋雖能滿足人們烹飪食物時不發(fā)生粘鍋的需要，但聚四氟乙烯涂層強度不高，容易剝落和損壞。當表層疏水物質(zhì)被磨掉后，不粘鍋就失去了“不粘”的性能。并且對于聚四氟乙烯不粘鍋在使用過程中是否對人體健康有隱患也存在爭議，不斷引發(fā)爭端。
[0004]專利號為ZL95226356.4的實用新型專利公開了一種名為新型不粘鍋的鍍覆了一層非晶態(tài)鎳磷合金層的不粘鍋，該鍍層具有耐磨性好、摩擦系數(shù)低且自潤滑性能良好等特點，不僅克服了傳統(tǒng)含氟不粘鍋使用壽命短的缺點，且不含氟化物。但鎳本身為重金屬，鎳、磷對人身體有害，且該專利技術(shù)未進行歐盟食品級衛(wèi)生指標測試重金屬遷移量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單和安全環(huán)保的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，用該方法制備的不粘鍋耐磨性好和使用壽命長。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:先在鋁合金鍋基體的內(nèi)表面涂覆過渡層，過渡層的材質(zhì)為氧化鋁或為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層的鋁合金鍋基體在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體的過渡層上沉積TiC、TiCN或TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0007]所述鋁合金鍋的化學(xué)組分是:Si為0.2(Tl.70wt%,Fe為0.003~1.60 wt%，Cu為0.05~7.0 wt%，Mn為0.01~1.50 wt%，Zn為0.03~6.70 wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]所述過渡層的厚度為10~50 U m。
[0009]所述超聲清洗的清洗時間為l(T60min。
[0010]所述沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V ；C2H2流量為0.15~0.25L/min ；Ar流量為0.01~0.04L/min ;靶電流為50~80A ;沉積溫度為50^300°C ；沉積時間為3(T90min。
[0011]所述沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V ；N2流量為 0.15~0.25L/min ；C2H2 流量為 0.15~0.25L/min ；Ar 流量為 0.01 ~0.04L/min ;靶電流為5(T80A ;沉積溫度為5(T300°C ;沉積時間為3(T90min。
[0012]所述TiN的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V ;N2流量為0.15~0.25L/min ；Ar流量為0.01~0.04L/min ;靶電流為50~80A ;沉積溫度為50^300°C ;沉積時間為3(T90min。
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下經(jīng)濟效果:
本發(fā)明在硬度較低的鋁合金鍋基體的內(nèi)表面與硬度很高的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層間覆蓋了一層硬度居中的過渡層，使外層涂層與基體間的結(jié)合力顯著提高，即顯著提高了納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層與鋁合金鍋基體的內(nèi)表面的結(jié)合力，使沉積的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層不易剝落。
[0014]TiCN、TiC或TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層具有硬度高、韌性好、摩擦系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好和對食物無污染等優(yōu)點。采用多弧離子鍍方法在涂覆了過渡層的鋁合金鍋基體的內(nèi)表面沉積TiCN、TiC或TiN，獲得了納米級粗糙結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層，使得硬質(zhì)陶瓷層具有疏水性，所制得的不粘鍋涂層在烹飪溫度下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所制備的鋁合金不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過 26~30個循環(huán)。相比聚四氟乙烯涂層的不粘鍋，不僅使用壽命延長了一倍，且不存在安全隱患，可取代其使用。另外，采用多弧離子鍍技術(shù)在沉積納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層的過程中不產(chǎn)生污染物質(zhì)，安全環(huán)保。
[0015]因此，本發(fā)明制備工藝簡單，制備過程安全環(huán)保，所制得的不粘鍋具有不含氟化物、無損人體健康、耐磨性好和使用壽命長的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0018]為避免重復(fù)，先將本【具體實施方式】所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述:
所述鋁合金鍋基體3的化學(xué)組分是:Si為0.2(Tl.70wt%,Fe為0.003~1.60 wt%,Cu為0.05~7.0 wt%,Mn為0.01~1.50 wt%,Zn為0.03~6.70 wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]實施例1
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0020]所述過渡層2的厚度為10~30 u m。
[0021]所述超聲清洗的清洗時間為l(T40min。
[0022]所述沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為OV ；C2H2流量為0.15~0.18L/min ；Ar流量為0.02~0.03L/min ;靶電流為60~70A ;沉積溫度為50^130°C ;沉積時間為5(T70min。
[0023]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋進行炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過26~27個循環(huán)。[0024]實施例2
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆有過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0025]所述過渡層2的厚度為20~40 U m。
[0026]所述超聲清洗的清洗時間為2(T50min。
[0027]所述沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為f 150V ;C2H2流量為0.18~0.22L/min ；Ar流量為0.03~0.04L/min ;靶電流為70~80A ;沉積溫度為13(T210°C;沉積時間為7(T90min。
[0028]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過26~27個循環(huán)。
[0029]實施例3
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0030]所述過渡層2的厚度為30~50 u m。
`[0031]所述超聲清洗的清洗時間為3(T60min。
[0032]所述沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為15(T300V;C2H2流量為0.22~0.25L/min ；Ar流量為0.01~0.02L/min ;靶電流為50~60A ;沉積溫度為210^3000C ;沉積時間為30~50min。
[0033]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過29~30個循環(huán)。
[0034]實施例4
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0035]所述過渡層2的厚度為10~30 u m。
[0036]所述超聲清洗的清洗時間為l(T40min。
[0037]所述沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為OV ;N2流量為 0.15~0.18L/min ；C2H2 流量為 0.22~0.25L/min ；Ar 流量為 0.01 ~0.02L/min ;靶電流為50~60A ;沉積溫度為5(Tl30°C ;沉積時間為3(T50min。
[0038]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過27~28個循環(huán)。
[0039]實施例5
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0040]所述過渡層2的厚度為20~40 u m。
[0041]所述超聲清洗的清洗時間為2(T50min。
[0042]所述沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為f 150V ；N2流量為 0.18~0.22L/min ；C2H2 流量為 0.15~0.18L/min ；Ar 流量為 0.02~0.03L/min ;靶電流為60~70A ;沉積溫度為13(T210°C ;沉積時間為5(T70min。
[0043]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過29~30個循環(huán)。
[0044]實施例6
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在吹干后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0045]所述過渡層2的厚度為30~50 U m。
[0046]所述超聲清洗的清洗時間為3(T60min。
[0047]所述沉積TiCN納米`結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為15(T300V ；N2流量為 0.22~0.25L/min ；C2H2 流量為 0.18~0.22L/min ；Ar 流量為 0.03~0.04L/min ;靶電流為70~80A ;沉積溫度為21(T300°C ;沉積時間為7(T90min。
[0048]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過29~30個循環(huán)。
[0049]實施例1
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0050]所述過渡層2的厚度為10~30 u m。
[0051]所述超聲清洗的清洗時間為l(T40min。
[0052]所述沉積TiN的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為OV ；N2流量為0.15~0.18L/min ；Ar流量為0.01~0.02L/min ;靶電流為50~60A ;沉積溫度為50^130°C ;沉積時間為30~50min。
[0053]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過28~29個循環(huán)。
[0054]實施例8
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。[0055]所述過渡層2的厚度為20~40 U m。
[0056]所述超聲清洗的清洗時間為2(T50min。
[0057]所述沉積TiN的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為fl50V;N2流量為0.18~0.22L/min ；Ar流量為0.02~0.03L/min ;靶電流為6(T70A ;沉積溫度為210^3000C ;沉積時間為70~90min。
[0058]本實施例所制 備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過29~30個循環(huán)。
[0059]實施例9
一種不含氟化物的不粘鍋及其制備方法。如圖1所示，先在鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面涂覆過渡層2，過渡層2的材質(zhì)為氧化鋁；然后將涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體3的過渡層2上沉積TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層1，制得不含氟化物的不粘鍋。
[0060]所述過渡層2的厚度為30~50 u m。
[0061]所述超聲清洗的清洗時間為3(T60min。
[0062]所述沉積TiN的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的工藝參數(shù)是:負偏壓為15~300V;N2流量為0.22~0.25L/min ；Ar流量為0.03~0.04L/min ;靶電流為70~80A ；沉積溫度為130^2100C ;沉積時間為50~70min。
[0063]本實施例所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過27~28個循環(huán)。
[0064]本【具體實施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下經(jīng)濟效果:
本【具體實施方式】在硬度較低的鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面與硬度很高的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I間覆蓋了一層硬度居中的過渡層2，使外層涂層與基體間的結(jié)合力顯著提高，SP顯著提高了納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I與鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面的結(jié)合力，使沉積的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I不易剝落。
[0065]TiCN、TiC或TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I具有硬度高、韌性好、摩擦系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好和對食物無污染等優(yōu)點。采用多弧離子鍍方法在涂覆了過渡層2的鋁合金鍋基體3的內(nèi)表面沉積TiCN、TiC或TiN，獲得了納米級粗糙結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層，使得硬質(zhì)陶瓷層具有疏水性，所制得的不粘鍋涂層在烹飪溫度下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，本【具體實施方式】所制備的不含氟化物的不粘鍋經(jīng)炒鍋鐵鏟加速模擬測試，通過26~30個循環(huán)。相比聚四氟乙烯涂層的不粘鍋，不僅使用壽命延長了一倍，且不存在安全隱患，可取代其使用。另外，采用多弧離子鍍技術(shù)在沉積納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層I的過程中不產(chǎn)生污染物質(zhì)，安全環(huán)保。
[0066]因此，本【具體實施方式】制備工藝簡單，制備過程安全環(huán)保，所制得的不粘鍋具有不含氟化物、無損人體健康、耐磨性好和使用壽命長的特點。
【權(quán)利要求】
1.一種不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于先在鋁合金鍋基體(3)的內(nèi)表面涂覆過渡層(2)，過渡層(2)的材質(zhì)為氧化鋁或為氮化鋁；然后將涂覆了過渡層(2)的鋁合金鍋基體(3)在丙酮溶液中超聲清洗，再用無水乙醇脫水處理，干燥；最后采用多弧離子鍍技術(shù)，在干燥后的鋁合金鍋基體⑶的過渡層⑵上沉積TiC、TiCN或TiN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層(I)，制得不含氟化物的不粘鍋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述鋁合金鍋的化學(xué)組分是:Si 為 0.20~1.70wt%, Fe 為 0.003~1.60 wt%，Cu 為 0.05~7.0 wt%，Mn 為0.01~1.50 wt%，Zn為0.03~6.70 wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述過渡層(2)的厚度為10^50 Um0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述超聲清洗的清洗時間為l(T60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述沉積TiC納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層(I)的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V;C2H2流量為0.15、.25L/min ；Ar流量為0.01~0.04L/min ;靶電流為5(T80A ;沉積溫度為50~300。。;沉積時間為30~90mino
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述沉積TiCN納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層(I)的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V ；N2流量為0.15~0.25L/min ；C2H2流量為0.15~0.25L/min ；Ar流量為0.01~0.04L/min ;靶電流為50~80A ;沉積溫度為50^3000C ;沉積時間為30~90min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述`的不含氟化物的不粘鍋的制備方法，其特征在于所述TiN的納米結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)陶瓷層(I)的工藝參數(shù)是:負偏壓為(T300V ；N2流量為0.15~0.25L/min ；Ar流量為0.0r0.04L/min ;靶電流為5(T80A ;沉積溫度為5(T300°C ;沉積時間為3(T90min。
8.一種不含氟化物的不粘鍋，其特征在于所述的不粘鍋是根據(jù)權(quán)利要求廣7項中任一項所述的不含氟化物的不粘鍋的制備方法所制備的不含氟化物的不粘鍋。
【文檔編號】C23C14/06GK103519675SQ201310468291
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】潘應(yīng)君, 張改璐, 洪波, 張恒, 陸旭峰 申請人:武漢科技大學(xué)