本發明涉及炊具，具體涉及一種含有電氣石不沾涂層的炊具及其制備方法。
背景技術：
：為了防止米飯粘接在鍋底，現有的電飯煲和電壓力鍋通常會在內鍋的內表面噴涂不粘涂層，但不粘涂層與內鍋基體的附著力通常不夠大，使得其耐磨性差，容易從內鍋基體上脫落。發明人曾做過實驗，將噴涂有不粘涂層的內鍋與3m百潔布摩擦，大約摩擦不到2000次，不粘涂層就會從內鍋基體上脫落，露出鋁基材的鍋具基體，有害人體健康。此外，好的水質也是煮出一鍋好飯的關鍵因素之一，而人們在生活中一般都采用自來水煮飯，自來水是采用氯氣氧化處理后的河水，其水質問題已經引起很多人們的關注。為此，不少家庭都通過購買凈水器使得來凈化自來水，但經過凈化處理的自來水通常存在礦物質少、溶氧量少等問題。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種耐磨性能和耐腐蝕性能更強且更為健康的炊具。為了實現上述目的，本發明提供的炊具，包括炊具基體，所述炊具基體的內表面附著有中間結合層，所述中間結合層表面上附著有電氣石不粘涂層。本發明在電氣石不粘涂層和炊具基體中附著有中間結合層，由于材料膨脹系數等因素的影響，相對于炊具基體來說，電氣石不粘涂層與中間結合層之間的結合力更強，同時，相對于電氣石不粘涂層來說， 炊具基體與中間結合層之間的結合力更強，因此本發明通過增加中間結合層使得電氣石不沾涂層能更加牢固的附著在炊具基體的內表面，不容易脫落。中間結合層增加了不粘涂層的硬度，進而增加了炊具的耐磨性能，而且中間結合層還增加了炊具的耐腐蝕性能。此外，本發明提供的炊具在不粘涂層中添加了電氣石而形成的電氣石涂層至少具有以下幾個方面的功能：(1)產生負離子：調節人體離子平衡作用，使身心放松，活化細胞，提高自然治愈率；(2)電解水：水電解后，能獲得界面的活性作用、氯的安定化、鐵的鈍化、水的還原化等效果；(3)縮小水分子束：分子束較小的水能去除氯或不純物、味道佳、而且能提高身體的滲透力；(4)放射遠紅外線(4～14μm的成長光線)：遠紅外發射率接近100％，滲透到身體深層部位，溫暖細胞，促進血液循環，使新陳代謝順暢；(5)含有有效微量礦物質。本發明所述電氣石粉的粒徑優選為1000～2000目。該粒徑范圍內的電氣石粉可以充分發揮其產生負離子、放射遠紅外線、熱電性、壓電性等物理特性。所述電氣石粉中優選包含如下重量百分比的成分：al2o340～45％，sio240～45％，h2o4～5％，b2o38～9％，mno1～2％，na2o1～3％。優選的，本發明采用熱噴涂工藝或者硬質氧化工藝在炊具基體上附著中間結合層。現有的在炊具基體上附著中間結合層的工藝為陽極氧化工藝，但通過陽極氧化工藝在炊具基體上附著的中間結合層厚度有限，大約為2um～5um，而且附著的速度很慢。用熱噴涂工藝或者硬質氧化工藝在炊具基體上附著中間結合層，附著的速度更快，附著的 厚度也更大，進而增加了中間結合層的整體硬度，使得不粘涂層的耐磨性能更好，而且更不容易從炊具基體上脫落。發明人做的實驗顯示，通過陽極氧化工藝在電氣石不粘涂層和鍋具基體之間附著一層4um的中間結合層，鍋具與百潔布摩擦2600多次，電氣石不粘涂層開始脫落，通過熱噴涂工藝在電氣石不粘涂層和鍋具基體之間附著一層25um中間結合層，鍋具與百潔布摩擦8000次之后，電氣石不粘涂層才開始脫落。此外，除了耐磨性能之外，發明人還意外的發現通過熱噴涂工藝或者硬質氧化工藝附著在炊具基體上的中間結合層耐腐蝕性能也優于陽極氧化工藝在炊具基體上附著的中間結合層的方式。本發明所述的炊具中，所述炊具基體的材質優選為鋁合金、不銹鋼或者陶瓷材料。所述中間結合層的材質為氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦。這三種材質的中間結合層不僅與鋁合金、不銹鋼或者陶瓷材料制成的炊具基體之間有很好的結合力，而且與電氣石不粘涂層之間也有很好的結合力。此外，本發明提供的炊具中，其中間結合層的厚度范圍為20μm-150μm之間，這樣不僅保證了確保中結合層與各電氣石不粘涂層和炊具基體之間的結合力，同時也控制了噴涂中間結合層的成本。本發明提供的炊具中，所述電氣石不粘涂層包括附著在所述中間結合層表面的底涂層和附著在所述底涂層表面的面涂層；其中，所述面涂層由至少包括不粘樹脂、電氣石粉末和粘接劑混合制得，所述底涂層由至少包括不粘樹脂和粘接劑混合制得。所述底涂層中粘接劑質量分數百分比大于所述面涂層中的粘接劑質量分數百分比。本發明提供的炊具中，不粘樹脂為水性不粘樹脂或熱塑性不粘樹脂，水性不粘樹脂選用的是ptfe(聚四氟乙烯)樹脂，熱塑性不粘樹脂選用的是pfa(可溶性聚四氟乙烯)。粘接劑可以根據具體情況選用聚醚砜樹脂、有機硅樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚酰胺酰亞胺(pai)中的一種或多種。當選用水性不沾樹脂時，所述電氣石不沾涂層為水性，所述電氣石不沾涂層的涂料可采用包括以下步驟的方法制備而成：將各成分混合，以轉速250～400r/min機械攪拌5～15min，再超聲分散20～40min，過濾，即可。上述方法可確保小粒徑的電氣石粉、尤其是粒徑1000～2000目的電氣石粉充分分散于水性不粘樹脂中，使其均勻附著于炊具表面。當選用熱塑性不沾樹脂時，所述電氣石不沾涂層為熱塑性，所述電氣石不沾涂層的涂料可采用包括以下步驟的方法制備而成：將各成分混合后熔融，冷卻，粉碎，過篩，即可。本發明所述面涂層中，電氣石粉末的質量百分比優選為5％-15％。質量分數比在該范圍內的電氣石不粘涂層不僅能使得電氣石很好的發揮其凈化水質和調節水質的功能，同時也盡量減少了對面涂層不粘性能和附著性能的影響。為了實現各層之間的最佳協同作用，所述底涂層厚度為7μm～22μm，所述面涂層厚度為10μm～36μm。本發明提供的炊具，將電氣石不粘涂層分為面涂層和底涂層兩層，其中底涂層中粘接劑的含量更大，使得面涂層和底涂層的粘接性能形成一個梯度，不僅保證了底涂層與中間結合層之間的附著力更強，而且還使得面涂層相對硬度更大，更為耐磨。面涂層中電氣石粉的含量大于底涂層中電氣石粉的含量，即底涂層中可含有少量電氣石粉末，甚至可以不含有電氣石粉末。面涂層相對于底涂層來說更靠近炊具內的食物，因此在面涂層中添加電氣石粉可以使得電氣石粉更好的發揮其凈化水質和調節水質等相關功能。所述底涂層中還可以添加本領域常用的添加劑，如增塑劑、顏料等，以滿足市場需要。本發明所述的炊具中，優選所述炊具基體表面的粗糙度為2μm～3.5μm。粗糙度在該范圍的炊具基體表面粗糙度能進一步增加炊具基體與中間結合層之間的附著力。本發明所述的炊具基體可為電飯煲或電壓力鍋的內鍋、用于電磁爐的烹飪鍋具、電熱水壺的壺體、豆漿機的內杯體、或者煎拷機的烤盤等。所述基體的基材為本領域常用的炊具材料，可選用鋁合金、不銹鋼或者陶瓷。當所述炊具為電飯煲時，其內鍋的基材優選為鋁合金，如3003或5005鋁合金。本發明還提供一種炊具的制造方法，該炊具制造方法的流程圖如圖3所示，具體包括如下步驟：s10炊具基體成型；s20在所述炊具基體的表面附著中間結合層；s30在中間結合層表面附著電氣石不粘涂層。本發明提供的炊具的制備方法中，所述s10還可以包括對基體的預處理，具體為：清洗基材表面，進行表面噴砂處理。所述清洗包括去除表面的油脂、污物、灰塵等。所述噴砂處理優選使用60～100#的氧化鋁砂，使鋁基材表面的粗糙度ra達到2～3.5μm。步驟s20中的中間結合層優選通過熱噴涂工藝或者硬質陽極氧化工藝附著在炊具基體的表面，其中所述熱噴涂工藝的參數條件優選為：噴涂距離為100～120mm；噴涂功率為35～40kw；主氣為ar，氣體流量為45～48l/min；副氣為h2，氣體流量為4.3～4.5l/min；送粉速率為25～35g/min；噴槍移動速率為30～40mm/s；噴涂角度為80～90度；基體預熱溫度：150～200℃。采用上述熱噴涂工藝參數，可以使得中間結合層能夠更加致密且更高效率的噴涂至炊具基體上。所述硬質陽極氧化工藝采用本領域常規的硬質化方法，本發明不做特殊限定。所述s30在附電氣石不沾涂層前，優選先對附著有中間結合層的基體進行預熱，所述預熱溫度優選為35～45℃。本發明提供的所述炊具的制備方法中，通過硬質陽極氧化和熱噴 涂工藝附著的中間結合層孔隙直徑較小，表面粗糙度高，使得其與電氣石不粘涂層之間存在較強的結合力，更有利于提高電氣石不粘涂層的耐磨性和耐腐蝕性能，延長炊具使用壽命，安全性更高。本發明所述炊具的制備方法中，所述s30在中間結合層表面附著電氣石不粘涂層的步驟包括：s31在中間結合層上附著底涂層，所述底涂層至少包括不粘樹脂和粘接劑；s32在底涂層上附著面涂層，所述面涂層至少包括不粘樹脂、電氣石粉末和粘接劑，所述底涂層中的粘接劑質量分數百分比大于所述面涂層中粘接劑的質量分數百分比；s33燒結附著所述底涂層和面涂層的炊具基體。本發明所述炊具的制備方法中，所述s31在中間結合層上附著底涂層的步驟包括：s311用壓力式空氣噴槍在所述中間結合層表面噴涂底涂層，所述底涂層中的不粘樹脂為水性不粘樹脂或者熱塑性不粘樹脂；s312將噴涂有所述底涂層的炊具基體置于80℃～90℃的溫度下干燥10-15min。本發明所述炊具的制備方法中，所述s32在底涂層上附著面涂層的步驟包括：s321用壓力式空氣噴槍在所述底涂層上噴涂面涂層、所述面涂層中的不粘樹脂為水性不粘樹脂或者熱塑性不粘樹脂；s322將噴涂有所述面涂層的炊具基體置于80℃～120℃的溫度下干燥10-15min。本發明選用水性不沾樹脂時，所述電氣石不沾涂層為水性，該涂層的涂料可采用包括以下步驟的方法制備而成：將各成分混合，以轉速250～400r/min機械攪拌5～15min，再超聲分散20～40min，過濾，即可。在步驟s311或s321中，可采用壓力式空氣噴槍將所述 水性的電氣石不沾涂層進行噴涂。所述壓力式噴槍噴涂的霧化化壓力為0.2-0.3mpa。本發明選用熱塑性不沾樹脂時，所述電氣石不沾涂層為熱塑性，該涂層的涂料可采用包括以下步驟的方法制備而成：將各成分混合后熔融，冷卻，粉碎，過篩，即可。在步驟s311或s321中，可采用壓力式空氣噴槍將所述熱塑性的電氣石不沾涂層進行噴涂。所述靜電噴槍噴涂的輔助材料是壓縮空氣，要求清潔干燥、無油無水，所述無油無水具體是指含水量小于1.3g/m3且含油量小于1.0×10-5％(質量分數)，噴涂具體工藝參數如下：靜電高壓：20-50kv；靜電電流：10-20μa；流速壓力：0.30-0.55mpa；霧化壓力：0.30-0.45mpa；清槍壓力：0.5mpa；供粉桶流化壓力：0.04-0.10mpa；噴槍口至工件的距離：150-300mm；輸送鏈速度：4.5-5.5m/min；靜電噴涂的厚度控制在30-80μm。噴涂后放入燒結爐中進行燒結，燒結條件為380-425℃保溫20min，冷空氣急速冷卻至室溫，以獲得較低的結晶度與較少的內應力。本發明所述炊具的制備方法中，所述s33燒結附著所述底涂層和面涂層的炊具基體的步驟包括：s331將噴涂有所述面涂層的炊具基體置于350℃～420℃的溫度下燒結3min-10min；s332將燒結后的炊具基體在5min～10min內降溫至30℃～50℃。本發明通過調整在不粘涂層和炊具基體之間噴涂中間結合層，使得炊具硬度更高，耐磨性能更好，電氣石不粘涂層與炊具之間結合力更強，耐腐蝕性更好。附圖說明圖1為實施例1所述炊具的示意圖；圖2為實施例2所述炊具的局部放大示意圖；其中，1為面涂層，2為底涂層，3為中間結合層，4為炊具基體；圖3為本發明所述炊具的制備方法流程圖。具體實施方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。以下各實施例中所述的炊具可具體為：電飯煲內鍋、電壓力鍋內鍋、用于電磁爐的烹飪鍋具、電熱水壺的壺體、豆漿機的內杯體、煎/烤機的托盤等。以下各實施例中，電氣石粉的具體組成為：al2o342.41％，sio241.02％，h2o4.3％，b2o38.32％，mno1.2％，na2o1.9％。實施例1本實施例提供的炊具，如圖1、2所示，包括炊具基體4，所述炊具基體的內表面附著有中間結合層3，所述中間結合層3表面上附著有電氣石不沾涂層。所述中間結合層可以采用陽極氧化工藝附著在炊具基體的內表面，優選采用熱噴涂工藝或者硬質陽極氧化工藝附著在所述炊具基體的內表面；其中，所述炊具基體的材質為鋁合金、不銹鋼或者陶瓷材料；所述中間結合層的材質為氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦；采用陽極氧化工藝附著的中間結合層厚度范圍為2μm～5μm，采用熱噴涂工藝或者硬質陽極氧化工藝附著的中間結合層厚度范圍為20μm～150μm；其中，所述電氣石不沾涂層包括附著在所述中間結合層表面的底涂層2和附著在所述底涂層表面的面涂層1；所述底涂層的厚度是10μm～15μm，所述面涂層的厚度是15μm～25μm；其中，所述面涂層由包括不粘樹脂、電氣石粉末和粘接劑混合制得，所述面涂層中電氣石粉末的質量分數比為5％～15％；所述底涂層由包括不粘樹脂和粘接劑混合制得；所述底涂層中粘接劑質量分數百分比大于所述面涂層中的粘接劑質量分數百分比；其中，所述炊具基體表面的粗糙度為2μm～3.5μm。本實施例所提供炊具的具體實現方式如表1所示。表1：炊具炊具1炊具2炊具3炊具4中間結合層厚度(μm)1501005020底涂層厚度(μm)15121010面涂層厚度(μm)25201515面涂層中電氣石粉含量(％)1512105炊具基體表面粗糙度(μm)3.52.02.53.2經檢測，本實施例提供的炊具均具有硬度高，耐磨性強，電氣石不粘涂層防脫落性和耐腐蝕性好等特點。中間結合層及其制作工藝對不粘涂層耐磨性和耐腐蝕性影響的考察：炊具耐磨性檢驗的具體方法是：用洗潔精配置濃度為5％的洗滌水加入炊具中，然后用負重2.5kgf的3m(7447c)百潔布擦拭炊具底部的內表面，左右擺動為1個行程，每250個行程，更換百潔布，在擦拭過程中檢查涂層是否有露出基材，記錄露出基材時摩擦次數(即行程個數)。以加入電氣石粉的杜邦不粘涂層為例，杜邦不粘涂層的面涂層厚度范圍一般為10μm-17μm，底涂層的厚度范圍為7μm-16μm。炊具的耐腐蝕性檢驗的具體方法是：將5％濃度的鹽水加入炊具中，連續加熱煮沸騰8小時，保溫16小時為一個周期，每2小時補充水量1次，將液面保持在試驗開始時的位置，記錄不沾涂層氣泡時的周期數。炊具的電氣石不粘涂層起泡越晚說明電氣石不粘涂層的耐腐蝕性能越好。采用陽極氧化工藝附著中間結合層的炊具與沒有附著中間結合層的炊具之間耐磨性和耐腐蝕性的對比，結果見表2。表2由表2可知，與沒有附著中間結合層的炊具相比，采用陽極氧化工藝附著中間結合層的炊具的耐磨性和耐腐蝕性更佳。采用等離子熱噴涂工藝或者硬質陽極氧化工藝附著中間結合層的炊具與沒有附著中間結合層的炊具的耐磨性和耐腐蝕性對比，結果見表3。表3將表3的數據與表2對比可知，采用等離子熱噴涂工藝或者硬質陽極氧化工藝附著中間結合層的炊具的耐磨性和耐腐蝕性更佳，露出基材時摩擦次數達到8000次以上，且當耐腐蝕性檢驗到達第7周期時才出現氣泡現象；其性能顯著優于沒有附著中間結合層的炊具以及采用陽極氧化工藝附著中間結合層的炊具。實施例2本實施例提供了一種含有電氣石不粘涂層炊具的制造方法，具體步驟為：s10炊具基體成型后，清洗基體表面，去除表面的油脂、污物、灰塵，使用60～100#的氧化鋁砂進行表面噴砂處理，使基體表面的粗糙度ra達到3μm；s20采用熱噴涂工藝，在經過前處理的基材表面噴涂粒徑20～40μm的氧化鋁粉，得中間結合層；所述熱噴涂的具體工藝參數包括：噴涂距離為110mm；噴涂功率為38kw；主氣為ar，氣體流量為46l/min；副氣為h2，氣體流量為4.4l/min；送粉速率為30g/min；噴槍移動速率為35mm/s；噴涂角度為85°；基體預熱溫度：175℃；s30將附著中間結合層的基體在40℃下預熱后，采用以下步驟在所述中間結合層上附著電氣石不沾涂層：s31在中間結合層上附著底涂層；用于所述底涂層的電氣石不沾涂料中包含電氣石粉、水性不粘樹脂ptfe和粘接劑，由如下步驟制 備而成：將各成分混合，以轉速300r/min機械攪拌10min，再在100w的超聲分散儀中超聲分散30min，過濾，即可；所述附著底涂層的具體步驟為：s311用壓力式空氣噴槍在所述炊具基體表面噴涂底涂層；壓力式空氣噴槍噴涂的霧化壓力為0.25mpa。s312將噴涂有所述底涂層的炊具基體置于85℃干燥15min；s32在所述底涂層上附著面涂層；用于所述面涂層的電氣石不沾涂料中包含電氣石粉、水性不粘樹脂ptfe和粘接劑，由如下步驟制備而成：將各成分混合，以轉速300r/min機械攪拌10min，再在100w的超聲分散儀中超聲分散30min，過濾，即可；所述附著面涂層的具體步驟為：s321用壓力式空氣噴槍在所述底涂層上噴涂面涂層，所述面涂層包括電氣石粉、水性不粘樹脂ptfe和粘接劑，且所述底涂層中的粘接劑百分比大于所述面涂層中粘接劑的質量百分比；壓力式空氣噴槍的噴涂霧化壓力0.25mpa。s322將噴涂有所述面涂層的炊具基體置于90℃干燥15min；s33燒結附著所述底涂層和面涂層的炊具基體；具體步驟為：s331將噴涂有所述底涂層和面涂層的炊具基體置于400℃下燒結8min；s332將所述燒結后的炊具基體在8min內降溫至40℃，即得。本實施例提供的制造炊具的方法，在炊具和不粘涂層之間通過熱噴涂工藝(也成等離子噴涂工藝)附著中間結合層，與使得電氣石不沾涂層與炊具基體的結合力好，而且使得電氣石不沾涂層炊具具有硬度高、耐磨性好且耐腐蝕能力強等優點實施例3與采用實施例2所述方法制備炊具相比，區別在于：所述中間結合層用硬質氧化工藝制備得到；用于底涂層和面涂層的電氣石不沾涂料中包含的不粘樹脂為熱塑性不粘樹脂pfa，由如下步驟制備而成：將各成分混合后熔融，冷卻，粉碎，過篩，即可；采用靜電噴槍方式噴涂所述底涂層、面涂層；具體而言，所述靜電噴槍噴涂的輔助材料是清潔干燥、無油無水的壓縮空氣，其噴涂具體工藝參數如下：靜電高壓：35kv；靜電電流：15μa；流速壓力：0.45mpa；霧化壓力：0.4mpa；清槍壓力：0.5mpa；供粉桶流化壓力：0.07mpa；噴槍口至工件的距離：250mm；輸送鏈速度：5m/min。實施例2、3所述方法中，在炊具基體和不粘涂層之間通過硬質陽極氧化工藝附著的中間結合層表面硬度高，粗糙度高，耐磨性能好，致密性好，中間結合層與電氣石不粘涂層的結合力好，不易脫落，且炊具具有良好的耐腐蝕性；此外各步驟以及參數協同作用，使各層之間牢固結合，炊具的質量優異。雖然，上文中已經用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。當前第1頁12