用于炊具的铝镁硼化物基涂层的制作方法

本公开总体涉及炊具领域，并且尤其涉及具有铝镁硼化物涂层的炊具。

背景技术：

1、近一百年来，不粘炊具一直是全球厨房的主流用品。在炊具中烹饪食物时防止或减少食物的黏附或粘黏可以改善食物质地、菜肴外观以及与烹饪相关的清洁。尽管在烹饪食物时向炊具中喷洒或熔化脂肪物质可以产生不粘效果，但许多现代不粘炊具依赖于在炊具生产过程中施加的不粘涂层。

2、传统的不粘炊具使用聚四氟乙烯(ptfe)，诸如teflon®品牌的不粘涂层。ptfe以其低反应性和低摩擦系数(0.05–0.20)而著称，使其成为用于不粘炊具的有利候选物。然而，ptfe是全氟烷基物质(pfas)，由于其无法通过自然过程降解或分解，这类化学品已被称为“永久化学品”。由于pfas对人体健康的影响的审查日益严格，pfas已成为监管力度越来越高的对象，以减少其使用并减少废弃物。因此，人们加大力度开发ptfe替代品以用于不粘炊具。

3、用于不粘炊具的ptfe常见替代品包括称为溶胶-凝胶的二氧化硅基涂层，有时简称为“陶瓷涂层”，之所以这样命名，是因为二氧化硅颗粒胶体溶液的凝胶化方法。尽管这些二氧化硅基陶瓷涂层通常具有与ptfe基涂层相当或比其更低的摩擦系数，但溶胶-凝胶涂层包含硅基油，其具有有限的寿命，大约12个月左右，之后硅基油被“消耗”且炊具不再具有任何不粘性能。此外，二氧化硅基陶瓷涂层未能改善ptfe基涂层的热稳定性，其在约475°f至500°f分解，而ptfe涂层在约500°f分解。

4、最后，ptfe基涂层因其强度差而臭名昭著；消费者被告知并习惯于避免使用金属器具，以延长ptfe基涂层的寿命并避免损坏ptfe基涂层。损坏ptfe基涂层包括损害炊具的不粘性能，暴露炊具基底材料，并将ptfe微粒释放到烹饪的食物中。

5、因此，可以看出需要改进的不粘涂层来克服上述一个或更多个技术挑战。本公开解决了这些挑战以及本领域中的其他相关问题。

技术实现思路

1、在实施方式中，本公开描述了具有不粘涂层的炊具制品，该不粘涂层包含铝镁硼化物(almgb14)。在实施方式中，炊具制品包含一个或更多个层，该一个或更多个层中的每一层包含不锈钢或不锈钢合金、铝或铝合金、铸铁或阳极氧化铝。在实施方式中，不粘涂层具有约0.1微米至约50微米，诸如约0.5微米至约10微米的厚度。

2、在实施方式中，炊具制品包含位于该炊具制品与不粘涂层之间的黏附层。在实施方式中，黏附层包含钛或铬，并具有约1微米至约5微米的厚度。

3、在实施方式中，不粘涂层进一步包含添加剂，并且添加剂可包含硅、磷、钛合金诸如二硼化钛或碳化钛或氮化物诸如氮化铝或氮化硼。

4、在实施方式中，炊具制品包括位于不粘涂层上方的表面能改善处理，其中表面能改善处理包括官能化硅烷层、基于聚合物的层、almgb14与聚合物涂层的混合物、酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或类似处理。在存在官能化硅烷层的实施方式中，官能化硅烷层包含辛基三氯硅烷、己基三氯硅烷、癸基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷或类似物。

5、在实施方式中，炊具制品为烹饪锅(cooking pot)、平底锅(pan)、厨房电器的不粘容器、冷却架、厨房电器架或类似物。

6、在实施方式中，本公开描述了制造具有不粘涂层的炊具制品的方法，该方法包括提供未涂覆的炊具制品，以及用一个或更多个铝镁硼化物(almgb14)层涂覆炊具制品。在实施方式中，涂覆炊具制品包括物理气相沉积(pvd)、溅射涂覆、电弧溅射或激光粉末沉积(lpd)。

7、在实施方式中，方法包括在用almgb14涂覆炊具制品之前处理该炊具制品的表面。在实施方式中，处理炊具制品的表面包括酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或用官能化硅烷层涂覆表面。

8、在实施方式中，方法包括在用almgb14涂覆炊具制品之前用黏附层涂覆该炊具制品。在实施方式中，黏附层包含钛或铬。

9、在实施方式中，方法包括通过表面能改善处理对不粘层进行处理。在实施方式中，对不粘层进行处理包括沉积官能化硅烷层、沉积基于聚合物的层、沉积包含almgb14与聚合物的混合物的涂层、酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或类似处理。

10、附图简要说明

11、参考附图进行以下详细描述。相同附图标记的使用可表示相似或相同的项目。各实施方式可使用附图中所示元件和/或组件以外的元件和/或组件，并且某些元件和/或组件可不存在于各实施方式中。附图中的元件和/或组件不一定按比例绘制。在本公开内容全文中，取决于上下文，单数和复数术语可互换使用。

12、图1a-1b描绘了现有技术中具有ptfe涂覆的内表面的平底锅。

13、图2a-2b描绘了根据本公开的almgb14涂覆的平底锅。

14、图3描绘了根据本公开的almgb14涂覆的炊具的横截面视图。

15、图4描绘了根据本公开的多层almgb14涂覆的炊具的横截面视图。

16、本公开参考附图提供了更详细和具体的描述。附图及附图的详细描述以及所讨论的任何具体或其他实施方式旨在结合本公开的整体内容来阅读。

1.一种炊具制品，其包含不粘涂层，其中所述不粘涂层包含铝镁硼化物(almgb14)。

2.根据权利要求1所述的炊具制品，其中所述炊具制品包含一个或更多个层，所述一个或更多个层中的每一层包含不锈钢或不锈钢合金、铝或铝合金、铸铁或阳极氧化铝。

3.根据权利要求1所述的炊具制品，其中所述不粘涂层具有约0.1微米至约50微米的厚度。

4.根据权利要求1所述的炊具制品，其中所述不粘涂层具有约0.5微米至约10微米的厚度。

5.根据权利要求1所述的炊具制品，其进一步包含位于所述炊具制品与所述不粘涂层之间的黏附层。

6.根据权利要求5所述的炊具制品，其中所述黏附层包含钛或铬。

7.根据权利要求5所述的炊具制品，其中所述黏附层具有约1微米至约5微米的厚度。

8.根据权利要求1所述的炊具制品，其中所述不粘涂层进一步包含添加剂。

9.根据权利要求8所述的炊具制品，其中所述添加剂包含硅、磷、钛合金诸如二硼化钛或碳化钛或氮化物诸如氮化铝或氮化硼。

10.根据权利要求1所述的炊具制品，其进一步包括位于所述不粘涂层上方的表面能改善处理，其中所述表面能改善处理包括官能化硅烷层、基于聚合物的层、almgb14与聚合物涂层的混合物、酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或类似处理。

11.根据权利要求10所述的炊具制品，其中所述官能化硅烷层包含辛基三氯硅烷、己基三氯硅烷、癸基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷或类似物。

12.根据权利要求1所述的炊具制品，其中所述炊具制品为烹饪锅、平底锅、厨房电器的不粘容器、冷却架、厨房电器架或类似物。

13.一种制造具有不粘涂层的炊具制品的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中涂覆所述炊具制品包括物理气相沉积(pvd)、溅射涂覆、电弧溅射或激光粉末沉积(lpd)。

15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在用almgb14涂覆所述炊具制品之前处理所述炊具制品的表面。

16.根据权利要求15所述的方法，其中处理所述炊具制品的表面包括酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或用官能化硅烷层涂覆所述表面。

17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在用almgb14涂覆所述炊具制品之前用黏附层涂覆所述炊具制品。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述黏附层包含钛或铬。

19.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括通过表面能改善处理对所述不粘层进行处理。

20.根据权利要求19所述的方法，其中对所述不粘层进行处理包括沉积官能化硅烷层、沉积基于聚合物的层、沉积包含almgb14与聚合物的混合物的涂层、酸蚀刻、激光照射、等离子体处理、激光烧蚀图案化、热退火或类似处理。