用于炊具的不粘涂层及其制造方法、不粘炊具与流程

1.本发明涉及不粘涂层，更具体地，涉及用于炊具的不粘涂层及其制造方法以及包括该不粘涂层的不粘炊具。


背景技术：

2.自从诸如不粘锅的不粘炊具面世以来，由于其在烹饪时不会使食物粘在锅底上，因而能够避免传统锅具在烹饪过程中时常发生的食物粘锅现象，从而能够避免食物出现焦糊，也能够避免由于焦糊而引起的产生有害物质的问题。而且，不粘锅不仅具有降低的清洗难度，同时还能够轻松煎、炒食物，极大提升了锅具使用体验。
3.不粘锅的不粘性能通常由设置在不粘锅表面的不粘涂层实现。随着对不粘锅的不粘涂层的开发，已经出现了利用孔隙储油机理来实现不粘的不粘涂层。这样的不粘涂层可以应对日常绝大部分食材的不粘需求，但仍然无法有效满足一些易粘锅食材的不粘需求。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决相关技术中的上述技术问题。
5.本发明的目的在于提高不粘涂层的初始不粘性。
6.本发明的目的还在于提高不粘涂层的耐久性。
7.本发明的目的不限于以上目的，并且本发明的其他目的通过描述将是清楚的。
8.根据本发明的一方面，提供了一种用于炊具的不粘涂层，所述不粘涂层包括：基体层，在其外表面处具有表面粗糙结构，并且在其内部具有孔隙；以及不粘树脂，嵌在基体层的表面粗糙结构之间，并且填充基体层的孔隙的至少一部分，其中，表面粗糙结构包括沿着基体层的表面分布的多个复合凸起，每个复合凸起包括大凸起以及形成在大凸起的外周上的多个小凸起。
9.在实施例中，基体层可以具有体积百分比在3％至15％的范围内的孔隙率。
10.在实施例中，每个复合凸起的峰高度可以为10μm至20μm，相邻的两个复合凸起之间的峰间距可以不大于20μm，并且每个小凸起的峰高度可以为1μm至4μm，同一大凸起上的相邻的两个小凸起之间的峰间距可以不大于2μm。
11.在实施例中，大凸起和小凸起可以均呈弧形。
12.在实施例中，不粘树脂可以为氟树脂。
13.在实施例中，基体层可以由复合材料颗粒形成。
14.在实施例中，基于复合材料颗粒的总重量按重量百分比计，复合材料颗粒可以包括69wt％至99wt％的陶瓷颗粒、1wt％至2wt％的粘结剂以及0wt％至30wt％的金属颗粒。
15.在实施例中，陶瓷颗粒可以包括氧化钛、氮化钛、碳化钛、四氧化三铁、氧化铁、氧化亚铁、氧化铝、氧化铬和氧化镍中的一种或更多种材料。
16.在实施例中，金属颗粒可以包括钛、钛合金、铁、不锈钢、低碳钢、高碳钢、铸铁、铜、铜合金、铝、铝合金、镍和镍合金中的一种或更多种材料。
17.在实施例中，粘结剂可以包括纤维素类粘结剂和/或醇类粘结剂。
18.在实施例中，复合材料颗粒、陶瓷颗粒和金属颗粒可以均呈球形或类球形。
19.在实施例中，复合材料颗粒可以具有体积百分比在5％至30％的范围内的孔隙率。
20.根据本发明的另一方面，提供了一种不粘涂层的制造方法，所述制造方法包括：在基材上形成基体层，其中，基体层在其外表面处具有表面粗糙结构并在其内部具有孔隙，表面粗糙结构包括沿着基体层的表面分布的多个复合凸起，每个复合凸起包括大凸起以及形成在大凸起的外周上的多个小凸起；将形成有基体层的基材浸泡在含有不粘树脂的浸泡液中预定时间；对吸附有不粘树脂的基体层执行干燥工艺；以及对干燥后的基体层执行烧结工艺，从而在基材上形成所述不粘涂层。
21.在实施例中，基体层可以具有体积百分比在3％至15％的范围内的孔隙率。
22.在实施例中，每个复合凸起的峰高度可以为10μm至20μm，相邻的两个复合凸起之间的峰间距可以不大于20μm，并且每个小凸起的峰高度可以为1μm至4μm，同一大凸起上的相邻的两个小凸起之间的峰间距可以不大于2μm。
23.在实施例中，不粘树脂可以呈颗粒状并且可以具有在1μm至5μm的范围内的粒径。
24.根据本发明的又一方面，提供了一种不粘炊具，所述不粘炊具包括基材和不粘涂层，其中，不粘涂层至少部分地覆盖所述基材的外表面，并且不粘涂层为如上所述的不粘涂层。
附图说明
25.通过结合附图对实施例的描述，本发明的上述和/或其他特征和方面将变得清楚和易于理解。
26.图1是根据实施例的不粘炊具的剖面示意图。
27.图2是示出根据实施例的不粘涂层的表面粗糙结构及孔隙的剖面示意图。
28.图3是示出根据实施例的表面粗糙结构的复合凸起的剖面示意图。
29.图4是示出根据实施例的不粘涂层的平面示意图。
30.图5是图4中的区域c的示意性放大图。
31.图6是根据实施例的复合材料颗粒的示意图。
32.图7是根据实施例的用于制造不粘涂层的方法的示意性流程图。
具体实施方式
33.下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然在下文中描述了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.在现有技术中，利用孔隙储油机理实现不粘的不粘涂层或多或少存在一定的功能缺陷，例如但不限于，不适合于用油量较少的使用环境、耐久性较差。此外，常规的具有孔隙的不粘涂层通常具有多尖锐凸起的表面结构，当用于烹饪易粘食物时，食物容易因被尖锐凸起刺破而嵌入不粘涂层的表面结构中，造成难以剥离，进而导致粘锅。
35.为此，本发明一方面对不粘涂层的表面结构进行了改进，另一方面对不粘涂层的
孔隙结构进行了改进，从而实现了一种具有优异的初始不粘性和不粘持久性的不粘涂层。
36.图1是根据实施例的不粘炊具的剖面示意图。图2是示出根据实施例的不粘涂层的表面粗糙结构及孔隙的剖面示意图，图3是示出根据实施例的表面粗糙结构的复合凸起的剖面示意图。
37.参照图1，不粘炊具100可以包括基材120和不粘涂层140。
38.基材120可以是不粘炊具100的主体，并且可以包括用于承载食物的内表面以及与该内表面背对的外表面。基材120可以包括由本领域中常用的任何合适的材料制成。此外，基材120可以根据不粘炊具的类型和/或使用场景的需求而具有各种形状。例如，如图1中所示，当不粘炊具100为不粘锅时，基材120可以具有常见的锅体形状。应当理解的是，图1中仅示例性地示出了不粘炊具的主体部分而未示出其他部分，而根据本发明的不粘炊具还可以具有炊具手柄(例如，锅柄)等常见炊具结构。
39.不粘涂层140可以至少部分地覆盖基材120，以在覆盖区域中实现不粘。例如，如图1中所示，不粘涂层140可以设置在基材120的整个内表面上，但这仅是示例。根据不粘炊具的具体类型和/或实际不粘需求，不粘涂层可以形成为覆盖基材120的一部分或全部表面。例如，不粘涂层可以设置在基材120的内表面的一部分上，并且/或者可以进一步设置在基材120的外表面上。
40.现在结合图2和图3对不粘涂层140的结构进行描述。图2是图1中的区域a的示意性放大图，图3是图2中的区域b的示意性放大图。
41.根据实施例的不粘涂层140可以包括基体层141和不粘树脂142。不粘树脂142可以设置在基体层141中，并且基体层141的一部分可以暴露于外部。
42.在一些实施例中，基体层141可以在其表面处具有表面粗糙结构。例如，表面粗糙结构可以沿着基体层141的表面分布，并且可以是基体层141的一部分(例如，顶部)。例如，如图1中所示，当不粘涂层140设置在基材120的内表面上时，基体层141的表面粗糙结构可以分布在基体层141的远离基材120的整个表面上。也就是说，基体层141的表面粗糙结构可以布置在基体层141的不与不粘炊具100的基材120接触的表面处。
43.参照图2，基体层141的表面粗糙结构可以包括多个复合凸起10。多个复合凸起10可以沿着基体层141的表面分布，并且可以构成基体层的顶部。复合凸起10可以是基体层141的在远离基材120的方向上突出的部分。
44.如图2中所示，多个复合凸起10可以在基体层141的表面上形成连续的波浪式起伏结构，但这仅是为了便于解释所给出的示意性结构。例如，如稍后将描述的图3中所示，每个复合凸起10可以包括大凸起20以及形成在大凸起20的外周上的多个小凸起30。复合凸起10的外轮廓可以由复合凸起10所包括的大凸起20和小凸起30的外轮廓共同地限定，以使得多个复合凸起10在整体上(或在宏观上)呈现如图2中示出的轮廓形状。例如，包括这样的复合凸起10的基体层141的表面可以具有具备波峰和波谷的波浪式起伏结构。
45.多个复合凸起10中的每个可以具有10μm至20μm的峰高度h。例如，每个复合凸起10的峰高度h还可以为11μm至19μm、12μm至18μm、13μm至17μm、14μm至16μm或15μm。此外，多个复合凸起10之中的相邻的两个复合凸起10之间的峰间距d不大于20μm。
46.这里，“峰高度”表示由多个凸起(例如，这里的多个复合凸起10)所形成的宏观起伏结构中的一个峰(例如，这里的单个复合凸起10)的峰顶到峰底的距离。这里，“峰间距”表
示由多个凸起(例如，多个复合凸起10)所形成的宏观起伏结构中的彼此相邻的两个峰(例如，彼此相邻的两个复合凸起10)的峰顶之间的距离。应理解的是，尽管在此以图2中示出的复合凸起10为示例解释了峰高度和峰间距，但同样的解释可以应用于说明书中的其他凸起结构。
47.此外，图2中示出了基体层141的表面具有相对均匀的起伏形状，并且各个复合凸起10的尺寸相对于彼此是基本均匀的，但实施例不限于此。例如，如稍后将描述的图4中所示，多个复合凸起10可以不均匀地分布在基体层141的顶部并且/或者可以在尺寸上彼此相同或不同(只要它们的峰高度h和峰间距d满足上述范围即可)。
48.参照图3，单个复合凸起10可以包括一个大凸起20和多个小凸起30。多个小凸起30可以形成在大凸起20的外周上。例如，多个小凸起30可以分布在大凸起30的外表面上并且结合到大凸起30。多个小凸起30可以完全地或不完全地覆盖大凸起20的外表面，以在大凸起20上形成起伏的凸起结构。例如，由大凸起20和小凸起30形成的每个复合凸起10的外周轮廓可以具有波浪式的凸曲线结构。
49.如图3中所示，每个小凸起30可以具有峰高度h。每个小凸起30的峰高度h可以为1μm至4μm，例如，2μm至3μm。此外，如图3中所示，在同一大凸起20上，相邻的两个小凸起30之间的峰间距d不大于2μm。这可以保证一定的不粘性，同时，使得相邻的小凸起30之间的波谷位置处的不粘涂层140不易被外物破坏，因而可以提高不粘寿命。
50.在一些实施例中，当将不粘涂层140应用于具有弧形表面(例如但不限于，凹曲线表面、波浪形表面等)的基材120时，同一大凸起20上的相邻的两个小凸起30之间的峰间距d可以小于2μm。
51.尽管图3示出了多个小凸起30相对均匀地分布在大凸起20的表面上，并且具有相对均匀的尺寸，但实施例不限于此。例如，如将要描述的图5中所示，多个小凸起30可以不均匀地布置在大凸起20的表面上并且/或者可以在尺寸上具有差异(只要它们的峰高度h和峰间距d满足上述范围即可)。
52.如上所述，多个复合凸起10分布在基体层141的顶表面上，并且多个小凸起30分布在单个复合凸起10的顶表面上。这样的结构可以使得基体层141的表面具备微粗糙的结构特性。一方面，当食物与不粘涂层140接触时，上述各种凸起可以有效地将食物顶起，这减小了食物与不粘涂层140的接触面积，实现了“类荷叶结构”的物理不粘。另一方面，上述各种凸起在它们之间提供了大量的间隙，这些间隙可以大量地包裹和相对稳定储存食用油等，进而实现了良好的储油不粘。
53.在一些实施例中，参照图1至图3，大凸起20和小凸起30可以均呈弧形。大凸起20可以沿着远离基材120的方向从基体层141突出，并且可以具有呈弧形的外表面。结合到大凸起20的小凸起30可以沿着远离大凸起20的方向从大凸起20的外表面突出，并且可以具有呈弧形的外表面。换言之，大凸起20可以一体地形成在基体层的顶部的具有凸曲线表面的突起，并且小凸起30可以是形成(例如，结合)在大凸起20的表面上的具有凸曲线表面的突起。当形成复合凸起10的大凸起20和小凸起30均呈弧形时，能够使得由多个复合凸起10形成的表面粗糙结构的结构圆润，避免了表面粗糙结构的各凸起因过于尖锐而刺破食物的问题。在这种情况下，因为食物不会因被刺破而镶嵌在不粘涂层的表层中，所以可以提升不粘涂层的初始不粘性能，扩大了不粘涂层的食材适用范围。
54.再次参照图1和图2，基体层141还可以在其内部具有孔隙p。孔隙p可以分布在基体层141中。尽管未示出，但一个或多个孔隙p可以相互连通而形成通道结构，并且还可以通过表面粗糙结构之间的间隙向外连通。基体层141的基于体积百分比的孔隙率可以在3％至15％的范围内(例如，在5％至13％的范围内、在7％至11％的范围内)或者也可以为9％。也就是说，孔隙p的总体积占基体层141的总体积的百分比可以在前述范围内。当孔隙率小于3％时，导致孔隙储油量降低，最终导致不粘性不佳。当孔隙率大于15％时，涂层强度降低，导致耐磨性不佳，最终导致不粘寿命较短。
55.在一些实施例中，基体层141可以利用如造粒粉末的颗粒状粉末材料来形成。在这种情况下，可以通过诸如喷涂的工艺，将颗粒材料形成在基材120上。形成在基材120上的颗粒材料可以相互堆叠，并且在其间形成孔隙。此外，当通过颗粒状粉末材料来形成基体层141时，可以直接在基体层141的内部形成孔隙p并在基体层141的顶部形成表面粗糙结构。将稍后参照图6详细地描述这里使用的颗粒状粉末材料的示例。但是，本发明的实施例不限于此。
56.当孔隙p形成在基体层141中时，孔隙p的至少一部分可以与表面粗糙结构的各凸起(例如，多个复合凸起10、多个大凸起20(见图3)和/或多个小凸起30(见图3))之间的间隙可以相互连通，以在基体层141中整体地形成孔隙结构。具有这样的孔隙结构的基体层141可以进一步提高所形成的不粘涂层140的储油量和储油稳定性。因此，可以实现更好的孔隙储油性能和更好的不粘性能。此外，当通过颗粒状粉末材料来形成同时具有表面粗糙结构和孔隙的基体层，可以节省工艺。
57.如上所述，当不粘涂层140具有表面粗糙结构和孔隙结构两者时，能够获得具有良好的初始不粘性能和优异的孔隙储油不粘性能。然而，利用孔隙储油机理所实现的不粘性受烹饪场景的限制相对较大。例如，对于家庭用油量较少的烹饪场景，不粘涂层140的孔隙结构所能够储存的油量是有限的，这会导致不粘涂层140在该场景下出现不粘性能(例如，初始不粘性和/或使用过程中的不粘性)下降的问题。
58.因此，参照图2和图3，根据实施例的不粘涂层140还可以包括不粘树脂142。
59.如图2中所示，不粘树脂142可以设置在基体层141的之间。不粘树脂142可以设置在构成基体层141的表面粗糙结构的各复合凸起10之间，并且允许各复合凸起10的一部分暴露于外部。换言之，不粘树脂142可以嵌在基体层141的表面粗糙结构之间以部分地暴露该表面粗糙结构，被基体层141的表面粗糙结构的各复合凸起10围绕，并且填充由各复合凸起10围绕所形成的空间。不粘树脂142可以低于在基体层141的表面上的起伏结构的波峰(例如，可以形成为比与之相邻的复合凸起10的峰顶低)。如图3中所示，因为基体层141的每个复合凸起10均包括大凸起20和多个小凸起30，所以不粘树脂142还可以嵌在基体层141的各大凸起20之间以及在各小凸起30之间。结果，不粘树脂142可以形成为嵌在基体层141的表面粗糙结构之间的结构。
60.如上所述，除了表面粗糙结构之外，基体层141还可以包括孔隙p。因而，不粘树脂142还可以填充孔隙p的至少一部分。例如，取决于工艺条件，不粘树脂142可以填充位于基体层141的上部的孔隙p，但实施例不限于此。例如，不粘树脂142可以填充基体层141中的更多或全部孔隙p。
61.在一些实施例中，不粘树脂142可以是氟树脂、硅树脂等。在实施例中，氟树脂可以
包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、改性聚四氟乙烯中的一种或更多种。在实施例中，改性聚四氟乙烯可以为聚全氟乙丙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物等。可以采用浸泡工艺来使不粘树脂142填充(例如，吸附和/或渗透)到基体层141的表面粗糙结构和孔隙中。这将稍后进行描述。
62.不粘树脂142自身具有不粘性。当它填充在基体层141的表面粗糙结构和孔隙中时，可以进一步改善以表面粗糙结构和孔隙储油实现不粘的不粘涂层的不粘性能。此外，当它填充基体层141的表面粗糙结构及上部的孔隙中时，可以替代食用油等而实现类似孔隙储油不粘的效果，因此，即使在烹饪用油量较少的情况下，也可以使不粘涂层140保持优异的不粘性能。此外，当它填充不粘涂层140的孔隙的更多部分或全部时，可以使得前述各种性能在长期使用过程中得到保持，这提高了不粘涂层的不粘寿命。
63.图4是示出根据实施例的不粘涂层的平面示意图，图5是图4中的区域c的示意性放大图。
64.如上所述，根据本发明的实施例的不粘涂层140(见图1)可以包括基体层141和设置在基体层141中的不粘树脂142。图4示意性示出了这样的不粘涂层140的俯视平面图，以解释如图2中示出的基体层141(见图2和图3)与不粘树脂142之间的设置关系。图5示意性地示出了关于一个复合凸起10的俯视平面图，以解释如图3中示出的复合凸起10与不粘树脂142之间的设置关系。
65.参照图4，在最终形成的不粘涂层140中，多个复合凸起10可以以不大于20μm(例如，在10μm至20μm范围内)的峰间距d分布在基体层141的顶部。不粘树脂142(由阴影示出)可以分布在基体层141的由多个复合凸起10构成的表面粗糙结构之间，并且填充表面粗糙结构之间的间隙。如此，不粘树脂142可以在表面粗糙结构中具有“镶嵌”结构。结合图2和图3，可以理解的是，不粘树脂142可以从基体层141的表面粗糙结构朝着基体层141的内部延伸，以填充形成在基体层141内部的孔隙p。
66.参照图5，在最终形成的不粘涂层140的复合凸起10中，多个小凸起30可以以不大于2μm(例如，在1μm至2μm的范围内)的峰间距d分布在单个复合凸起10的顶部(例如，形成在包括于该复合凸起10的大凸起20(见图3)的外表面上)。不粘树脂142(由阴影示出)可以分布在由大凸起20和小凸起30形成的起伏结构之间，并且填充由大凸起20(见图3)和小凸起30围绕形成的间隙。如此，不粘树脂142可以在复合凸起上也具有“镶嵌”结构。结合图2和图3可以理解的是，不粘树脂142可以从基体层141的表面粗糙结构朝着基体层141的内部延伸，以填充形成在基体层141内部(例如，在大凸起20中)的孔隙p。如此，不粘树脂142可以整体地嵌在基体层141的顶部中，并且可以进一步延伸至基体层141的内部，从而实现对基体层141的整个表面粗糙结构和/或孔隙结构的封闭。
67.此外，图4和图5示出了不粘树脂142基本完全地封闭基体层141的表面粗糙结构，但实施例不限于此。在一些实施例中，取决于工艺条件，不粘树脂142可以部分地封闭基体层141的表面粗糙结构。也就是说，不粘树脂142可以不形成或不填充在一些复合凸起10和/或一些小凸起30之间。例如，当相邻的两个复合凸起10之间的间隙由于它们的峰间距较小和/或峰高较大而较小时，不粘树脂142可以不填充在这两个相邻的复合凸起10之间。例如，例如，当相邻的两个小凸起30之间的间隙由于它们的峰间距较小和/或峰高较大而较小时，不粘树脂142可以不填充在这两个相邻的小凸起30之间。
68.不粘树脂142可以(整体地)形成为比不粘涂层140的微观表面结构的波峰低，因而如图4和图5中所示，可以使得基体层141的顶部上的凸起结构部分地暴露。在这种情况下，可以使得最终形成的不粘涂层140保留“类荷叶结构”，从而实现物理不粘性能。此外，因为不粘树脂142整体地不高于基体层141，所以在使用过程中，不粘树脂142不与诸如锅铲、勺等的翻拨工具接触，防止了不粘树脂142的划伤和/或脱落，因此，能够提高不粘涂层140的耐久性。此外，还能够允许直接使用传统的硬质翻拨工具进行烹饪操作，扩大了不粘涂层140的应用范围，也增强了其实用性。
69.通过使基体层具有具备多个复合凸起的表面粗糙结构，并且利用不粘树脂对该表面粗糙结构进行封闭，使得既能够提高不粘涂层对食材的架空能力以提高不粘涂层的初始不粘性能，又能够在用油量较少的情况下保持良好的不粘性能。此外，当不粘涂层部分磨损后，暴露出的表面粗糙结构因其结构特性而仍具有良好的不粘性能，进而提高了不粘涂层的使用寿命。同时，表面粗糙结构和/或孔隙可以将不粘树脂保留在其中以防止不粘树脂的彻底剥落，因而，可以仍具有良好的不粘性能(尤其是在用油量较少的情况下)。
70.根据本发明的实施例的不粘涂层的基体层可以通过各种合适的工艺来形成为具有表面粗糙结构和/或孔隙。在一些实施例中，可以通过包括复合材料颗粒的造粒粉末来形成基体层。
71.图6是根据本发明的实施例的复合材料颗粒的示意图。图6示出了一个复合材料颗粒40的示意性结构。
72.参照图6，根据本发明的实施例的复合材料颗粒40可以总体上具有颗粒形式。复合材料颗粒40可以包括第一颗粒41、第二颗粒42和粘结剂。
73.第一颗粒41的粒径可以比第二颗粒42的粒径大。多个第二颗粒42可以附着在第一颗粒31的表面上，以形成多个第二颗粒42包裹第一颗粒41的结构。第一颗粒41和多个第二颗粒42可以通过粘结剂相互结合，以形成复合材料颗粒40。如此，复合材料颗粒本身可以具有孔隙，从而使得由复合材料颗粒形成的基体层也能够具有一定的孔隙。
74.此外，为了便于解释，图4仅将复合材料颗粒40示出为多个第二颗粒42包裹单个第一颗粒41而形成，但实施例不限于此。在一些实施例中，在复合材料颗粒40中，第一颗粒41可以由在粒径上比该第一颗粒41小的多个第一颗粒相互结合而形成，并且第二颗粒42可以由在粒径上比该第二颗粒42小的多个第二颗粒相互结合而形成。此外，多个复合材料颗粒40也可以相互结合以形成一个更大的复合材料颗粒。如此，可以提高复合材料颗粒本身的孔隙率，并且也可以提高最终形成的基体层的孔隙率。这里，颗粒之间的结合可以通过颗粒本身的相互作用和/或粘结剂的作用来实现。
75.在实施例中，具有以上结构的复合材料颗粒40可以体积百分比在5％至30％的范围内的孔隙率。如此，当通过使用喷涂(例如，热喷涂)将由复合材料颗粒40构成的造粒粉末形成为基体层时，可以确保所形成的基体层的孔隙率在期望的范围内。例如，所形成的基体层可以具有体积百分比在3％至15％的范围内的孔隙率。此外，在一些实施例中，复合材料颗粒40的孔隙率可以在8％至27％、11％至24％、14％至21％或17％至18％的范围内。如此，可以基于复合材料颗粒的孔隙率来调节所形成的基体层的孔隙率。
76.在一些实施例中，如图4中所示，第一颗粒41和第二颗粒42可以均呈球形或类球形(例如，椭球形或卵形)，并且由第一颗粒41和第二颗粒42形成复合材料颗粒40也可以在整
体上具有球形或类球形。在各种颗粒具有球形或类球形时，能够直接形成包含在不粘涂层的表面粗糙结构的各种凸起，并且能够使得各凸起自然地具有相应的弧形结构。在这种情况下，能够节省工艺数量，减少对表面粗糙结构的后处理工艺，并且改善不粘涂层的初始不粘性能。
77.在复合材料颗粒40中，第一颗粒41可以是陶瓷颗粒或金属颗粒，第二颗粒42可以是陶瓷颗粒。换言之，复合材料颗粒可以包括陶瓷颗粒、粘结剂和可选的金属颗粒。在实施例中，陶瓷颗粒的粒径可以在1μm至10μm的范围内，金属颗粒的粒径可以在10μm至80μm。陶瓷颗粒的粒径和金属颗粒的粒径可以根据如上所述的基体层的表面粗糙结构及孔隙率的需要进行选择。
78.基于复合材料颗粒的总重量，陶瓷颗粒的重量百分比为69wt％至99wt％，粘结剂的重量百分比为1wt％至2wt％，金属颗粒的重量百分比为0wt％至30wt％。
79.例如，当复合材料颗粒包括陶瓷颗粒、粘结剂和金属颗粒时，基于复合材料颗粒的总重量按重量百分比计，复合材料颗粒可以包括：69.5wt％至81wt％的陶瓷颗粒、1wt％至1.4wt％的粘结剂和17.6wt％至29.5wt％的金属颗粒；75wt％至87wt％的陶瓷颗粒、1.2wt％至1.6wt％的粘结剂和11.4wt％至23.8wt％的金属颗粒；81wt％至93wt％的陶瓷颗粒、1.4wt％至1.8wt％的粘结剂和5.2wt％至17.6wt％的金属颗粒；或者97wt％至98.9wt％的陶瓷颗粒、1.6wt％至1.9wt％的粘结剂和0.2wt％至1.4wt％的金属颗粒。
80.例如，当复合材料颗粒包括陶瓷颗粒和粘结剂而不包括金属颗粒时，基于复合材料颗粒的总重量按重量百分比计，复合材料颗粒可以包括：98wt％至99wt％的陶瓷颗粒和1wt％至2wt％的粘结剂；98.2wt％至98.8wt％的陶瓷颗粒和1.2wt％至1.8wt％的粘结剂；98.4wt％至98.6wt％的陶瓷颗粒和1.4wt％至1.6wt％的粘结剂；或者98.5wt％的陶瓷颗粒和1.5wt％的粘结剂。
81.通过包括预定重量的可选的金属颗粒和陶瓷颗粒，复合材料颗粒可以具有高稳定性和良好的耐磨性，从而能够使得其所形成的不粘涂层具有良好的不粘性和不粘寿命。例如，陶瓷颗粒的含量的增大，有助于不粘性能的提升。例如，金属颗粒的含量的增大，有助于提高不粘涂层与不粘炊具的基材的结合力。此外，当粘结剂的重量小于1wt％时，由于粘结剂的比例较少，不能有效地进行造粒；当粘结剂的重量大于2wt％时，由于粘结剂的比例较高，容易造成在经历后续喷雾烧结等工艺之后出现结块现象，进而导致整体的生产效率降低等问题。
82.在实施例中，陶瓷颗粒包括氧化钛、氮化钛、碳化钛、四氧化三铁、氧化铁、氧化亚铁、氧化铝、氧化铬和氧化镍中的一种或更多种材料。
83.在实施例中，金属颗粒包括钛、钛合金、铁、不锈钢、低碳钢、高碳钢、铸铁、铜、铜合金、铝、铝合金、镍和镍合金中的一种或更多种材料。
84.在实施例中，粘结剂包括纤维素类粘结剂和/或醇类粘结剂。例如，纤维素类粘结剂可以包括羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或更多种。例如，醇类粘结剂可以包括聚乙烯醇、聚丙烯醇和/或其他高级醇类。例如，高级醇类是指碳数不小于6的饱和醇或不饱和醇。
85.通过使陶瓷颗粒、粘结剂和可选的金属颗粒相应地包括预定材料，该复合材料颗粒可以具有高稳定性、高耐磨性等，进而使得通过其形成的基体层也具有相应的性能。
86.在实施例中，由如上所述的复合材料颗粒构成的复合材料颗粒材料(造粒粉)可以通过“制浆-喷雾干燥-烧结方式”的方式来制造。进一步地，可以通过研磨、制浆、喷雾干燥、烧结和筛分等的一系列工艺来形成复合材料颗粒。
87.在研磨工艺中，对用于形成复合材料颗粒的陶瓷粉末料和/或金属粉末料进行研磨。例如，可以对陶瓷粉末料和/或金属粉末料进行球磨。经研磨后，可以使得粉末料中的颗粒球形化(或类球形化)。此外，研磨处理的方法还可以采用现有任意的技术，本发明对此不作限制。
88.在制浆工艺中，首先将粘结剂和助剂溶解在水中，以得到混合溶液。助剂可以包括分散剂和消泡剂中的一种或更多种。在实施例中，分散剂可以包括柠檬酸和三乙基己基磷酸中的一种或更多种，消泡剂可以包括聚醚、改性硅油和有机硅油中的一种或更多种。基于混合溶液的总重量按重量百分比计，混合溶液可以包括1wt％至4wt％的粘结剂、0.5wt％至1wt％的分散剂、1wt％至2wt％的消泡剂，且余量为去离子水。分散剂的作用在于为了使添加到浆液部分的固体粉末更好的分散，使喷雾造粒时更均匀；消泡剂的作用在于减少粘结剂泡沫的产生，减少粘结剂的浪费，使最终造粒更佳精准。因而，在实施例中，分散剂和消泡剂的重量与粘结剂的重量均成正向比例关系。即，基于混合溶液的总重量，粘结剂的重量越高，分散剂和消泡剂的重量也越高。
89.在获得混合溶液之后，将研磨好的陶瓷粉末料和可选的金属粉末料与混合溶液进行混合，以获得浆料。这里，基于重量百分比，浆料可以具有20wt％至70wt％的固含量。当浆料的固含量小于20wt％时，由于造粒时间很长，导致工艺成本太高；当浆料的固含量大于70wt％时，由于固含量较多，浆料中液体占比较少，导致后续的喷雾工序无法稳定进行，进而影响生产稳定性。
90.在喷雾干燥工艺中，将获得的料浆输送到6000转/分钟至15000转/分钟(优选地，6000转/分钟至12000转/分钟)的高速甩液圆盘上，形成液滴。随后，液滴被60℃至100℃的热风吹进100℃至400℃的干燥塔内。在液滴的下降过程中，经过5秒至15秒的停留，形成呈球形(或类球形)的粉体。由于造粒粉末的初始粒径较小，粘附粘结剂之后形成的造粒粉末的整体粒径也相对较小，因此，仅需要相对较低的转速就可以将造粒粉末甩出，以便节约工艺成本。
91.在烧结工艺中，将经喷雾干燥而形成的粉体烧结至预定温度，以去除造粒粉末中的水分。这里，可以根据造粒粉末原材料的物理性质来制定烧结曲线以烧结至预定温度。例如，所述预定温度可以为95℃、100℃、120℃、150℃等。烧结的升温速度可以是5℃/分钟至10℃/分钟，烧结过程的持续时间可以是3小时至10小时。由于造粒粉末的初始粒径较小，粘附粘结剂之后形成的造粒粉末的整体粒径也相对较小，因此，仅需要相对较低的升温速度和相对较短的保温时间就可以完成烧结工艺，以便节约工艺成本。
92.在筛分工艺中，将经烧结后的造粒粉末进行筛分，根据工艺生产需要，将造粒粉末筛分成不同粒径区间的粉末。在最终获得的造粒粉末中，可以形成颗粒 粘结剂的结构。在颗粒 粘结剂的结构中，颗粒可以是一个或更多个颗粒，因此，最终形成的造粒粉末粒径比原始的粉末粒径大。
93.图7是根据本发明的实施例的用于制造不粘涂层的方法的示意性流程图。
94.可以采用如下方法在不粘炊具的基材上形成根据本发明的实施例的不粘涂层。
95.参照图7，在步骤s101，可以使用上述包括复合材料颗粒的造粒粉末在基材上形成基体层。在实施例中，形成基体层的工艺可以为热喷涂。具体地，热喷涂的工艺参数可以为：电流，250～600a；主气(氩气)流量，1000～5000l/h；氢气流量，20～300l/h；送粉量，20～200g/min。其中，可以通过控制工艺参数来控制形成的基体层的孔隙率。例如，当电流和氢气流量越大时，则形成的基体层的孔隙率相对高；当主气流量越大时，形成的基体层的孔隙率相对低。此外，热喷涂的各工艺参数可以依据所使用的复合材料颗粒的特性进行选择。
96.由于复合材料颗粒本身具有孔隙且在喷涂过程中不会分散，并且包含复合材料颗粒的造粒粉末通过喷涂整体地堆在基材表面上而基本不丢失其包含的颗粒的特性，因此可以使得所形成的基体层具有如上参照图2和图3描述的孔隙结构和孔隙率以及表面粗糙结构。
97.在步骤s102，可以将形成有基体层的基材浸泡在含有不粘树脂的浸泡液中预定时间。
98.在实施例中，基于浸泡液的总重量按重量百分比计，浸泡液可以是含有35wt％至60wt％的氟树脂颗粒、2wt％至12wt％的溶性丙烯酸树脂和2wt％至4wt％的助溶剂且余量为去离子水的溶液。在实施例中，在实施例中，前述溶液可以是由氟树脂分散在溶剂中所形成的悬浊液。在实施例中，基体层可以具有13％至15％的孔隙率，并且氟树脂颗粒可以具有在1μm至5μm(例如，1μm至3μm、2μm至4μm或2μm至3μm)的范围内的粒径。当氟树脂颗粒的粒径在前述范围内时，能够促进氟树脂颗粒对基体层的孔隙及表面粗糙结构的填充和封闭，从而提高了浸泡工艺的效率和效果，进而保证并延长了最终成型的不粘涂层的初始性能和使用寿命(尤其是在用油量较少的情况下)。例如，浸泡液可以是常规氟树脂涂料的面油，但实施例不限于此。此外，尽管这里仅以氟树脂颗粒为例描述了将不粘树脂吸附到基体层以填充基体层的表面粗糙结构和孔隙的工艺，但该工艺或与之类似的工艺同样适用于其他类型的不粘树脂。此外，尽管未具体说明，但这里使用的助溶剂可以是本发明所属的技术领域中常用的助溶剂。
99.在实施例中，步骤s102中的预定时间可以为10min至30min。在实施例中，该预定时间可以根据不粘涂层的表面粗糙结构的粗糙度来调整。例如，不粘涂层的表面粗糙结构的凸起越大，浸泡时间越长。
100.在步骤s103，可以对吸附有不粘树脂的基体层执行干燥工艺。例如，可以在80℃至100℃的温度下对吸附有不粘树脂的基体层执行干燥工艺10min至30min。例如，可以在83℃至97℃的温度下执行该干燥工艺13min至27min。例如，可以在86℃至94℃的温度下执行该干燥工艺16min至24min。例如，可以在90℃的温度下执行该干燥工艺20min。通过执行干燥工艺，可以使基体层更充分地吸收不粘树脂，从而提高不粘树脂对基体层的表面粗糙结构和孔隙的填充率，从而使基体层获得更好封闭效果。
101.在步骤s104，可以对干燥后的基体层执行烧结工艺，以形成不粘涂层。在实施例中，烧结温度可以为380℃至440℃，烧结时间可以为3min至10min。例如，可以在390℃至430℃的温度下执行烧结5min至8min。例如，可以在410℃至420℃的温度下执行烧结6min至7min。经过烧结，吸附在基体层中的氟树脂的体积可以收缩，这使得由于毛细作用而可能高于基体层的氟树脂最终形成为不高于基体层上的微观结构的波峰，进而使得氟树脂形成为嵌在基体层的表面粗糙结构之间并填充基体层的孔隙的至少一部分。
102.通过根据上述工艺所制造的不粘涂层具有改善的孔隙率和改善的表面粗糙结构，并且具有其孔隙和表面粗糙结构被不粘树脂(例如，氟树脂)封闭的结构。应理解的是，根据制造工艺的细节，由上述工艺制造的不粘涂层所具有的特性不限于此。
103.下面将结合示例对本发明的不粘涂层及制造不粘涂层的方法进行描述。
104.实施例1
105.在实施例1中，采用如下步骤在基材上形成不粘涂层。
106.步骤s10：准备基材。
107.步骤s20：准备造粒粉末。具体地，该造粒粉末由d50为5μm的氮化钛粉末(作为陶瓷粉末料)、d50为30μm的低碳钢粉末(作为金属粉末料)和羟甲基纤维素(作为粘结剂)经由上述“制浆-喷雾干燥-烧结方式”方式而形成。
108.经xrd衍射分析，包括在该造粒粉末中的复合材料颗粒基于其总重量具有78.9wt％的氮化钛、19.7wt％的低碳钢和1.4wt％的羟甲基纤维素。经检测，该复合材料颗粒具有18.9％的孔隙率。
109.步骤s30：通过热喷涂工艺，将造粒粉末喷涂在基材的表面上，以形成基体层。热喷涂的工艺参数为：电流，500a；主气(氩气)流量，1500l/h；氢气流量，100l/h；送粉量，100g/min。
110.经检测，形成的基体层的平均厚度为50μm，孔隙率为9.5％。经检测，在基体层的表面粗糙结构中，复合凸起的平均峰高为14.3μm，平均峰间距为15.2μm；小凸起的平均峰高为3.1μm，峰间距均未大于2μm。
111.步骤s40：准备浸泡液。基于浸泡液的总重量按重量百分比计，浸泡液包括45wt％的聚四氟乙烯颗粒、7wt％的溶性丙烯酸树脂和2.5wt％的1-甲基-2-吡咯烷酮(助溶剂)，且余量为去离子水。其中，聚四氟乙烯颗粒的d50为3μm。
112.步骤s50：将将形成有基体层的基材浸泡在浸泡液中20min，以使基体层吸附氟树脂颗粒。
113.步骤s60：在85℃对吸附有不粘树脂的基体层执行干燥15min。
114.步骤s70：在410℃对干燥后的基体层执行烧结6min，以最终形成不粘涂层。
115.实施例2
116.实施例2与实施例1的不同之处在于：在步骤20中使用钛粉末来替换低碳钢粉末。
117.经xrd衍射分析，实施例2的复合材料颗粒基于其总重量具有79wt％的氮化钛、19.6wt％的钛和1.4wt％的羟甲基纤维素。经检测，该复合材料颗粒具有18.5％的孔隙率。经检测，实施例2的基体层的孔隙率为9.4％，并且在该基体层的表面粗糙结构中：复合凸起的平均峰高为14.1μm，平均峰间距为15.1μm；小凸起的平均峰高为3.1μm，峰间距均未大于2μm。
118.实施例3
119.实施例3与实施例1的不同之处在于：在步骤20中使用四氧化三铁粉末来替换氮化钛粉末。
120.经xrd衍射分析，实施例3的复合材料颗粒基于其总重量具有78.8wt％的四氧化三铁粉末、19.8wt％的低碳钢和1.4wt％的羟甲基纤维素。经检测，该复合材料颗粒具有18.8％的孔隙率。经检测，实施例2的基体层的孔隙率为9.5％，并且在该基体层的表面粗糙
结构中：复合凸起的平均峰高为14.2μm，平均峰间距为15.2μm；小凸起的平均峰高为3μm，峰间距均未大于2μm。
121.实施例4
122.实施例4与实施例1的不同之处在于：在步骤20中使用氮化钛粉末来替换低碳钢粉末。
123.经xrd衍射分析，实施例4的复合材料颗粒基于其总重量具有98.6wt％的氮化钛和1.4wt％的羟甲基纤维素。经检测，该复合材料颗粒具有21.2％的孔隙率。经检测，实施例2的基体层的孔隙率为12.1％，并且在该基体层的表面粗糙结构中：复合凸起的平均峰高为12.7μm，平均峰间距为15.2μm；小凸起的平均峰高为3.1μm，峰间距均未大于2μm。
124.实施例5
125.实施例5与实施例1的不同之处在于：省略步骤s40至步骤s60。
126.实施例6
127.实施例6与实施例4的不同之处在于：省略步骤s40至步骤s60。
128.对比例1
129.对比例1与实施例1的不同之处在于：按照步骤s30，直接使用d50为5μm的氮化钛粉末(78.9wt％)、d50为30μm的低碳钢粉末(19.7wt％)以及羟甲基纤维素(1.4wt％)来形成不粘涂层。
130.对比例2
131.市售的氟树脂涂料的锅具。
132.初始不粘性和不粘持久性的测试
133.具体地，测试方法如下：
134.(1)初始不粘性的测试方法：gb/t32095.2-2015中煎蛋不粘性试验方法，该方法为初始不粘性测试，测试结果分为ⅰ、ⅱ、ⅲ级，其中，ⅰ级的不粘性最佳，ⅲ级的不粘性最差。
135.(2)不粘持久性的测试方法：gb/t32388-2015中持久不粘性试验方法，测试单位为次数，次数越高，不粘持久性越好，即，不粘锅具的寿命越长。
136.按照上述方法对实施例1至实施例6、对比例1以及对比例2的不粘涂层执行初始不粘性和不粘持久性测试。测试结果如表1中所示。
137.表1初始不粘性和不粘持久性的测试结果
138.示例初始不粘性不粘持久性(次)实施例1ⅰ33000实施例2ⅰ32000实施例3ⅰ34000实施例4ⅰ43000实施例5ⅰ22000实施例6ⅰ26000对比例1ⅲ0对比例2ⅰ8000
139.从表1可以看到，与各对比例相比，根据发明的各实施例均能够具有更好的初始不粘性和不粘持久性。
140.从表1可以看到，通过使用氟树脂对基体层的表面粗糙结构和孔隙进行封闭，能够使得不粘涂层具有进一步改善的不粘持久性。也就是说，通过氟树脂进行封闭，可以使不粘涂层具有更久的不粘性，更长久的使用寿命。
141.根据本发明的实施例的不粘涂层通过包括改善的表面粗糙结构并具有不粘树脂封闭结构，能够具有改善的初始不粘性，并且能够在用油量较小的烹饪条件下仍保持良好的不粘性能。因此，该不粘涂层能够适用于更多种类的食材，并且能够适用于更广泛的烹饪场景。
142.根据本发明的实施例还能够提供具有改善的耐久性的不粘涂层。
143.虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅以描述性的意义而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。