一種用于不粘鍋的鋁合金材料、鋁合金不粘鍋及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋁合金材料，尤其涉及一種用于不粘鍋的鋁合金材料；本發明還 涉及一種鋁合金不粘鍋，尤其涉及一種耐磨耐劃的鋁合金不粘鍋；本發明還涉及一種鋁合 金不粘鍋的制備方法。
【背景技術】
[0002] 鍋是家家戶戶必備的廚房炊具用品，鍋類產品主要有鋁鍋、不銹鋼鍋、鐵搪瓷鍋、 鐵鍋和不粘鍋，這些鍋各有優缺點，其中不粘鍋的優點最為突出，"不粘鍋"的問世給人們的 生活帶來了很大的方便，不僅易清洗，還可輕松煎、炒食物而不粘底。現有技術中的不粘鍋 一般為平底，大多采用噴砂的方法進行不粘層噴涂的表面處理，這種處理方法不僅使表面 的不粘層容易劃傷、脫落和磨損，進而使得不粘層使用壽命較短，且不粘涂層中用聚四氟乙 烯，利用其強疏水性以及低摩擦系數的特點，來實現食物不粘的要求。
[0003] 但是這種不粘鍋也有一些缺陷：第一、聚四氟乙烯涂層耐磨性差，容易脫落和損 害，而且一旦不粘漿料脫落，就會導致不粘性能的大大降低；第二、聚四氟乙烯容易在烹飪 的過程中會發生軟化，尤其是當其溫度超過250°C，其壽命會極大減少；第三、長期使用這 種不粘鍋可能會釋放對人體有害的全氟辛酸銨。

【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種耐磨耐劃 的用于不粘鍋的鋁合金材料。
[0005] 本發明所要解決的第二個技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種耐磨耐劃 的鋁合金不粘鍋。
[0006] 本發明所要解決的第三個技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種鋁合金不 粘鍋的制備方法，其制備的鋁合金不粘鍋耐磨、耐劃性優。
[0007] 本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種用于不粘鍋的鋁合金 材料，包括如下重量百分比的化學成分：Cu0.08~0.3%，Ti0.2~0.4%，Mg0.02~ 0.04%，Mn0.6 ~0.8%，Fe0.4 ~0.6%，Si0.3 ~0.6%，Zn0? 1 ~0.2%，Ni0.02 ~ 0? 05%，Sc0? 1 ~0? 25%，Co0? 05 ~0? 12%，Sm0? 05 ~0? 1%，C< 0? 02%，P< 0? 02%， S<0? 01%，N0? 001%~0? 01%，余量為Al和雜質元素。
[0008] Cu具有通過使雜質粒微細化而形成致密的銹層從而使鋁材的耐候性提高的效果。 Cu具有通過使雜質粒微細化而形成致密的銹層從而使鋁材的耐候性提高的效果。不僅如 此，Cu元素可以與Al、Ti形成金屬間化合物如Al-Cu系結晶物，Ti-Cu系化合物，可以彌補 耐磨性和耐熱性。Cu和Ni形成金屬間的化合物可以彌補耐磨性和耐熱粘著性。另外。通 過添加Cu和Ni，使鋁合金材料即使再高溫狀態，仍然能夠抑制硬度的降低，可以得到優異 的抗軟化性。而且在金屬組織方面，Si、Mn和Ni粒子設置在規定的范圍可以得到優異的耐 磨性，尤其是Si元素通過共晶Si和初晶Si的分別而提高了耐磨性、耐熱粘著性。
[0009] Ti和Cu形成的化合物主要有Ti2Cu3、TiCu和Ti2Cu,上述化合物均具有較高的結 晶點，可作為非自發形核，從而細化組織和晶粒。Ti和Al也可以形成TiAl3，組織由未變質 時長板條樹枝狀變為短片狀，并伴有等軸晶的傾向，組織細化的效果最好，力學性能最高， 強度和塑性的指標均有顯著的增加。
[0010] Co會和Sm-起作用，不僅可以細化晶粒，抑制晶粒長大的作用，凈化晶界組織，使 稀土富集在晶界中，合金以枝狀方式生長，產生較多的結晶中心，改變雜質的分布及形態。
[0011] Sc和Al共同作用，Sc和AL會形成很多化合物如ScA13、ScA12、ScAl等，由于Sc在 所有稀土元素中原子半徑是最小的，主要的合金質點ScAl3，熔點高且與Al的距離較近，因 此在結晶過程中容易形成過飽和的固溶體，在加熱和擠壓過程中容易析出共格的3(^1 3質 點，因而能強烈抑制再結晶過程和提高合金的穩定性。
[0012] Mn和Fe在鋁合金中通過結晶出Al-Mn、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Si等粒子提高耐磨 性和耐熱的粘著性。Mn的含量在0. 6-0. 8%之間，同時Fe的含量在0. 4-0. 6%之間能夠得 到較好的上述效果。
[0013] 本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：一種鋁合金不粘鍋，所述 鋁合金不粘鍋由上述的鋁合金材料制備而成。
[0014] 優選的，所述鋁合金不粘鍋的表面涂覆有不粘涂層，制備所述不粘涂層所需的原 料包括如下重量份數的組分：
[0015]
[0016] 優選的，所述表面活性劑為異十三醇聚氧乙烯醚。
[0017] 優選的，所述交聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷。
[0018] 本發明解決上述第三個技術問題所采用的技術方案為：一種鋁合金不粘鍋的制備 方法，包括如下步驟：
[0019] (1)鑄造成型；根據鋁合金材料中化學成分的配比，計算并稱量所需的原料，所述 原料混合、熔煉、壓鑄成型，制得鍋坯；
[0020] (2)預處理；對所述鍋坯的表面依次進行第一次清洗、拋丸、噴砂、第二次清洗，制 得第一鍋體；
[0021] (3)涂層處理；在所述第一鍋體的表面涂覆不粘涂層，制得鋁合金不粘鍋。
[0022] 優選的，步驟（2)中，所述第一次清洗的過程為，先使用pH= 10~11的堿性清洗 液對所述鍋坯的表面清洗2~3min，再用50~60°C的熱水清洗1~2min;
[0023] 優選的，步驟（2)中，對所述鍋坯的表面進行拋丸處理的時間為10~20min;
[0024] 優選的，步驟（2)中，對所述鍋坯的表面進行噴砂處理時，壓縮空氣的壓力為 0? 3~0? 5MPa，噴砂的粗糙度為3~5ym;
[0025] 優選的，步驟（2)中，對所述鍋坯的表面進行第二次清洗的過程為，先用70~80°C 的pH= 10~11的堿液清洗2~3min;然后用60~70°C的pH= 9~10的堿液清洗2~ 3min;而后用50~60°C的熱水清洗1~2min;再用冷卻水清洗1~2min，最后高壓風吹 10~20s，制得第一鍋體。
[0026] 優選的，步驟（2)中，對所述鍋坯的表面進行拋丸處理所需的拋丸磨料包括如下 重量百分比的化學組分：Fe5%，Mg4%，Ti4%，Si3%，B0. 3%，余量為鋁及非金屬元 素。
[0027] 優選的，步驟（2)中，按質量計，對所述鍋坯的表面進行噴砂處理所需的砂子中， 氧化鋁：碳化硼=1 : 2~3。
[0028] 優選的，步驟（3)中，涂覆所述不粘涂層所需的漿料包括如下重量份數的原料：
[0029]
[0030] 優選的，所述表面活性劑為異十三醇聚氧乙烯醚；
[0031] 優選的，所述交聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷；
[0032] 優選的，所述漿料的制備方法為：按照配比將所述表面活性劑加入至去離子水中， 加熱預溶，在攪拌的同時按配比分別加入水溶性聚氨酯改性環氧樹脂、聚酰亞胺和交聯劑， 保溫2~3h，降溫至室溫，制得漿料；
[0033] 優選的，所述加熱預溶的溫度為80~90°C;
[0034] 優選的，攪拌的速度為300~500轉/min。
[0035] 與現有技術相比，本發明的優點在于：通過優化本鋁合金材料的化學組分及其含 量，使得本鋁合金材料具有較優的力學性能，尤其是耐磨性和耐劃性得到了顯著提高。由本 鋁合金材料制成的不粘鍋也具有較優的耐磨性和耐劃性；另外，本鋁合金不粘鍋的表面涂 覆了一層不粘涂層，與現有的聚四氟乙烯涂層相比，本不粘涂層更加環保，且對人體無害。
【具體實施方式】
[0036] 以下結合附實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0037] 實施例1
[0038] 本實施例的鋁合金材料，包括如下重量分數的化學成分：Cu0. 3%，Ti0. 2%， Mg0. 03%,Mn0. 65%,Fe0. 4-0.6%,Si0. 45%,Zn0. 15%,Ni0. 04%,Sc0. 15%,Co 0? 06%，Sm0? 07%，C< 0? 02%，P< 0? 02%，S< 0? 01%，N0? 001%~0? 01%，余量為A