[发明专利]新型制备不粘锅涂层的方法

说明书

新型制备不粘锅涂层的方法，本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及新型制备不粘锅涂层的方法。本发明是要解决现有市售的Teflon不粘锅涂层抗划擦性能差，寿命低的问题。方法：本发明利用金属网与金属锅体形成空心阴极封闭体，利用“空心阴极效应”产生的高等离子体密度以及DLN膜层结构。本发明用于制备不粘锅涂层。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及新型制备不粘锅涂层的方法。

背景技术

Teflon进入炊具领域是它的超低的摩擦系数和表面能，Teflon的摩擦系数在所有塑料中 是最小的，它的表面能在所有固体材料中也是最低的，这些性能都使得其他物质很难在其 表面附着。有机不粘涂层的性能虽然强大，但它们耐磨性较差。随着不粘炊具使用时间的 延长，涂层多多少少都会受损，甚至出现剥落的情况；同时有研究表明，制造Teflon涂料所 需的核心成分全氟辛酸铵(PFOA)，在动物实验中被证实有致癌作用和其他不良后果。因 此，美国环境保护署要求，在2010年要削减95％的PFOA使用量，到2015年要全面禁用。因 此，人们急切期望一种替代Teflon的材料的问世。

DLN(diamond-like nanocomposite film)是纳米SiO₂改性的类金刚石(DLC-diamond-like film)薄膜。其除具有DLC较高的化学惰性和较低的摩擦系数，此外，DLN还具有较低表 面能，具有抗粘附性能，已被应用到模具和零部件的表面防护。同时，与高分子材料Teflon 相比，DLN涂层具有较高的硬度，提高其抗划擦性能。因此，DLN涂层是一种理想的Teflon 替代材料。

为延长不粘锅使用寿命，现有Teflon的厚度一般为20μm～25μm。由于DLN涂层本身结 构特征以及与金属基体之间物理性能相差较大，使得厚度超过10μm的DLN涂层很难制备。 因此，如何制备具有一定厚度、高质量和高沉积速率的DLN膜，成为我们研究的目标。

目前DLC涂层的制备主要采用等离子体增强化学气象沉积(plasma enhancedchemical vapor deposition，PECVD)工艺。PECVD技术是在工件上接上负偏压电源，利用含有碳氢 元素前驱体(如乙炔或甲烷等)、Si和O元素前驱体(如六甲基二硅氧烷)形成的混合气体 辉光放电沉积DLC膜。如实验室一般采用射频电源，射频制备DLC膜不易大规模工业化生 产，主要体现在：(1)射频功率越高，越不容易耦合到等离子体上；(2)RF等离子体 不易渗透到工件孔及边缘处；(3)沉积速率较低，仅为1～2μm/h。此外，一些研究人员采 用脉冲偏压方法，同样获得了较好的DLC，但是膜层一般较薄，主要是由于等离子体密度 不够高。

发明内容

本发明是要解决现有市售的Teflon不粘锅涂层抗划擦性能差，寿命低的问题，而提供 新型制备不粘锅涂层的方法。

新型制备不粘锅涂层的方法是按以下步骤进行：

一、空心阴极结构制备：将金属网与金属锅连接形成封闭腔体，然后放置在真空室内 的绝缘柱上，将金属网与高频高压脉冲电源的高压脉冲输出端相连；

二、溅射清洗：将真空室抽真空，待真空室内的真空度小于10^-3Pa时，通入氮气或混合气体至真空室内的真空度为1～3Pa，开启高频高压脉冲电源，调整高频高压脉冲电源输出，在金属网与金属锅体形成的封闭体内产生空心阴极放电，高能Ar⁺和H⁺溅射清洗锅体 内表面，对清洁后的金属网与金属锅进行溅射清洗；所述混合气体为氩气与氢气的混合气体；

三、Si过渡层制备：①：向真空室内通入含Si元素气体1～5s，开启高频高压脉冲电源， 调节高频高压电源输出脉冲电压值为1～6kV；②：采用高能氩离子轰击8～10min；③：连 续重复第①步和第②步5～10次，形成Si元素与基体金属混杂层；