[发明专利]在炊具上喷涂铁铜锌涂层的方法

说明书

本发明是属于在炊具基体上添加高铜高锌铁基涂层的制造方法，是一种利用喷涂技术使铁基涂层中含有较高的铜、锌，并能保证涂层与基体牢固结合的方法。

众所周知，人类古老的炊具用材料有陶器和铁，近代则大量使用铝材和不锈钢制造炊具。由于陶器的脆性和含有铅、镉等对人体有害的元素，从而限制了它的应用。用铝材制造的炊具比铁制炊具既质轻又美观，而且导热性能也比铁制炊具好，又不生锈，各类家庭喜爱使用，但是，铝并不是人体所必需的微量元素，吸收多了就积蓄在人体的肝、脾、肾、甲状腺和脑等部位，当积蓄量达到一定值时，会对消化道吸收磷发生抑制作用，妨碍人体消人吸收，此外，体内铝含量过高，不仅会影响神经系统，使幼儿智力发育迟缓，加速人脑组织老化，而且还会使人衰老的更快（参见《微量元素与人体健康》人民卫生出版社，吴晴斋编著）。

不锈钢炊具由于导热性差，烹调时，食物无法均匀受热，常常是一部分食物尚未煮熟，而锅底接触火焰却已焦糊，不能食用。显然，最有应用前途的炊具用材仍是铁。

铁制炊具在使用过程中能释放人体所必需的元素铁，但是人体内还需要其它金属微量元素，尤其是铜和锌元素-号称是生命攸关的元素，一般而论，微量元素铁、铜、锌等对核酸及蛋白质的合成，免疫过程细胞的呼吸、分裂、繁殖及新陈代谢等都有直接作用。所以铁制炊具所释放的单一铁元素显得有些不能满足人体需要了。人们需要一种能释放出铁、铜、锌微量元素的炊具。

由于锌在铁的熔点温度下蒸气压很大，给含高锌的铁合金的熔铸造成很大困难，故制造以铁、铜、锌为基的含油耐磨材料，通常都采用粉末冶金方法。这种方法造价昂贵作为炊具生产是不适宜的。为了使炊具在使用过程中能释放出微量金属（Fe、Cu、Zn）元素，在炊具表面喷涂铁铜锌涂层是最为简便和经济的方法。

在喷涂技术中，现在应用最为广泛的是氧-乙炔火焰粉末喷涂，氧-乙炔线材喷涂，电弧喷涂。（其余如等离子喷涂，爆炸喷涂等技术如用在炊具制造上，设备投资大，操作复杂，其造价也是不难想像的。）在上述三种方法中，利用粉末喷涂，因污染大，且锌元素也氧化得很厉害，所以是不理想的，若采用氧-乙线材喷涂，必须先制造出含铁铜锌三组元的复合线材，这样得到的涂层造价就会大大提高。电弧喷涂被公认为是一种成本低效率高的喷涂方法，但人们通常是采用二极属于同种材料的丝材，而制造高铜高锌的铁基合金丝材是很困难的，做成假合金丝材就更不可能了。这对于实现在炊具上含铁铜锌三元涂层也是个问题。

本发明的目的是提供一种在炊具上喷涂铁铜锌涂层的方法，用本发明的方法可在炊具上方便经济地获得高铜锌铁基涂层。

本发明的在炊具上喷涂铁铜锌涂层的方法是使用电弧喷涂法，本发明中所用的电弧喷涂方法其特征在于两个电极既不用铁、铜、锌三元合金线，也不用以该三种元素制成的复合线，而是一个电极用Fe线，另一个电极用Cu-Zn合金线。采用Cu-Zn合金线作为一个极的目的，首先是为了确保在实际应用中往往需要固定的Cu/Zn比。其次是减少Zn在喷涂中的挥发损耗，这里，改变Cu-Zn线中的Zn含量，可调整涂层中的Cu/Zn比，改变Fe线与Cu-Zn线的线径比可以调整涂层的相组成。

图1是本发明在炊具上喷涂铁铜锌涂层的电弧喷涂示意图，其中1-涂层（Fe-Cu-Zn），2-镍铝（2082丝）底层，3-铁炊具基体，4-铁丝，5-铜锌丝，6-压缩空气，7-电弧喷枪。

图2是图1中涂层（1）的显微组织（×100），

图3是图1中涂层（1）的形貌相（×500）。

图4是图1中涂层（1）中的铁、铜、锌元素面分布图，其中（a）铁分布图、（b）铜分布图，（c）锌分布图。

图5是图1中镍铝（2082丝）底层（2）与基体（3）的结合状况。

图6是图1中镍铝底层（2）与基体（3）交界处元素浓度分布曲线，其中（a）为Fe-Al曲线，（b）为Fe-Ni曲线。

下面结合附图详细叙述在炊具上喷涂铁、铜、锌金属涂层的方法。