ЭМАЛЕВОЕ ПОКРЫТИЕ, ИЗДЕЛИЕ С ПОКРЫТИЕМ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЕ
ENAMEL COATING, COATED ARTICLE AND METHOD OF COATING ARTICLE

Настоящее изобретение относится к эмалевым покрытиям, изделиям с покрытием и способу нанесения покрытия на изделие.
Создание слоев покрытия на металлических поверхностях известно в области кухонной утвари, таких как противни или поддоны духовок. Среди прочего, такие покрытия предназначены для создания стойких и легко очищаемых поверхностей, в частности в области бытовых плит. Вышеуказанные слои покрытия обычно наносят способами, которые требуют взаимодействия механического сцепления между соответствующей поверхностью и используемым материалом покрытия. Например, керамические покрытия, наносимые термическим распылением, не образуют химической связи, а скорее связаны механически с соответствующей поверхностью.
Для усиления или создания возможности удовлетворительной механической связи между покрываемой поверхностью и материалом покрытия необходимо, чтобы покрываемая поверхность была бы достаточно шероховатой. Для получения достаточно шероховатой поверхности для создания соответствующего взаимодействия механического сцепления часто требуется дополнительно придавать шероховатость соответствующим поверхностям, в частности, когда покрывают металлические поверхности.
Известны механические способы обработки для придания дополнительной шероховатости поверхностям, как, например, пескоструйной или дробеструйной обработкой. В частности, при применении таких механических способов обработки тонких и механически непрочных изделий, таких как тонкие металлические листы, существует опасность деформации или даже повреждения изделия.
Кроме того, известно придание шероховатости поверхности применением химических веществ, например помещая изделие в ванну для травления или фосфатирования. Однако такие химические вещества могут потребовать последующей тщательной очистки для удаления возможных химических остатков.
Задачей изобретения является альтернативный путь получения поверхности с шероховатостью поверхности, которая требуется для создания подходящего взаимодействия механического сцепления с защитным или легко очищаемым материалом покрытия или покрытием. Кроме того, предложено изделие, имеющее такую поверхность и способ получения такой поверхности.
Задача решается совокупностью признаков, указанных в формуле изобретения.
Преимущественные осуществления определяются соответствующими зависимыми пунктами формулы изобретения.
В первом аспекте изобретения предложено эмалевое покрытие для покрытия металлической поверхности изделия. Эмалевое покрытие включает смесь каталитической эмали и, по меньшей мере, одной из нормальной эмали и пиролитической эмали.
В рамках изобретения термин "каталитическая эмаль" включает все типы эмали, способные к каталитическим эффектам при нанесении только ее на металлическую поверхность. Термин "пиролитическая эмаль" включает все типы эмали, способные к пиролитическим эффектам при нанесении только ее на металлическую поверхность. Термин "нормальная эмаль" включает все типы эмали за исключением каталитической и пиролитической эмали согласно вышеуказанным определениям. Следует отметить, что пиролитическую и каталитическую эмаль используют для плит и/или духовок, в частности поддонов духовок. Оборудование со слоями пиролитической или каталитической эмали позволяет удалить загрязнение, образующееся из пара, остатков от термической обработки, например посредством процессов самоочищения, использующих пиролитические или каталитические эффекты.
Обычно, у слоев только нормальной или пиролитической эмали очень гладкие и стекловидные поверхности. Такие гладкие и стекловидные поверхности в общем не подходят для нанесения дополнительных материалов покрытия, таких как керамические покрытия, которые требуют более высокой поверхностной шероховатости для прочной связи с поверхностью взаимодействиями механического сцепления. У каталитической эмали чрезвычайно шероховатые поверхности с очень большой удельной площадью поверхности, требуемой для прохождения каталитических процессов. Однако это другая крайность, препятствующая использованию слоев каталитической эмали в качестве подложки для самоочищающихся или легко очищаемых слоев покрытия.
Согласно изобретению предложено эмалевое покрытие, содержащее смесь каталитической эмали и, по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали. Шероховатость поверхности такого покрытия является промежуточной между нормальной или пиролитической эмалью и каталитической эмалью. Полученная таким образом шероховатость поверхности является подходящей для создания соответствующего механического сцепления, необходимого для ряда дополнительных покрытий, в частности керамических покрытий.
С точки зрения механических воздействий, прилагаемых к изделию, нанесение эмалевого покрытия является достаточно мягким методом по сравнению с механическими методами придания шероховатости, такими как пескоструйная или дробеструйная очистка. Это является отдельным преимуществом для тонких и механически непрочных изделий, таких как тонкие металлические пластины или листы, так как можно создать шероховатость поверхности без риска деформации изделия. Кроме того, могут быть устранены недостатки, наблюдаемые в способах придания шероховатости с использованием химической ванны, как, например, фосфатирования или травления.
a
Конечная шероховатость поверхности эмалевого покрытия легко может быть приспособлена и адаптирована к соответствующим требованиям изменением процентного содержания каталитической эмали и, по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали. Многообразие дополнительных покрытий требует шероховатости поверхности в диапазоне 2-8 мкм, которая может быть достигнута с использованием эмалевого покрытия согласно первому аспекту. Соответствующим выбором процентного содержания каталитической, нормальной и пиролитической эмали шероховатость поверхности может быть отрегулирована до 2-5 мкм, подходящая для определенных керамических покрытий, и до 2-3 мкм, особенно подходящая для определенных наноструктурированных керамических покрытий. Следует отметить, что шероховатость поверхности приведена согласно среднему коэффициенту шероховатости (R).
Шероховатость поверхности в диапазоне 2-8 мкм, охватывающая диапазон, подходящий для связывания керамического покрытия, может быть получена, например, при использовании эмалевого покрытия, включающего смесь, по меньшей мере, 5-50% об. каталитической эмали и 50-95% об., по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали.
Сравнительно тонкие слои покрытия эмали в диапазоне 10-50 мкм, особенно на металлических поверхностях, могут быть достаточными для достижения шероховатости поверхности в искомом диапазоне.
Второй аспект изобретения относится к изделию. Изделие имеет металлическую поверхность, по меньшей мере, частично покрытую эмалевым покрытием согласно первому аспекту изобретения. Посредством создания предложенного эмалевого покрытия шероховатость поверхности, необходимая для механического сцепления дополнительного покрытия, может быть создана сравнительно легким способом, предотвращая механическое разрушение изделия. Кроме того, шероховатость поверхности может быть легко приспособлена к соответствующим требованиям. Особенное преимущество создается, если покрытое эмалью изделие покрывают дополнительным, например, керамическим покрытием, обеспечивающим, например, легко очищаемую поверхность. Ссылка на дополнительные преимущества отнесена к деталям, обсужденным в связи с первым аспектом изобретения.
Металлическая поверхность изделия может быть частью листа, то есть изделие может иметь геометрию листа или в основном иметь конструкцию, подобную металлическому листу, или секцию изделия, подобную листу. Как было указано, при нанесении эмалевого покрытия на изделие для получения искомой шероховатости поверхности в основном избегают механических воздействий и соответствующих деформаций и разрушений. Поэтому можно использовать металлические листы и секции, подобные металлическому листу с толщиной 2 мм или даже менее. Это означает, что общая геометрия, в частности общая геометрия поверхности изделия, не будет нарушена, что имеет особое значение, если имеются жесткие производственные допуски или если внешний вид изделия имеет главное значение.
Изделие, покрытое эмалью или, по меньшей мере, часть изделия, покрытая эмалью, может быть покрыта дальнейшим или дополнительным покрытием, требующим взаимодействий механического сцепления. Поскольку эмалевое покрытие гарантирует адекватную шероховатость поверхности для механического сцепления, дополнительное покрытие может быть плотно и надежно связано с эмалевым покрытием. Дополнительные покрытия могут обеспечить легко очищаемые или самоочищаемые поверхности. Такие поверхности могут быть получены при использовании керамических покрытий или наноструктурированных керамических покрытий. Термин "наноструктурированный" должен означать, что керамическое покрытие имеет структуры, предпочтительно поверхностные структуры, которые являются наноразмерными. Наноструктурированные поверхности известны в контексте эффектов самоочищения. Следует отметить, что кроме керамических покрытий также могут быть нанесены любые дополнительные покрытия или наноструктурированные покрытия, требующее механического сцепления.
Предложенный путь создания заданной шероховатости поверхности является универсальным. Он в принципе может быть применен к множеству изделий. В частности, изделие может быть плитой и/или духовкой или противнем, подходящими для домашнего или промышленного использования соответственно. В частности, изделие может быть поддоном духовки, например, для домашнего или промышленного применения. В случае поддона покрытия могут быть нанесены на внутренние стенки поддона. В частности, относительно вышеуказанных изделий и, в частности, в связи с облегчением очистки изделий после использования, повышенный интерес представляет создание легко очищаемых или самоочищаемых поверхностей. Изобретение обеспечивает основу для производства таких поверхностей сравнительно легким способом, готовым для крупномасштабного производства даже тонкостенных изделий и изделий с пониженной механической жесткостью.
Согласно третьему аспекту изобретения предложен способ, по меньшей мере, частичного покрытия металлической поверхности изделия. Предложенный способ включает стадии:
приготовления материала эмалевого покрытия смешиванием каталитической эмали и, по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали; и
создания эмалевого покрытия нанесением материала эмалевого покрытия, по меньшей мере, на заданной части металлической поверхности.
Способ обеспечивает возможность создания поверхности с шероховатостью для механического сцепления дополнительных материалов покрытия, таких как керамические материалы покрытия. Преимущественно можно избежать механических воздействий на изделия способов известного уровня техники, таких как пескоструйная или дробеструйная очистка. Кроме того, можно обойтись без химических ванн, используемых для фосфатирования или травления. Предложенный способ является универсальным и подходящим для крупномасштабного промышленного производства. Дополнительные преимущества легко заметны из деталей, приведенных в связи с первым и вторым аспектом изобретения.
В соответствии с предложениями по первому и второму аспектам изобретения и со ссылкой на соответствующие преимущества и положительные эффекты ниже даны воплощения способа.
Стадия получения материала эмалевого покрытия может включать стадию добавления, по меньшей мере, 5-50% об. каталитической эмали и 50-95% об., по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали.
Кроме того, процентное содержание каталитической эмали и, по меньшей мере, одной из нормальной и пиролитической эмали могут быть выбраны так, что конечная шероховатость поверхности эмалевого покрытия находится в диапазоне 2-8 мкм, предпочтительно 2-5 мкм, предпочтительно 2-3 мкм.
Материал эмалевого покрытия может быть нанесен так, что толщина получаемого эмалевого покрытия составляет 10-50 мкм.
В технологии покрытия эмалью, эмалевое покрытие, нанесенное на металлическую поверхность, может подвергаться обжигу при температуре до 850°С. В частности, могут быть использованы процессы известного уровня техники, с температурой обжига 800-850°С, по меньшей мере, для обжига предложенного материала эмалевого покрытия. Поэтому предложенный способ легко может быть осуществлен известными способами обжига и покрытия эмалью, без необходимости в определенной адаптации. Однако некоторая степень адаптации может все-таки быть необходимой в зависимости, среди прочего, от характеристик материала покрытия эмали.
На следующей стадии способа керамическое покрытие, предпочтительно наноструктурированное керамическое покрытие, может быть нанесено на эмалевое покрытие, предпочтительно после обжига последнего. Керамическое покрытие или наноструктурированное керамическое покрытие, нанесенное таким образом, может быть подвергнуто обжигу при температурах 200-300°С. Керамические покрытия могут быть нанесены термическим напылением, плазменным напылением, высокоскоростным газопламенным напылением (HVOF) или другими подходящими способами. Следует отметить, что дополнительное покрытие не ограничено керамическими материалами. Другие материалы могут быть выбраны согласно соответствующим потребностям. Например, можно принимать во внимание любой соответствующий материал для создания легкоочищаемой, твердой, стойкой к царапинам поверхности. Кроме того, можно использовать способы разбрызгивания шлама для нанесения наноструктурированного покрытия. В этом случае покрытие может быть нанесено так, что предпочтительно влажную суспензию материала покрытия наносят распылением. Обжиг или спекание в этом случае могут быть выполнены при температуре 180-340°С.
Осуществления изобретения будут описаны со ссылкой на фигуры, где
фиг.1 представляет секцию духовки домашней плиты; и
фиг.2 представляет вид в разрезе увеличенной части стенки поддона духовки плиты фиг.1.
Фиг.1 представляет секцию 1 духовки домашней плиты. Были опущены детали духовки плиты, такие как дверь духовки, ручные элементы управления и т.п., которые не требуются для полного понимания изобретения. Однако это не должно ограничивать объем притязаний изобретения.
Секция 1 содержит корпус 2, окружающий поддон 3 духовки плиты. Поддон 3 образует полость для размещения через передний проем 4 пищевых продуктов для выпечки или жарения. Обычно внутренние поверхности 5 стенок нижней части, верхней части и задних стенок поддона загрязняются во время выпечки или жарения пищевых продуктов за счет пара, брызг жидкости, остатков пищи и т.п.
Сравнительно высокие температуры, превалирующие во время выпечки, приводят к прочно прилипшей грязи к внутренним поверхностям 5 поддона 3. Очистка внутренних поверхностей 5 поэтому затруднена, тем более, что внутренние поверхности 5 поддона 3 обычно являются труднодоступными. Поэтому желательно создать легко очищаемые, устойчивые к загрязнению внутренние поверхности 5 или даже поверхности со свойствами самоочищения.
Такие поверхности могут быть получены покрытием стенок поддона, например, соответствующими материалами. Одна возможность состоит в создании керамического или наноструктурированного керамического покрытия. Такие покрытия - среди прочего - связаны с подложкой взаимодействиями механического сцепления. Для создания устойчивой, прочной и долговременной связи поверхность подложки должна быть достаточно шероховатой, чтобы должным образом образовать механическое взаимодействие между поверхностью подложки и материалом покрытия.
Поддоны 3 духовки плиты обычно выполнены из тонких металлических листов. Шероховатость поверхности используемых металлических листов обычно не соответствует созданию надлежащего механического взаимодействия. Поэтому известно придание шероховатости поверхности металлических листов пескоструйной, дробеструйной очисткой, фосфатированием или травлением. Однако у известных способов имеется несколько недостатков, как уже обсуждено более подробно выше.
Одна цель изобретения состоит в создании альтернативы известным способам. Согласно изобретению подложка, подходящая для соответствующего механического сцепления, может быть изготовлена при использовании смеси определенных эмалей, которая будет описана более подробно далее.
Фиг.2 представляет вид в разрезе увеличенной части стенки поддона из металлического листа 6 поддона 3. Следует отметить, что фиг.2 приведена не в реальном масштабе. Внутренняя поверхность 5 покрыта эмалевым покрытием 7. Эмалевое покрытие 7 в свою очередь покрыто керамическим покрытием 8, предпочтительно наноструктурированным керамическим покрытием.
Эмалевое покрытие 7 содержит смесь каталитической эмали и нормальной эмали. Вместо нормальной эмали или в дополнение к нормальной эмали может быть использована пиролитическая эмаль. В данном случае процентное содержание каталитической эмали и нормальной эмали выбрано так, что шероховатость поверхности эмалевого покрытия 7 составляет 2-5 мкм. Такая шероховатость поверхности является превосходным основанием для создания соответствующего механического сцепления с керамическим покрытием 8.
Шероховатость поверхности эмалевого покрытия 7 является результатом смешивания двух типов эмали. Если нанесена одна нормальная эмаль и аналогично пиролитическая эмаль, обычно это приводит к очень гладким, стекловидным поверхностям, которые недостаточно шероховатые для создания соответствующего механического сцепления с керамическим покрытием 8. Однако каталитическая эмаль, если нанесена одна, приводит к чрезвычайно шероховатым поверхностям с очень большой удельной площадью поверхности, также не подходящей для создания соответствующего механического сцепления. Изобретатели установили, что смесь, включающая и каталитическую эмаль, и нормальную эмаль, и - в зависимости от обстоятельств - пиролитическую эмаль, приводит к шероховатости поверхности выше, чем у нормальной или пиролитической эмали, и ниже, чем у каталитической эмали. Кроме того, было установлено, что общая шероховатость поверхности эмалевого покрытия 7 может быть приспособлена изменением процентного содержания каталитической эмали и нормальной эмали, и, в зависимости от обстоятельств, пиролитической эмали. Это дает определенное преимущество, поскольку шероховатость поверхности эмалевого покрытия 7 легко может быть приспособлена к характеристикам сцепления керамического покрытия 8.
Посредством изменения процентного содержания двух типов эмали шероховатость поверхности может быть доведена, например, до 2-8 мкм. Для определенных наноструктурированных керамических покрытий необходима шероховатость поверхности 2-3 мкм, которая может быть получена соответственным выбором процентного содержания каждого из различных типов эмали. Например, процентное содержание каталитической эмали может составлять 5-50% об. Соответственно, процентное содержание нормальной эмали и, в зависимости от обстоятельств, пиролитической эмали может составлять 50-95% об.
Эмалевое покрытие 7 может быть нанесено на стенку поддона 6 с использованием стандартных способов и подвергаться обжигу при температуре 800-850°С, но также и при более низких температурах. Эмалевое покрытие 7 может быть нанесено так, чтобы получающаяся толщина находилась в диапазоне 10-50 мкм. Таких эмалевых покрытий 7 обычно достаточно для сцепления с керамическим покрытием 8. Допустимы другие диапазоны, относящиеся к толщине эмалевого покрытия 7. Можно выбрать толщину слоя согласно соответствующим требованиям, которые определяются типом материала покрытия, наносимого на эмалевое покрытие 7, жесткостью и другими критериями.
Керамическое покрытие 8, или - в зависимости от обстоятельств - наноструктурированное керамическое покрытие, может быть нанесено на эмалевое покрытие 7 соответствующими способами, такими как термическое напыление, плазменное напыление, высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) и другие. Обжиг керамических покрытий может проходить при температурах в диапазоне 200-300°С. Кроме того, можно использовать способы разбрызгивания шлама для нанесения наноструктурированных покрытий. В этом случае покрытие может быть нанесено в виде, предпочтительно влажной, суспензии материала покрытия распылением. Обжиг или спекание в этом случае могут быть проведены в диапазоне температур 180-340°С.
Хотя изобретение было описано в связи с поддоном 3 духовки домашней плиты, изобретение не ограничено такой плитой. Предпочтительно изобретение может быть применено ко всем изделиям, с покрытием, требующим взаимодействий механического сцепления. Например, предусматриваются все виды плит и духовок, посуды и т.п., с поверхностью, подходящей для нанесения эмалевого покрытия согласно изобретению.
Из вышеприведенных обсуждения и объяснений становится очевидным, что цель изобретения достигнута в соответствии с изобретением, представленным формулой изобретения.
Список номеров ссылочных позиций:
1
секция духовки плиты
2
корпус
3
поддон
4
передний проем
5
внутренняя поверхность
6
стенка поддона
7
эмалевое покрытие
8
керамическое покрытие