防腐蚀涂层、其制备方法以及包括防腐蚀涂层的炊具

摘要

本发明构思提供了一种防腐蚀涂层、制备该防腐蚀涂层的方法以及包括该防腐蚀涂层的炊具。所述防腐蚀涂层包括自疏水涂层、形成在自疏水涂层的表面上的过渡层和形成在过渡层的表面上的封闭层。根据本发明构思的防腐蚀涂层具有双重自疏水性，因此具有持久的耐蚀性能。

说明书

技术领域

本发明构思涉及防锈领域，更具体地，涉及一种防腐蚀涂层、其制备方法以及包括防腐蚀涂层的炊具。

背景技术

目前的防锈技术分为三种，分别是无涂层防锈技术、高分子防锈技术和无机层防锈技术。

无涂层防锈技术主要采用表面渗氮、阳极氧化和化学钝化等技术，其主要应用于精铁真不锈和铸铁真不锈等。由无涂层防锈技术制备的锅具具有健康美观、表面坚硬易翻炒等优点，但是由该防锈技术制备的锅具耐蚀性不佳。

高分子防锈技术主要采用的是高分子封闭剂，其主要应用于诸如低端铸铁喷涂锅，该技术具有成本低、初始耐蚀性佳等优点，然而其也存在如下缺点：高分子质地软，家庭使用时高分子层已被锅铲破坏，导致耐蚀性急剧下降；消费者对高分子炊具产品有着“不健康”的印象。

无机防锈技术主要通过在铁锅或镁合金锅表面形成一层耐蚀性金属涂层来实现，所形成的涂层具有高硬度和耐蚀性佳的优点，例如，其高硬度能够满足家庭正常铁铲翻炒甚至铁铲敲击而不变形或磨损，并且其耐蚀性能够满足家庭正常烹饪环境下的耐蚀性要求，然而，受限于热喷涂工艺，实际生产中金属涂层表面孔隙难以完全闭合导致耐蚀性不稳定，为进一步改善耐蚀性，在常规金属涂层表面会制备一层封闭层，如此需要两步实现耐蚀性提升。

但是封闭层的耐蚀机理是堵塞涂层孔隙，阻绝腐蚀介质进入，其封闭效果完全取决于封闭层的质量，一旦封闭层存在小的孔隙或裂纹等缺陷，持久耐蚀效果将大打折扣。

发明内容

针对以上技术问题，本发明构思通过冷喷涂和封闭提供了一种具有双重自疏水性的防腐蚀涂层，最外层为具有疏水效果的封闭层，腐蚀液极难润湿，能有效的将腐蚀介质隔绝在涂层表面，阻挡腐蚀介质进入涂层，即使封闭层中存在小缺陷，使少量腐蚀液进入，最底层的自疏水隔绝层也能阻止腐蚀液润湿，保护基材不被腐蚀生锈，具有持久的耐蚀性能。

根据发明构思的示例性实施例的防腐蚀涂层可以包括自疏水涂层、形成在自疏水涂层的表面上的过渡层和形成在过渡层的表面上的封闭层，其中，所述自疏水涂层和封闭层包括氟化碳材料，并且所述自疏水涂层和所述过渡层包括耐蚀性粉末。

根据发明构思的示例性实施例，耐蚀性粉末可以包括钛、钛合金、不锈钢、铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种。

根据发明构思的示例性实施例，氟化碳材料可以包括氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种。

根据发明构思的示例性实施例，自疏水涂层中的耐蚀性粉末和氟化碳材料的重量比在2:1～6:1的范围内。

根据发明构思的示例性实施例，封闭层可以包括改性封闭剂，其中，改性封闭剂包括封闭剂和氟化碳材料，所述封闭剂包括50％～55％的二氧化硅溶胶、10％～15％的甲基三甲氧基硅烷、8％-12％的铁黑、4％～8％的炭黑、10％～15％的硅酸、3％～5％的氧化锌、2％～3％的不锈钢片、5％～10％的四甲氧基硅。

根据发明构思的示例性实施例，氟化碳材料的质量在改性封闭剂的总质量中的占比为3％～15％。

根据发明构思的示例性实施例，自疏水涂层的厚度可以在20μm～100μm的范围内。

根据发明构思的示例性实施例，过渡层的厚度可以在10μm～20μm的范围内。

根据发明构思的示例性实施例，封闭层的厚度可以在10μm～20μm的范围内。

根据发明构思的示例性实施例的制备防腐蚀涂层的方法可以包括：提供基材；在基材表面敷设防腐蚀材料以形成自疏水涂层；在自疏水涂层的表面敷设耐蚀性粉末以形成过渡层；以及在过渡层的表面敷设改性封闭剂以形成封闭层，其中，所述自疏水涂层和封闭层包括氟化碳材料，并且所述自疏水涂层和所述过渡层包括耐蚀性粉末。

根据发明构思的示例性实施例，耐蚀性粉末可以包括钛、钛合金、不锈钢、铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种，氟化碳材料可以包括氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种，并且改性封闭剂包括氟化碳材料和封闭剂，封闭剂可以包括：50％～55％的二氧化硅溶胶、10％～15％的甲基三甲氧基硅烷、8％-12％的铁黑、4％～8％的炭黑、10％～15％的硅酸、3％～5％的氧化锌、2％～3％的不锈钢片、5％～10％的四甲氧基硅。

根据发明构思的示例性实施例的炊具包括上述防腐蚀涂层。

通过发明构思的以上简要描述，本发明构思通过冷喷涂方法和空气喷涂方法在炊具的基材表面形成了具有三层的防腐蚀涂层，其中，作为最底层的自疏水涂层是通过冷喷涂方法在炊具的基材表面上喷涂包括耐蚀性粉末和氟化碳材料的防腐蚀材料而形成的，作为中间层的过渡层是通过冷喷涂方法在自疏水涂层上喷涂耐蚀性粉末形成的，并且作为最外层的封闭层是通过空气喷涂方法在过渡层上喷涂氟化碳材料改性封闭剂形成的。最外层的封闭层和最底部的复合层都具有自疏水效果，水性腐蚀介质极难润湿，能有效的将腐蚀介质隔绝在涂层表面，阻挡腐蚀介质进入涂层，即使最外层的封闭层中存在小缺陷，使少量腐蚀液进入，最底层的自疏水涂层也能阻止腐蚀液润湿，保护基材不被腐蚀生锈，具有持久的耐蚀性能。

具体实施方式

现在，将在下文中结合示例性更充分地描述本发明构思，然而，本发明构思可以以许多不同的形式来实施且不应被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本发明构思的范围充分地传递给本领域技术人员。

诸如炊具的基材材料表面由于烹饪环境等影响经常因电化学反应而容易被腐蚀(例如，生锈)，因此，为了防止炊具的基质材料被腐蚀，会在基材表面设置防腐蚀层。

然而，受限于热喷涂工艺，实际生产中金属涂层表面孔隙难以完全闭合导致耐蚀性不稳定，为进一步改善耐蚀性，在常规金属涂层表面会制备一层封闭层，如此需要两步实现耐蚀性提升。但是封闭层的耐蚀机理是堵塞涂层孔隙，阻绝腐蚀介质进入，其封闭效果完全取决于封闭层的质量，一旦封闭层存在小的孔隙或裂纹等缺陷，持久耐蚀效果将大打折扣。

针对以上技术问题，本发明构思通过冷喷涂结合封闭层提供了一种具有双重自疏水性的防腐蚀涂层，最外层为具有疏水效果的封闭层，腐蚀液极难润湿，能有效的将腐蚀介质隔绝在涂层表面，阻挡腐蚀介质进入涂层，即使封闭层中存在小缺陷，使少量腐蚀液进入，最底层的自疏水隔绝层也能阻止腐蚀液润湿，保护基材不被腐蚀生锈，具有持久的耐蚀性能。

下面将结合示例性实施例详细描述本发明构思。

根据发明构思的示例性实施例的防腐蚀涂层包括自疏水涂层、形成在自疏水涂层的表面上的过渡层和形成在过渡层的表面上的封闭层。也就是说，根据本发明构思的示例性实施例的防腐蚀涂层具有三层结构。然而，这里描述的三层结构只是通过种类来限定，这并不代表三层结构中的每一层(例如，自疏水涂层、过渡层或封闭层)具有单层结构。也就是说，自疏水涂层、过渡层和封闭层中的至少一个可以具有多层结构。

根据发明构思的示例性实施例的自疏水涂层可以由防腐蚀材料通过敷设工艺(例如，冷喷涂工艺)形成。这里，形成自疏水涂层的防腐蚀材料可以包括防腐蚀颗粒，每个防腐蚀颗粒包括耐蚀性粉末和氟化碳材料。

根据发明构思的示例性实施例，耐蚀性粉末可以包括金属粉末和合金粉末中的至少一种，例如，耐蚀性粉末可以包括钛、钛合金、不锈钢、铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种。

根据发明构思的示例性实施例，氟化碳材料可以包括氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种。

氟化石墨可以是由碳和氟直接反应生成的石墨层间化合物，具有很低的表面自由能，并且其热稳定性和化学稳定性好，对于酸、碱的水溶液具有长时间的憎水性，极难润湿，与水的接触角为45度，甚至高于聚四氟乙烯与水的接触角。同时，氟化石墨材料高温稳定性好，耐温性可以达到450℃。因此，由于氟化石墨低的表面自由能和疏水效果，使得由其制备的防腐蚀材料具有优异的不粘性能和防腐蚀性能。

氟化石墨烯是石墨烯通过氟化将碳原子SP

另外，由于石墨是典型的六方晶系并且具有层状结构，氟化石墨是石墨的层间化合物，而氟化石墨烯为二维片状氟化石墨，因此，氟化石墨烯除了具有氟化石墨本身的优异的低表面自由能和不粘性外，还具有非常好的强韧性和热稳定性。

根据发明构思的示例性实施例，防腐蚀颗粒是通过造粒工艺将上述耐蚀性粉末和氟化碳材料复合而形成的。此外，包括耐蚀性粉末和氟化碳材料的防腐蚀颗粒可以具有20μm～120μm的粒度范围，并且耐蚀性粉末和氟化碳材料之间的重量比可以在2:1～6:1的范围内。

由于根据本发明构思的自疏水涂层包括具有良好的疏水效果的氟化碳材料，因此由包括氟化碳材料的自疏水涂层具有优异的疏水效果。

根据发明构思的示例性实施例，自疏水涂层的厚度可以在20μm～100μm的范围内，优选地，可以在40μm～80μm的范围内，更优选地，可以在50～70μm的范围内。这是因为：当自疏水涂层的厚度低于20μm时，自疏水涂层太薄容易残留通孔，隔绝效果不明显；相反，当自疏水涂层的厚度大于100μm时，涂层表层疏松多孔，与后续过渡层结合力较差。

根据发明构思的示例性实施例，过渡层形成在自疏水涂层的表面上，并且包括如上所述的自疏水涂层中包括的耐蚀性粉末。例如，耐蚀性粉末可以包括钛、钛合金、不锈钢、铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种。

根据发明构思的示例性实施例，过渡层可以通过敷设工艺(例如，冷喷涂工艺)形成在自疏水涂层的表面上，并且其厚度可以在10μm～20μm的范围内，优选地，可以在12μm～18μm的范围内，更优选地，可以在14μm～16μm的范围内。这是因为：当过渡层的厚度低于10μm时，受自疏水涂层粗糙度的影响而难以完全覆盖自疏水涂层；相反，当过渡层的厚度大于20μm时，会导致成本增加，效益不明显。

根据发明构思的示例性实施例，封闭层形成在过渡层的表面上，并且包括可以通过改性封闭剂敷设在过渡层的表面上。

根据发明构思的示例性实施例的改性封闭剂可以包括如上所述的自疏水涂层中包括的氟化碳材料和另外的封闭剂。根据发明构思的示例性实施例，氟化碳材料可以包括上述的氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种，并且在氟化碳材料中，氟的重量含量可以在30wt％-61wt％的范围内。然而，发明构思不限于此。另外，封闭剂可以是本领域已知的封闭剂，例如，封闭剂可以包括二氧化硅溶胶、甲基三甲氧基硅烷、铁黑、炭黑、硅酸、不锈钢片、氧化锌、四甲氧基硅烷和余量的溶剂。溶剂为有机溶剂，优选地可以为异丙醇。示例性的，根据本申请的封闭剂以重量份计，可以包括二氧化硅溶胶50重量份-55重量份、甲基三甲氧基硅烷10重量份-25重量份、铁黑8重量份-12重量份、炭黑4重量份-8重量份、硅酸10重量份-15重量份、不锈钢片2重量份-3重量份、氧化锌3重量份-5重量份、四甲氧基硅烷5重量份-10重量份和3重量份-10重量份的溶剂。另外，封闭剂和氟化碳材料分别可以具有10μm～40μm的粒度范围。然而，本发明构思不限于封闭剂的种类，本领域技术人员可以根据本发明构思而选择本领域已知的适当的封闭剂来实现良好的有益的封闭效果。

根据发明构思的示例性实施例，在改性封闭剂中，氟化碳材料的质量可以是包括氟化碳材料的改性封闭剂的总质量的3％～15％，优选地为5％～12％，更优选地为7％～10％。当氟化碳材料的质量在包括氟化碳材料的改性封闭剂的总质量中的占比低于3％，则制备的改性封闭剂的自疏水效果不明显；相反，当氟化碳材料的质量在包括氟化碳材料的改性封闭剂的总质量中的占比高于15％，则会对封闭剂本身的强度有负作用。

根据发明构思的示例性实施例，封闭层的厚度可以在10μm～20μm的范围内，优选地，可以在12μm～18μm的范围内，更优选地，可以在14μm～16μm的范围内，这是因为：封闭层的厚度太薄(低于10μm)，无法完全封堵孔隙；相反，封闭层的厚度太厚(大于20μm)，则表面强度低，且容易流挂。

由于根据本发明构思的改性封闭剂包括氟化碳材料，所以由包括氟化碳材料的改性封闭剂制备的封闭层具有良好的疏水效果，从而使包括该封闭层的防腐蚀涂层具有优异且持久的防腐蚀效果。

以上，结合示例性实施例详细描述了根据本发明构思的防腐蚀涂层。

在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明构思的防腐蚀涂层的制备方法。

根据发明构思的示例性实施例的制备防腐蚀涂层的方法可以包括：提供基材；在基材表面敷设防腐蚀材料以形成自疏水涂层；在自疏水涂层的表面敷设耐蚀性粉末以形成过渡层；以及在过渡层的表面敷设改性封闭剂以形成封闭层。

根据本发明构思的示例性实施例，基材可以为本领域已知的需要被防腐蚀处理的基材。例如，根据本发明构思，基材可以包括铸铁锅具的锅胚。然而，本发明构思不限于此，并且本领域技术人员可以根据本发明构思而选择适当的基材。

在提供基材的步骤中，为了使后续步骤中形成的自疏水涂层牢固地覆盖在基材的表面，还可以对基材的表面进行喷砂处理。这里，喷砂处理可以为本领域惯用的用于提高材料表面粗糙度的工艺。然而，本发明构思不限于此，可以省略喷砂工艺。

在提供基材后，可以在基材的表面上敷设自疏水涂层。如上所述，自疏水涂层可以利用防腐蚀材料通过形成层的工艺形成在基材(例如，锅胚)的表面上。因此，敷设自疏水涂层的步骤可以包括制备防腐蚀材料的步骤以及将防腐蚀材料敷设在基材的表面上的步骤。

根据发明构思的示例性实施例，防腐蚀材料可以包括耐蚀性粉末和氟化碳材料，因此，制备防腐蚀材料的步骤可以包括提供耐蚀性粉末和氟化碳材料的步骤以及通过造粒工艺将耐蚀性粉末和氟化碳材料制备成防腐蚀颗粒的步骤。

根据发明构思的示例性实施例，耐蚀性粉末可以包括金属粉末和合金粉末中的至少一种，例如，耐蚀性粉末可以包括钛、钛合金、不锈钢、铝、铝合金、镍和镍合金中的至少一种。氟化碳材料可以包括氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种。耐蚀性粉末和氟化碳材料的粒度范围可以在10μm～40μm的范围内。在提供具有上述粒度范围的耐蚀性粉末和氟化碳材料之后，可以将耐蚀性粉末和氟化碳材料以在2:1～6:1范围内的质量比相混合，以形成混合料。然后，可以通过本领域已知的造粒工艺将混合料造粒为粒度范围为20μm～120μm的颗粒。

根据具体示例，造粒工艺可以包括制浆工艺和喷雾干燥工艺。

在制浆工艺中，可以首先制备浆液。根据发明构思的示例性实施例，浆液可以包括粘结剂、分散剂、消泡剂和去离子水。这里，粘结剂可以包括纤维素类粘结剂、醇类粘结剂等，消泡剂可以包括聚醚改性硅油或有机硅油，分散剂可以包括柠檬酸或三乙基己基磷酸。然而，本发明构思不限制消泡剂和分散剂的成分，并且由于分散剂和消泡剂作为助剂是为了使铁基材料和非金属耐蚀性材料在浆液中更加均匀地分散，因此，本领域技术人员可以根据现有技术而选择合适的助剂，且助剂的成分不仅限于上面描述的消泡剂和分散剂。

根据示例性实施例，浆液按重量百分比计可以包括0.1％～4％的粘结剂，0.5％～1％的分散剂、1％～2％的消泡剂，且余量为去离子水。根据示例性实施例，分散剂和消泡剂分别在浆液中的重量比与粘结剂的重量比成正比，也就是说，粘结剂的含量越高，分散剂和消泡剂的重量比越高。当纤维素类粘结剂在防腐蚀颗粒中的重量比小于0.1％或者当醇类粘结剂在防腐蚀颗粒中的重量比小于0.1％时，维素类粘结剂或醇类粘结剂的含量较少，不能将氟化碳材料和氟树脂牢固地粘结在一起，从而不能有效地进行造粒；当醇类粘结剂在防腐蚀颗粒中的重量比大于1％，醇类粘结剂的含量较高，防腐蚀材料经过喷涂方法形成的防腐蚀涂层中孔隙率较高，从而影响防腐效果；当纤维素粘结剂在防腐蚀颗粒中的重量比大于2％时，易造成后续喷雾烧结后结块，最终导致生产效率降低。当粘结剂包括醇类粘结剂时，防腐蚀颗粒中的醇类粘结剂的重量可以占该防腐蚀颗粒的总重量的0.1％～1％，并且当粘结剂包括纤维素类粘结剂时，防腐蚀颗粒中的纤维素类粘结剂的重量可以占该防腐蚀颗粒的总重量的0.1％～2％。

当制备好浆液后，可以将重量比在2:1～6:1范围内的耐蚀性粉末和氟化碳材料一起或分别加入到浆液中，从而得到固含量在20％～70％，优选地，在30％～60％，更优选地，在40％～50％的浆料。在上述浆料中，浆液的含量越多，固体的重量比越少，但是当固体在浆料中的重量比小于20％时，造粒时间会很长，成本太高；而当固体在浆料中的重量比大于70％时，固体的含量较多，浆料中的浆液较少，后续的喷雾工艺无法稳定地进行，会影响生产的稳定性。

在制浆工艺后，可以对浆料进行喷雾干燥处理。根据本发明的示例性实施例，可以将浆料输送到6000转/分钟～15000转/分钟的高速甩液圆盘上，然后被高速旋转的甩液圆盘甩出，以形成滴，然后滴被60℃～100℃的热风吹进100℃～400℃的干燥塔内，使得被吹进塔内的滴在下降过程中经过5s～15s的停留，从而形成耐蚀性粉末和氟化碳材料粘合在一起的颗粒。

经过喷雾干燥后，可以得到包括耐蚀性粉末和氟化碳材料的防腐蚀颗粒。然而，这种颗粒可能会存在水分，因此，为了去除其中存在的水分，可以对防腐蚀颗粒进行烧结处理。具体地，以一定的升温速度升温并保持一定时间来完成烧结。烧结曲线可以根据原料粉体的物理性质来制定。由于粉末粒径较小，因此，较慢的升温速度和较短的保温时间既可达到所需要的效果，根据本申请的示例性实施例，烧结的初始温度可以是20℃～30℃，升温速度是5℃/min～10℃/min，最终温度可以是150℃～200℃，保温时间是3h～10h。

经以上步骤后，可以得到最终的防腐蚀材料。然而，上述的造粒工艺仅是本发构思的一个具体示例。本发明构思不限于此，本领域技术人员可以采用任何合适的造粒工艺来得到本发明构思的防腐蚀颗粒，在此省略其它工艺的详细描述。

在制备好防腐蚀材料之后，可以利用冷喷涂方法在基材的表面上形成自疏水涂层。

冷喷涂方法可以指在常温下或较底的温度下由超音速气、固两相气流将涂层粉末击射到基板形成质密涂层。因此，冷喷涂技术中不存在高温加热涂层材料粉末颗粒，也就不存在高温氧化、气化、熔化、晶化等影响涂层性能的效应出现。冷喷涂通过高速冲击将粉末与基材结合在一起，粉末与基材在软化温度下发生塑性变形，在机械力的作用下相互契合，沉积成涂层。

根据具体示例，冷喷涂方法可以包括以下步骤：(1)将基材(例如，锅胚)样品固定在冷喷涂样品台上；(2)将喷涂粉末加入送粉腔；(3)开启送气站加压，当控制面板上压力显示达到8MPa时开始试喷，观察粉末沉积情况，根据试喷效果调整喷枪移动速率以及样品杯胚的旋转速率，使喷涂层厚度均匀；(4)参数调整好后开始正式喷涂样品。冷喷涂参数如下：喷涂载气为氮气，载气压力10MPa～15MPa，喷涂粉末加热温度250℃～350℃，喷涂距离30mm，送粉率5L/min，喷枪移动速率1mm/s，杯胚样品旋转速度80r/min～120r/min。经喷涂操作后，可以形成厚度为20μm～100μm的自疏水涂层。这是因为：当自疏水涂层的厚度低于20μm时，自疏水涂层太薄容易残留通孔，隔绝效果不明显；相反，当自疏水涂层的厚度大于100μm时，涂层表层疏松多孔，与后续过渡层结合力较差。待喷涂完成后，使形成的喷涂层自然冷却，从而，得到根据本发明构思的自疏水涂层。

在完成自疏水涂层的形成后，可以在复合层的表面形成过渡层。根据发明构思的示例性实施例的形成过渡层的方法可以包括准备耐蚀性粉末的步骤以及将耐蚀性粉末敷设在其上形成有自疏水涂层的锅胚的表面的步骤。

根据发明构思的示例性实施例，在该步骤中使用的耐蚀性粉末可以为形成自疏水涂层的步骤中使用的耐蚀性粉末，因此，这里对耐蚀性粉末不做过多描述。在准备好耐蚀性粉末后，可以将耐蚀性粉末敷设到自疏水涂层上，以形成过渡层。这里仍然采用冷喷涂方法形成过渡层。具体的操作过程与上述冷喷涂方法相同。因此省略其详细描述。

经喷涂操作后，可以在自疏水涂层上形成厚度在10μm～20μm的范围内过渡层。这里，过渡层的作用是提供结合力。由于作为底层的自疏水涂层的浸润性差，这虽然能阻隔腐蚀液，但也使得难以被后续要形成的封闭层浸润，从而将导致封闭剂与涂层结合力差等问题。因此，根据本发明构思利用冷喷涂耐蚀性粉末来与底层自疏水涂层实现机械结合，通过粉末粒子的机械变形相互咬合，从而不存在浸润性问题。

在完成过渡层的形成后，可以在过渡层的表面上形成封闭层，以阻挡腐蚀介质侵蚀。

根据发明构思的示例性实施例，形成封闭层的方法包括准备改性封闭剂以及将改性封闭剂敷设在其上依次形成有自疏水涂层和过渡层的锅胚的表面。

根据本发明构思的示例性实施例，由于改性封闭剂可以包括氟化碳材料和封闭剂，因此准备改性封闭剂的步骤可以包括分别准备氟化碳材料和封闭剂。根据示例性实施例，氟化碳材料可以包括氟化石墨和氟化石墨烯中的至少一种，封闭剂可以包括上述成分，例如，封闭剂可以包括50％～55％的二氧化硅溶胶、10％～15％的甲基三甲氧基硅烷、8％-12％的铁黑、4％～8％的炭黑、10％～15％的硅酸、3％～5％的氧化锌、2％～3％的不锈钢片、5％～10％的四甲氧基硅。此外，氟化碳材料的质量可以是改性封闭剂的总质量的3％～15％，优选地为5％～12％，更优选地为7％～10％。当氟化碳材料的质量在包括氟化碳材料的改性封闭剂的总质量中的占比低于3％，则制备的改性封闭剂的自疏水效果不明显；相反，当氟化碳材料的质量在包括氟化碳材料的改性封闭剂的总质量中的占比高于15％，则会对封闭剂本身的强度有负作用。此外，氟化碳材料的粒度可以在10μm～40μm的范围内。

根据示例性实施例，在分别提供氟化碳材料和改性封闭剂之后，可以将氟化碳材料分散在作为分散剂的异丙醇溶剂中，然后将含有氟化碳材料的异丙醇溶剂添加到封闭剂中，混合均匀后进行固化(使异丙醇溶剂蒸发)，从而得到改性封闭剂。这里，添加异丙醇溶剂的目的是使氟化碳材料在封闭剂中能分散均匀，如果不添加异丙醇溶剂，则氟化碳在封闭剂中容易团聚结坨、分散不开。氟化碳材料和异丙醇溶剂的比例不特别地限制，只要氟化碳材料能分散开即可。

在准备好改性封闭剂后，可以将改性封闭剂敷设到过渡层上，以形成封闭层。根据发明构思的示例性实施例，可以通过空气喷涂方法在过渡层的表面上设置改性封闭剂以形成封闭层。然而本发明构思不限于形成封闭层的方法，本领域技术人员可以根据现有技术选择合适的工艺来形成封闭层。

这里，仅以示例的方式示例性说明利用空气喷涂形成封闭层的方法。利用空气喷涂工艺形成封闭层的方法包括：将基材预热至50℃～60℃，然后，利用空气喷涂工艺将混合液喷涂在基材的其上形成有自疏水涂层和过渡层的表面上，其中，空气喷涂的喷涂参数为：喷涂距离150mm～170mm；空气压力0.2MPa～0.4MPa，流量6L/min～10L/min。

通过上述工艺，可以形成厚度为10μm～20μm的封闭层。这里，封闭层的厚度太薄(低于10μm)，无法完全封堵孔隙；相反，封闭层的厚度太厚(大于20μm)，则表面强度低，且容易流挂。

在形成封闭层后，可以将形成的结构在280℃～340℃的温度范围内烘干5min～10min固化，即可得到具有优异的防腐蚀性能的防腐蚀涂层。上述防腐蚀涂层可以应用于诸如但不限于炊具的各种领域，并且本发明构思不限于此。

上面结合示例性实施例描述了根据本发明构思的防腐蚀涂层及其形成方法。根据本发明构思的防腐蚀涂层具有三层结构，最外层的封闭层和最底部的自疏水涂层都具有自疏水效果，水性腐蚀介质极难润湿，能有效的将腐蚀介质隔绝在涂层表面，阻挡腐蚀介质进入涂层，即使最外层的封闭层中存在小缺陷，使少量腐蚀液进入，最底层的自疏水涂层也能阻止腐蚀液润湿，保护基材不被腐蚀生锈，具有持久的耐蚀性能。

在下面，将通过详细描述本发明构思的具体示例来体现本发明构思的有益效果。

准备铸铁锅胚。

准备防腐蚀颗粒，将重量比为3:1的钛粉末和氟化石墨烯通过造粒方法制备粒度为50μm的防腐蚀颗粒，其中，钛粉末的粒度为20μm，氟化石墨烯的粒度为20μm。

造粒方法包括制备浆液、制备浆料、喷雾干燥和烧结的步骤。

首先，将羟甲基纤维素、柠檬酸、聚醚改性硅油和去离子水相混合，以制备浆液。在浆液中，按重量百分比计，羟甲基纤维素占1.5％，柠檬酸占0.7％、聚醚改性硅油占1.6％，余量为去离子水。

接下来，将上述钛粉末和氟化石墨烯粉末与上述浆液相混合，以制备出固含量为40％的浆料。

然后对浆料进行喷雾干燥处理。具体地，将浆料输送到12000转/分钟的高速甩液圆盘上，使浆料被高速旋转的甩液圆盘甩出，以形成滴，然后液滴被80℃的热风吹进300℃的干燥塔内，使得被吹进塔内的液滴经过8秒～10秒停留后落下，以形成防腐蚀颗粒。

经喷雾干燥后，对防腐蚀颗粒进行烧结处理，得到最终的防腐蚀颗粒。这里，烧结机制为：以6℃/min的升温速度从25℃升温至180℃并在180℃保持8h来完成烧结。

然后，对防腐蚀颗粒进行筛分，以获得粒径在20μm～120μm的范围内的颗粒。

将上述制备的粒径在60μm～80μm的范围内防腐蚀颗粒通过冷喷涂方法喷涂在准备好的铸铁锅胚上，形成厚度为50μm的自疏水涂层。

冷喷涂工艺包括如下步骤：将铸铁锅胚样品固定在冷喷涂样品台上；将上述防腐蚀颗粒加入送粉腔；开启送气站加压，当控制面板上压力达到8MPa时开始试喷，观察颗粒沉积情况，根据试喷效果调整喷枪移动速率以及样品杯胚的旋转速率，使喷涂层厚度均匀；以及在参数调整好后开始正式喷涂样品。

这里，采用以下冷喷涂参数：喷涂载气：氮气；载气压力：12MPa，喷镀防腐蚀颗粒加热温度：370℃；喷涂距离：30mm；送粉率：5L/min；喷枪移动速率1mm/s；杯胚样品旋转速度100r/min。喷涂完成后将涂层在380℃烘箱中保温30min，使氟树脂充分流平，填充孔隙，得到低孔隙率的自疏水涂层。

然后将上述形成的自疏水涂层自然冷却。

准备粒度为20μm的钛的粉末。

将上述钛粉末通过冷喷涂方法喷涂在上述形成的自疏水涂层表面，以形成厚度为15μm的过渡层，冷喷涂的具体工艺与上述形成自疏水涂层的冷喷涂工艺相同。

然后将上述形成的钛过渡层自然冷却。

准备粒度为30μm的氟化石墨烯，将其分散在异丙醇溶剂中，然后将含有氟化石墨烯的异丙醇溶剂添加到封闭剂(封闭剂以重量份计包括二氧化硅溶胶50重量份、甲基三甲氧基硅烷20重量份、铁黑10重量份、炭黑6重量份、硅酸13重量份、不锈钢片2重量份、氧化锌4重量份、四甲氧基硅烷8重量份和异丙醇5重量份)中，混合均匀后进行固化，得到改性封闭剂。在最终得到的改性封闭剂中，氟化石墨烯的质量是改性封闭剂的总质量的10％，即，氟化石墨烯与封闭剂的质量比为1:9。

将准备好的改性封闭剂通过空气喷涂方法喷涂在过渡层的表面。空气喷涂的具体过程如下：将喷涂有过渡层的炊具的基体预热至55℃；接下来，将准备好的氟化石墨烯封闭剂通过空气喷涂在先前形成的过渡层的表面上，喷涂厚度为15μm；空气喷涂参数如下：喷涂距离160mm；空气压力0.3MPa，流量8L/min。

最后，将喷涂有过渡层和封闭层的铸铁锅胚置于300℃的炉中，使喷涂的封闭剂固化为封闭层。

与实施例1的不同之处在于：采用氟化石墨代替氟化石墨烯与钛粉末造粒形成防腐蚀颗粒，以喷涂形成自疏水涂层。

与实施例1的不同之处在于：自疏水涂层的喷涂厚度为20μm。

与实施例1的不同之处在于：自疏水涂层的喷涂厚度为100μm。

与实施例1的不同之处在于：钛过渡层的喷涂厚度为10μm。

与实施例1的不同之处在于：钛过渡层的喷涂厚度为20μm。

与实施例1的不同之处在于：将氟化石墨烯与封闭剂以3:97的质量比混合，以制备氟化石墨烯改性封闭剂。

与实施例1的不同之处在于：将氟化石墨烯与封闭剂以3:17的质量比混合，以制备氟化石墨烯改性封闭剂。

与实施例1的不同之处在于：封闭层的喷涂厚度为10μm。

与实施例1的不同之处在于：封闭层的喷涂厚度为20μm。

与实施例1的不同之处在于：省略自疏水涂层。

与实施例1的不同之处在于：自疏水涂层的喷涂厚度为10μm。

与实施例1的不同之处在于：自疏水涂层的喷涂厚度为120μm。

与实施例1的不同之处在于：钛过渡层的喷涂厚度为5μm。

与实施例1的不同之处在于：钛过渡层的喷涂厚度为25μm。

与实施例1的不同之处在于：将氟化石墨烯与封闭剂以1:99的质量比混合，以制备氟化石墨烯改性封闭剂。

与实施例1的不同之处在于：将氟化石墨烯与封闭剂以2:8的质量比混合，以制备氟化石墨烯改性封闭剂。

与实施例1的不同之处在于：封闭层的喷涂厚度为5μm。

与实施例1的不同之处在于：封闭层的喷涂厚度为25μm。

通过以上实施例1-10和对比例1-10得到的防腐蚀层进行防锈测试，其测试标准为：参考GB/T 32432中镀层锅具耐腐蚀性测试方法，时间越长，耐蚀性越好。0.5H记录一次，具体的测试步骤如下：

1)在涂覆有上述制备的防腐蚀涂层的锅内注入锅体容积1/3的5％NaCl溶液；

2)盖上盖子，烧沸后保持微沸3小时，烧煮过程中要不断添加蒸馏水，保持溶液原有的浓度；

3)倒掉锅内溶液用自来水冲洗锅体，并用软布吸干后观察。

观察表面腐蚀，锈点及变色情况。如无上述腐蚀，则接着煮，记录出现上述腐蚀现象的时间。测试结果如下表1所示。

表1

从表1中可以看出：双层自疏水体系对锅具的耐蚀效果增强明显，远高于标准要求的3h。其中在本专利要求的20μm～100μm的厚度范围内，自疏水涂层厚度越厚，耐蚀效果越好。低于要求的20μm～100μm的厚度范围的样品耐蚀效果下降。超过要求的20μm～100μm的厚度范围的样品自疏水涂层内应力增加，内裂纹及孔隙增加，耐蚀效果会下降。过渡层材料的厚度对耐蚀性影响不明显。封闭层材料在专利要求的10μm～20μm的厚度范围及比例范围内，耐蚀性较好，其中，厚度越厚耐蚀性越好，氟化碳材料占比越大，耐蚀性越好。厚度低于专利所要求的10μm～20μm的范围耐蚀性会下降，厚度超过所要求的10μm～20μm的范围耐蚀性增加不明显，氟化碳材料的质量占比超过所要求的3％～15％的范围，封闭层强度下降很快，虽然疏水性增强了，但是涂层强度低，烧结后内部存在孔隙，导致耐蚀性下降。

因此，根据本公开的实施例的防腐蚀涂层包括自疏水涂层、过渡层和封闭层的三层结构，最外层的封闭层和最底部的自疏水涂层都具有自疏水效果，水性腐蚀介质极难润湿，能有效的将腐蚀介质隔绝在涂层表面，阻挡腐蚀介质进入涂层，即使最外层的封闭层中存在小缺陷，使少量腐蚀液进入，最底层的自疏水涂层也能阻止腐蚀液润湿，保护基材不被腐蚀生锈，具有持久的耐蚀性能。

尽管已经参照以上的实施例描述了本发明构思，但是本领域技术人员或具有本领域常识的技术人员将理解的是，在不脱离权利要求中描述的构思的精神和技术领域的情况下，可以对本发明构思进行各种修改和改变。因此，本发明构思的技术范围不应限于在说明书的具体实施方式中描述的内容，并且所要求保护的发明应由权利要求书限定。