等离子技术不粘锅国内外发展趋势及市场前景分析

等离子技术不粘锅国内外发展趋势及市场前景分析

等离子技术不粘锅进入国内厨具行业、市场及各大电商平台是近几年的现象，尚处于方兴未艾阶段，但该产品在国外推广已有10多年，下面简单分析一下该产品的一些发展趋势：

（注：1.所有技术专利内容均来自国内外专利局公开资料；2.所有引用图片均来自网络及各国专利局公开资料）

一、什么是等离子体？

等离子体是指处于电离状态的气态物质，其中带负电的粒子（电子、负离子）数量与带正电的粒子（正离子）数量相等，通常与固态、液态、气态并列，被称为物质的第四态。通过气体放电或加热从外界获得足够的能量，使气体分子或原子中被轨道束缚的电子转变为自由电子，即可形成等离子体。

等离子体在化学工业中真正应用是在20世纪50年代以后。20世纪50年代，人们在氢等离子体中热分解甲烷等碳氢化合物成功地生产了乙炔。此后，美国、苏联和日本都先后建成了等离子体生产乙炔的实验装置。此法工艺简单，对原料的适应性强，但电耗较高，限制了它的大规模推广。20​​世纪60年代，人们在直流电弧等离子体中，用锆英砂一步裂解法制备氧化锆。20世纪70年代末，我国以硼砂和尿素为原料，在直流电弧等离子体中制备高纯度六方氮化硼粉末。此法具有产品纯度高、成本低、工艺流程简单等优点。此外，等离子体技术还可用于生产二氧化钛。

主要特点有：

等离子体中含有正、负离子，可以作为中间反应介质，特别是高能离子或处于激发态的原子，可以促进许多化学反应。

由于任何气态物质都能形成等离子体，因此反应体系的气氛调节非常容易，通过选择等离子体介质，可以获得氧化气氛、还原气氛或中性气氛。

等离子体本身是良好的导体，因此可以利用磁场来控制等离子体的分布和运动，有利于化学过程的控制。

热等离子体提供了能量集中、温度较高的反应环境，温度高达104-105℃的热等离子体是目前地球上可用的温度最高的热源，不仅能大大提高反应速率，还能发生常温条件下不可能发生的化学反应，此外热等离子体中的高温辐射还能引起一定的光电反应。

应用：

利用热等离子体生产乙炔、硝酸、肼和炭黑等产品。

利用热等离子体技术合成高温碳化物、氮化物和硼化物，如碳化钨、氮化钛等。

利用热等离子体技术制备0.01～1μm氧化铝、二氧化硅、氮化硅等超细粉末。

冷等离子体中聚合薄膜的形成或清洁，例如半导体工业中的氧化硅膜。

在冷等离子体中实现材料表面改性，例如离子氮化、渗碳等工艺。

等离子技术应用于油气田生产，以清除深层堵塞物。

二、等离子技术与铝不粘锅的结合：

1.涵盖品牌：

等离子技术在国外已经得到广泛的开发和应用，该技术在铝合金不粘锅上应用已有十年左右，许多知名的铝不粘锅品牌均已应用该技术，如：德国的Woll、、；意大利的Flona、TVS；瑞士的、德国的、丹麦的、美国的All-Clad；英国的、韩国的；以及日本、加拿大等国家的一些不粘锅品牌等等。

2.基本技术思路：

利用等离子技术在铝基体（或其他金属材料或非金属材料）表面热喷涂一层或数层熔融的金属氧化物粉末，增加铝合金表面硬度和耐磨性，并能与PTFE涂层（或其他同类功能涂层）很好地结合，从而大大提高不粘涂层的耐磨性和使用寿命（3-5年以上）。

3、国内外知名品牌等离子不粘锅技术：

（1）瑞士（瑞士：瑞士钻石）

等离子技术专利简析：

除了厨房用具（平底锅）外，本发明的涂层还可涂敷于烤箱、加热盘（烤架）、熨斗、电烤架、表面加热元件或散热器等的壁板上。产品基材（非）必须在高温下使用。它们也可以在室温以下使用。在较高温度下（例如厨房烹饪或其他加热设备的温度），将使用金属基材。在低温下，也可以使用由塑料制成的基材。如果是带有由铝或钢制成的金属底座的厨房用具，则可以在较高温度下使用而不会出现任何问题（例如高于 100°C 的温度直至 300°C）。

等离子工艺及材料选择：

a.首先，将脱脂后的（铝合金）基体表面进行粗化处理。

b.等离子喷涂：将氧化铝和氧化钛粉末混合物等陶瓷材料热喷涂到粗糙且受热的表面上。在表面上涂覆至少一层混合金刚石晶体，以形成具有良好导热性的硬层。此硬层必须具有良好的涂层附着力（对PTFE涂层具有良好的附着力）、防粘效果和自清洁性能。即使在100°C以上的温度下，硬层仍能保持防粘和自清洁性能。在表面上添加一层或多层糊状碳纤维层并加热固化。碳纤维层可以在表面形成“毡”状的粗糙表面，纤维端部形成“互锁”效果。这种突出的纤维有助于增加自清洁和不粘效果。如果在此表面上添加不粘涂层（PTFE），碳纤维层将与涂层形成良好的“啮合效应”（）。

c.为了获得良好的不粘、自洁、柔韧性和耐刮擦性，涂层材料（如聚四氟乙烯

将糊状碳纤维材料（食品级材料，与涂层形成啮合作用）混合在聚四氟乙烯（PTFE）、全氟碳（PFA）、氟乙烯丙烯（FEP）或类似材料之间。

d.针对特定的质量要求，可以使用不同的涂层系统。

e.从基材表面出发，提出了四种不同的增强涂层体系；当然也可以采用其他涂层：

1）、硬质材料层—粘附层—中间层—不粘层

2）硬质材料层-粘附层-不粘层

3）、粘合层-中间层-不粘层

4）、促粘层-不粘层

5)根据本发明，涂层包括至少一层，这里是两层。

6)硬质材料层采用热喷涂工艺涂覆，例如采用一至六、30重量百分比的氧化铝（Al2O3）和0至40重量百分比的二氧化钛（TiO2）的混合物。

也可以使用其他材料代替氧化铝和二氧化钛作为硬质层的材料。

例如，使用化学族IVb至VIb的一种或多种元素、铝、镍或硅的陶瓷氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物或Car-10bo-氧氮化物或它们的混合物。

IVb 族包括钛（Ti）、锆（Zr）、和铪（Hf）。

Vb族包括钒（V）、铌（Nb）和钽（Ta）。VIb族包括铬（Cr）、钼（Mo）和钨（W）。

7)、粘合促进层可能采用的材料包括公司编号7131的产品()或公司编号459-415的材料()。

8)中间层材料可采用华孚公司7232材料（ ）或杜邦公司456-605材料（ ）。

9)陶瓷材质为氧化铝（Al2O3）。

10）粘合层材料可以采用华孚公司（）的7333产品，也可以采用杜邦公司（）的456-401材料，当然也可以采用其他类似的材料。

11) 在硬质材料层的涂层中施加纤维材料。使用碳纤维作为纤维材料取得了良好的效果。碳纤维具有出色的稳定性，特别是抗扭结性。此外，碳纤维重量轻且含有表面活性剂，因此它们确保在层材料（PTFE）中良好嵌入。当然也可以使用所谓的（碳）管来代替（碳）纤维。

f、在等离子喷涂工艺中，作为添加碳纤维的热喷涂工艺，约60％的氧化铝和40％的二氧化钛以均匀混合物的形式施加。所施加的硬质层呈现黑色。碳纤维还可以包含金刚石晶体，这增加了它们的硬度以及它们的热导率。简而言之，氧化铝作为一种相对便宜的材料，为硬质材料层提供了必要的硬度，而二氧化钛与碳纤维一起为该硬质层提供了延展性和深色或黑色。由于二氧化钛的延展性，涂层可抵抗大的温度波动。在微观条件下，由碳纤维产生的硬质层的粗糙上侧与基材的已经粗糙的上侧粘合在一起。

（2）美国（All-Clad等离子技术不粘锅）：

等离子技术简析：

多孔、坚硬的金属陶瓷不粘涂层是通过电弧或等离子喷涂将氧化铬涂覆到基材（铝合金或不锈钢炊具）表面而形成的。涂层的孔隙在真空条件下用低粘度惰性脱模剂（如食品级液体硅胶）浸渍。真空浸渍后，将浸渍物加热固化，并对炊具表面进行机械研磨/抛光，以去除金属陶瓷材料的突出峰（在显微镜下，这些峰是暴露的平坦裸露金属部分，散布在浸渍脱模剂的表面之间，并与浸渍脱模剂的表面大致共面）。所得不粘表面（抛光表面）的平均光洁度小于约7ra。

陶瓷层：金属陶瓷层可以是氧化钛（TiO）、氧化铬（CrO）、氧化钛铝（Ti-Al O）、碳化硅（SiC）、氧化钼（MoO）及其混合物中的一种，也可以是其他无毒、无反应、涂敷到基体上后孔隙率高、硬度高的材料。目前发现，氧化铬作为金属陶瓷层性能良好。

性能测试：

烹饪测试是在干态下对这些煎锅进行的，即不使用油或其他润滑剂。在其中一项测试中，煎制标准的煎饼面糊，然后连续煎制 500 多个煎饼，直至呈金黄色，使用金属铲将煎饼从锅中取出而不粘锅。金属铲不会在不粘表面上留下痕迹、划痕或刮擦。故意将几张煎饼留在煎锅上继续烧焦，结果发现，事后清理烧焦的煎饼相对容易。

进一步的烹饪测试以煎蛋作为测试食品。在煎锅上煎鸡蛋的结果与煎饼的结果相似。即使鸡蛋被烧焦，清理起来也很容易。

为了证明本发明的不粘表面的耐久性，当用刀尖在相当大的压力下反复刮擦锅的不粘表面时，锅的不粘表面没有出现任何划痕或损坏。然而，在刀尖与表面相交的地方确实出现了铅笔状的线条。观察到这些线条实际上是刀尖在不粘表面上留下的金属。这表明本发明的不粘表面实际上比刀更硬。

（3）欧洲其他国家将等离子技术应用于不粘锅：（如（瑞典）、（英国）、（意大利））

介绍

事实证明，使用等离子喷涂陶瓷作为增强涂层可以延长多种炊具的使用寿命，甚至超过电弧喷涂不锈钢的使用寿命。

通过创建薄的等离子喷涂层，氟聚合物涂层渗透到喷涂表面，从而产生高结合强度，并允许高耐磨陶瓷保护氟聚合物涂层。

等离子喷涂工艺

等离子是一个术语，用来描述一种气体被加热到如此高的温度以至于它电离并具有导电性。在等离子喷涂的情况下，等离子是通过在等离子枪的喷嘴内燃烧电弧产生的，电弧气体在离开喷嘴时形成等离子流。粉末颗粒被注入该喷射流中，它们在那里熔化，然后以高速撞击表面以产生牢固粘附的涂层。

方法

1）清洁

表面应当没有油脂、油或其他污染物，因为这些会影响喷涂涂层的附着力。

2）喷砂

表面应进行喷砂处理，要求的表面清洁度标准为瑞典标准 SA3。喷砂前应遮盖未处理的表面。

3）喷涂应用

准备好后，应尽快开始喷洒，并在出现任何明显的恶化迹象之前。

（A）喷涂陶瓷粉末的等离子设备应按照金属化手册进行设置。

（B）应用洁净空气清洁要喷涂的区域，除去任何松散的沙子。

（C）设置等离子枪，使喷射流与被涂层表面成 90° 角，并以均匀的速度穿过以提供均匀的涂层。

（D）涂上所需厚度的陶瓷涂层。

（E）喷涂参数99216

4）注意事项：

a) 调节二次气体，达到电压要求。

b) 调节旋转速度以达到送粉率（GPM）

c) 空气喷射，压力为 80 psi

一般要求

从准备到喷涂完成的中断时间应尽量短。应始终保护准备好的表面免受灰尘、污垢、湿气等的影响。

（4）国内等离子技术在不粘锅上的应用：（）

采用等离子技术将金属氧化物加热至熔融或半熔融状态并喷涂到基体表面，在金属氧化物层外面增加一层混合的金属氧化物层，增加基体表面硬度和耐磨性，并起到一定的缓冲作用，使其更容易与PTFE不粘涂层（）结合。

三、等离子技术不粘锅与同价位高端不粘锅性价比简析：

我们在亚马逊国际站选取了几个高端铝制不粘锅品牌进行对比，其中瑞士 Swiss（两款）、德国Woll（两款）、德国（一款）是等离子不粘锅，美国USA、USA、USA是高端不粘锅（高端品牌PTFE涂层），价格水平在$59.00左右（因为等离子不粘锅的价格比同级别的PTFE不粘锅要高，所以只能选取这个价格水平左右的几款等离子不粘锅进行对比）。

我们不对产品的质量做任何评价，而只是尝试观察评论数量、总体客户评分（星级）以及客户对产品功能的评分（）。

1）瑞士钻石（两种型号）等离子不粘锅：

2）德国Woll（两种型号）等离子不粘锅：

3）德国双立人（A型）等离子不粘锅：

4）美国（a）高端PTFE不粘锅：

5）美国（a）高端PTFE不粘锅：

6）美国（a）高端PTFE不粘锅：