專利名稱：涂有自潔涂層的加熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有自潔涂層的加熱器或用于使用時加熱的加熱器。
背景技術：
某些加熱器例如熨斗底座或者燒烤器具有使用方便和效率高的性能，尤其是視其涂層表面的狀況和特性而定。
熨斗底座由于注意熨燙表面的滑動性能并結合以使衣服更容易燙平的性能而得到改進。獲得這些性能的方法是依靠用具有光滑性的釉上釉的底座，可選地是，厚度余量可以在熨斗移動期間燙平織物。其他用機械方法處理和/或覆蓋或不覆蓋鍍層以便滑動的金屬底座也可以進行令人滿意的使用。
但是，使用時，底座可能由于或多或少烤焦而失去光澤，可能在其熨燙表面上或多或少不完全地散布一些在熨燙織物上摩擦產(chǎn)生的各種有機微粒。
但是，當?shù)鬃ス鉂蓵r，即使不是很明顯，也會局部喪失其滑動性能。慢慢地，由于不靈活，熨燙變得更難。另外，使用者擔心使用失去光澤的熨斗可能損壞其衣服。
公知的是，如US4862609所述，熨斗底座的涂層具有一層堅硬涂層，覆蓋以一層改進表面特性的涂層。但是，這個專利未提出克服沾污問題的解決方案。
燒烤器的壁也常常覆蓋有一層具有光滑性能的上釉層，使可能濺落的油脂或食物不附著到表面上。公知的是例如US4029603或FR2400876所述的烘爐和燒烤器具上的上釉自潔表面。
盡管如此，這些涂層在其自潔特性方面不能完全令人滿意。
因此，加熱器例如燒烤器或熨斗底座需要涂層，保持有涂層的表面免受有機微粒的污染，在正常使用時不沾污，以保持其初始性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種加熱器，這種加熱器具有金屬支承件，其至少一部分涂覆有自潔涂層，其特征在于，涂層包括[11](1)一層外層，與周圍空氣相接觸，具有至少一種選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑，[12](2)至少一層內(nèi)層，位于金屬支承件和外層之間，具有至少一種選自Ib族過渡元素氧化物的氧化催化劑。
本發(fā)明還涉及對加熱器的金屬支承件涂覆例如以上所述的自潔涂層的方法，其特征在于，所述方法包括以下階段[14](1)在加熱爐中在約400℃加熱待涂覆金屬支承件的表面，[15](2)在400℃至600℃的溫度下將待涂覆金屬支承件置于紅外線下幾秒鐘，[16](3)將選自Ib族過渡元素氧化物的氧化催化劑前體(précurseur)的溶液噴到待涂覆金屬支承件的表面上，以獲得內(nèi)層，[17](4)在加熱爐中在約400℃下重新加熱具有內(nèi)層的待涂覆金屬支承件的表面，[18](5)將具有內(nèi)層的待涂覆金屬支承件的表面在400℃至600℃的溫度下置于紅外線下幾秒鐘，[19](6)將選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑前體的溶液噴在內(nèi)層上，以獲得外層，[20](7)將涂覆有內(nèi)外層的金屬支承件的表面置于紅外線下退火(recuit)幾分鐘。
根據(jù)本發(fā)明獲得的加熱器，其自潔涂層具有極好的催化活性，其附著到金屬支承件上的附著力非常良好。
實際上，內(nèi)層中選自Ib族過渡元素氧化物的氧化催化劑與外層中選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑相結合，在作用上有效地增大涂層的自潔活性。
根據(jù)本發(fā)明，加熱器加熱時，與涂層的外層相接觸的有機微粒被氧化。另外，具有特效氧化催化劑的內(nèi)層和具有與內(nèi)層的氧化催化劑不同的氧化催化劑的外層特殊結合獲得的增效作用，可以獲得一種具有性能特別良好的催化活性的涂層。因此，涂層的表面快速再生。
例如，在用熨斗熨燙時，底座產(chǎn)生的有機微粒被氧化。當熨斗加熱時，有機微?；旧媳豢窘?，可能的固體殘留物完全喪失附著力，脫離底座。底座保持清潔。
同樣，在例如加熱爐這樣的燒烤器中，濺落在爐壁上的油脂加熱時氧化，固體殘留物脫離壁，壁保持清潔。
此外，根據(jù)本發(fā)明方法，尤其是由于待涂覆金屬支承件的表面受紅外線照射，涂層附著在金屬支承件上的附著力特別良好。這種改進的附著力可以增大涂層的耐摩擦性，如果是例如熨斗底座，則這種特性特別有利。
所謂“加熱器”，在本申請書中，是指在其工作過程中至少達到45℃最好至少達到90℃溫度的任何裝置、器具或器皿。加熱器通過本身特有的裝置例如加熱底座，或者通過外部裝置，可以達到這種工作溫度。這種加熱器例如是熨斗底座、燒烤器、加熱爐、烤肉架、廚房用具等。
根據(jù)本發(fā)明，涂層的外層包括選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑。所謂“鉑族金屬”，在本中請書中，是指具有類似于鉑的特性的元素，尤其是，除了鉑之外，還有釕、銠、鈀、鋨和銥。外層包括的氧化催化劑最好選自鈀的氧化物、鉑的氧化物及其混合物。
實際上，這種氧化催化劑本身是公知的，其獲得方法也是公知的，無需分別詳述其制備方法。因此，作為實施例，關于鉑作為氧化催化劑，可以通過氯鉑酸鹽或任何其他前體的煅燒或分解獲得其催化活性形態(tài)。
顯然，本發(fā)明采納的氧化催化劑，在加熱器的有效使用壽命期限內(nèi)，在加熱器的工作溫度下會處于充分穩(wěn)定的狀態(tài)。
外層的表面直接與周圍空氣和有機污垢相接觸。所謂“有機污垢”，在本申請書中，是指與周圍空氣相接觸時完全或局部地可燃或可氧化的物質。作為例子，可以舉出織物中使用的合成纖維例如聚酰胺或聚酯這樣的有機聚合物的殘留物、洗滌劑和柔軟劑的有機殘留物、濺落的油脂或食物有機物質。
選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑分布在涂層的外層之上和/或之中，在整個或部分外層連續(xù)或不連續(xù)地與污垢相接觸。
如果是具有或不具有凸起區(qū)域的熨斗底座，選自鉑族金屬的氧化催化劑分布在底座的外表面上，用于與衣服相接觸。
除了選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑之外，涂層可以包括在氧化方面具有催化惰性的內(nèi)支承底層。這個內(nèi)支承底層緊貼在金屬支承件上，是催化惰性的，最好選自鋁或硅的化合物，例如呈分離狀或微粒狀的氧化鋁、釉、聚四氟乙烯(polytetrafluoroéthylène)及其混合物。
在本發(fā)明一個最佳實施例中，在氧化方面具有催化惰性的支承底層是微米級和/或納米級的小孔隙率和/或粗糙度的釉。釉例如是玻璃化釉。釉最好是堅固的，具有良好的滑動性能，阻止熱蒸汽或水分進入。
根據(jù)本申請書實施例1中所述的盧瑟福反散射能譜法的測定，涂層的外層的厚度最好為10納米至500納米，最好為20納米至120納米。
由于外層的氧化催化劑在涂層的溫度高于或等于90時具有活性，因此，當至少在這種溫度下加熱時，所述涂層得到清理。
內(nèi)層至少包括選自Ib族過渡元素氧化物的最好選自銅的氧化物、銀的氧化物及其混合物的氧化催化劑。
實際上，這種氧化催化劑本身是公知的，其獲得方法也是公知的，無需分別詳述其制備方法。作為例子，如果使用氧化銀作為氧化催化劑，則可以使用Aldrich公司銷售的硝酸銀作為前體。
根據(jù)本申請書實施例1中所述的盧瑟福反散射能譜法的測定，具有催化活性的內(nèi)層的厚度最好為20納米至50納米。
內(nèi)層的氧化催化劑最好與外層的氧化催化劑具有良好的親合性。實際上，在支承件上涂覆內(nèi)外層之后，支承件經(jīng)受熱處理，在這個階段，內(nèi)層的氧化催化劑可以擴散到外層中，外層的氧化催化劑可以擴散到內(nèi)層中。在本發(fā)明一個最佳實施例中，外層使用氧化鈀作為氧化催化劑，內(nèi)層使用氧化銀作為氧化催化劑。在本發(fā)明最佳實施例中，氧化銀擴散到外層中，因此，外層包括氧化鈀和氧化銀的混合物。在本發(fā)明這種實施例中，涂層的催化活性具有特殊的增效作用。
在本發(fā)明一個最佳實施例中，加熱器是具有熨燙表面的熨斗底座，涂層覆蓋熨燙表面。
在本發(fā)明另一個最佳實施例中，加熱器是燒烤器，具有可以與有機污垢相接觸的壁，涂層覆蓋這些壁。
在第一工作方式中，催化劑在加熱器的工作溫度下起作用，在使用加熱器時，涂層保持清潔。
在第二工作方式中，在稱為自潔的階段，在加熱器使用之前或之后，加熱器調節(jié)到高溫，等于或高于最高工作溫度，因此在預定時間處于備用狀態(tài)，在此期間，氧化催化劑產(chǎn)生其作用。因此，使用者可以經(jīng)常維護保養(yǎng)其加熱器，使之不受有害沾污。
本發(fā)明加熱器金屬支承件可以是以加熱器領域通常使用的金屬例如鋁、鋼或鈦為主的金屬支承件。這個金屬支承件在涂覆以本發(fā)明涂層之前，本身可以涂覆一層保護層，例如上釉層。因此，在本發(fā)明一個最佳實施例中，加熱器包括一層上釉中間層，上釉中間層位于金屬支承件和涂層的催化活性內(nèi)層之間。
在具有或不具有上釉層的金屬支承件上涂覆具有催化活性的內(nèi)外層最好通過熱解作用進行，先對待涂覆表面加熱，然后在這個熱表面上噴上含有氧化催化劑前體的溶液。
所謂“前體”，是指氧化催化劑的任何化學形態(tài)或理化形態(tài)，可以通過適當處理例如熱解處理釋出氧化催化劑。
在本發(fā)明方法的一個實施例中，待涂覆金屬支承件的表面在加熱爐中在約400℃下加熱，然后非常短暫地置于紅外線下例如幾秒鐘，直至達到400℃至600℃的表面溫度。這道工序使支承件的表面軟化，可以增大涂層以后的附著力。選自Ib族過渡元素的氧化催化劑前體的溶液噴在金屬支承件的表面上。與表面相接觸時，前體氧化并固定在支承件上，水分揮發(fā)掉。淀積的厚度層為20至50納米。支承件快速冷卻。在加熱爐中在400℃下重新加熱，然后，在400℃至600℃的溫度下置于紅外線下幾秒鐘。選自鉑族金屬的氧化催化劑前體的溶液噴到內(nèi)層上。淀積的厚度層為20至50納米。然后，如此涂覆的支承件在紅外線下熱處理幾分鐘，例如五分鐘。
這樣，獲得一種涂覆有其自潔特性特別良好的涂層的支承件。


參照附圖和非限制性實施例，本發(fā)明將得到更好理解。附圖如下[52]圖1是本發(fā)明熨斗底座的剖面圖；[53]圖2是具有上釉保護層的本發(fā)明熨斗底座的剖面圖。
具體實施例方式圖1是呈熨斗底座形式的加熱器1的剖面圖，具有金屬支承件2，所述金屬支承件2涂覆有內(nèi)層3和外層4。底座還包括加熱底座6，所述加熱底座6配有加熱元件7。支承件2和底座6通過機械裝置或通過粘接加以組裝。內(nèi)層3包括選自Ib族過渡元素氧化物的氧化催化劑，外層4包括選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑。
圖2是熨斗底座1的剖面圖，所述熨斗底座1具有金屬支承件2，所述金屬支承件2涂覆有中間層5、內(nèi)層3和外層4。底座還包括加熱底座6，所述加熱底座6配有加熱元件7，粘接在支承件2上。內(nèi)層3包括選自Ib族過渡元素氧化物的氧化催化劑，外層4包括選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑。保護層5是上釉保護層。
實施例1[57]上釉的清潔的鋁制熨斗底座布置在約2厘米的鋁制支承件上，以盡可能好地保持熱量。組件在加熱爐中在400℃下加熱。具有支承件的底座置于紅外線下幾秒鐘，直至達到400℃至600℃的表面溫度。將Aldrich公司銷售的硝酸銀在水中溶解到4克/升，用氣動噴槍噴在底座上。根據(jù)盧瑟福反散射能譜法(RBS)的測定，淀積的厚度層約為40至50納米。盧瑟福反散射能譜法是一種基于4He2+離子束和樣品的復合粒子之間的彈性相互作用的分析技術。高能量離子束(2MeV)射在樣品上，反散射離子以θ角加以檢測。如此獲得的光譜根據(jù)其能量示出檢測離子的強度，可以確定涂層的厚度。W.K.Chu和G.Langouche在1993年一月號MRS公報第32頁述及這種方法。
在這個內(nèi)層涂覆之后，底座在加熱爐中在400℃重新加熱，然后在400℃至600℃的溫度下置于紅外線下幾秒鐘。Metalor公司銷售的由硝酸穩(wěn)定的硝酸鈀水溶液用噴槍噴在底座上。根據(jù)上述盧瑟福反散射能譜法的測定，淀積的厚度層約為40至50納米。
在這個外層涂覆之后，組件在紅外線下在500℃下熱處理三分鐘。
這樣獲得一種熨斗底座，其自潔涂層特別良好地附著在底座上，具有非常良好的催化活性，并保持其滑動性能。
權利要求
1.加熱器(1)，所述加熱器(1)具有一金屬支承件(2)，所述金屬支承件(2)至少一部分涂覆有一自潔涂層，其特征在于，所述涂層包括a)一外層(4)，其與周圍空氣相接觸，具有至少一種選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑，b)至少一內(nèi)層(3)，其位于所述金屬支承件(2)和所述外層(4)之間，具有至少一種選自lb族過渡元素氧化物的氧化催化劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述外層(4)的氧化催化劑選自鈀的氧化物、鉑的氧化物及其混合物。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，所述內(nèi)層(3)的氧化催化劑選自銅的氧化物、銀的氧化物及其混合物。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，所述外層(4)使用氧化鈀作為氧化催化劑，所述內(nèi)層(3)使用氧化銀作為氧化催化劑。
5.根據(jù)權利要求4所述的加熱器，其特征在于，所述外層包括氧化鈀和氧化銀的混合物。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，根據(jù)盧瑟福反散射能譜法的測定，所述外層(4)的厚度為10至500納米，最好為20至120納米。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，根據(jù)盧瑟福反散射能譜法的測定，所述內(nèi)層(3)的厚度為20至50納米。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，它還包括一層中間層(5)，所述中間層(5)位于所述金屬支承件(2)和所述涂層的內(nèi)層(3)之間，構成在氧化方面具有催化惰性的支承件，選自鋁合金、釉、聚四氟乙烯及其混合物。
9.根據(jù)權利要求8所述的加熱器，其特征在于，位于所述金屬支承件(2)和所述涂層的內(nèi)層(3)之間的中間層(5)是上釉的。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的加熱器，其特征在于，它呈熨斗底座的形式，具有一熨燙表面，且所述涂層覆蓋所述熨燙表面。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的加熱器，其特征在于，它呈燒烤器的形式，具有可以與有機污垢相接觸的壁，且所述涂層覆蓋這些壁。
12.用于對根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的具有自潔涂層的加熱器(1)的金屬支承件(2)進行涂覆的方法，其特征在于，它包括以下階段(1)在加熱爐中在約400℃下加熱所述待涂覆金屬支承件的表面；(2)在400℃至600℃的溫度下將所述待涂覆金屬支承件置于紅外線下幾秒鐘；(3)將選自lb族過渡元素氧化物的氧化催化劑前體的溶液噴到所述待涂覆金屬支承件的表面上，以獲得所述內(nèi)層(3)；(4)在加熱爐中在約400℃下重新加熱所述具有內(nèi)層的待涂覆金屬支承件的表面；(5)將所述具有內(nèi)層的待涂覆金屬支承件的表面在400℃至600℃的溫度下置于紅外線下幾秒鐘；(6)將選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑前體的溶液噴在所述內(nèi)層上，以獲得所述外層(4)；(7)將所述涂覆有內(nèi)外層的金屬支承件的表面置于紅外線下退火幾分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加熱器(1)，這種加熱器具有金屬支承件(2)，其至少一部分涂覆有自潔涂層，其特征在于，涂層包括一層外層(4)和至少一層內(nèi)層(3)，所述外層(4)與周圍空氣相接觸，具有至少一種選自鉑族金屬氧化物的氧化催化劑，所述內(nèi)層(3)位于金屬支承件和外層之間，具有至少一種選自lb族過渡元素氧化物的氧化催化劑。這種加熱器例如可以呈熨斗底座或燒烤器的形式，所述熨斗底座具有加熱底座(6)，所述加熱底座(6)配有加熱元件(7)。金屬支承件可以涂覆以上釉中間層(5)。本發(fā)明還涉及一種用于對具有例如以上所述的涂層的加熱器的金屬支承件進行涂覆的方法。
文檔編號F24C14/00GK1717565SQ200380104231
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權日2002年12月5日
發(fā)明者S·佩賽爾, H·布呂 申請人:Seb公司