CN101879043A - 一种在铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅 - Google Patents

Abstract

一种在铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅，采用电弧自动喷涂的方法，将含有微量硒、锌的铁基材料喷涂在铝锅的内壁，制成富硒铁铝复合锅，见摘要附图。该方法具有涂层质量好，喷涂工序简单，生产效率高，制造成本低的特点；涂层表面呈细砂纸状均匀的毛面，具有少粘黏食物的效果；涂层能有效地隔离对身体有害的元素铝，并含有微量硒、锌元素的铁基材料，对身体健康有益；该复合锅综合了传统铝锅和铁锅的共同优点，体现出锅体轻便、导热快传热均匀、省时节能、经久耐用(免除传统铁锅的剥底现象，内壁抗磨损)、造价低的特点，是日常常用的理想炊具。

Description

一种在铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅

技术领域：

本发明属于食品炊具领域中的食品用锅制造行业。采用自动电弧喷涂的方法，将含有微量硒、锌的铁基材料喷涂在铝锅的内壁，制成富硒铝铁复合锅以满足市场的需求。

背景技术：

食品用锅与人的生活密切相关，历史悠久而品种众多是众所周知的，但铁锅、铝锅和不锈钢锅仍然是主导产品，其中铝锅和铁锅的制造工艺简单，生产成本低，一直是中低收入人群的首选产品。随着人们生活水平的提高，开始逐步意识到使用益于健康、实用美观、安全可靠的炊具是必要的，所以这类新产品的开发是目前行业的又一焦点，本发明的富硒铁铝复合锅就是看好了这一市场的广阔前景。

铝锅用于制作菜汤、酸白菜、蘑菇、腌咸鱼等含酸或含碱的食物时，容易使铝溶解于食物中，对人体有害，因此，世界卫生组织于1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制，提出成年人每天允许铝摄入量为60mg，所以在人们的心目中有一种尽量少使用铝制炊具的心态，但是，铝锅具有轻便、美观、导热快、传热均匀、不生锈、生产成本低等特点，目前的市场占有量仍在80％左右。铁锅虽然分量重，传热不均匀，易生锈，不宜长时间盛放食物，但具化学反应稳定，不产生有害身体的物质，更重要的是可以补充人体所需的铁元素，烹饪的食品能有效地吸收盐分而有益健康，使用寿命长，生产成本低等特点，所以仍然是人们愿意使用的产品。针对该现状，人们综合了铁锅和铝锅的各种优点，采用先进技术开发一种内壁为铁层的铝铁复合锅，这种复合锅与传统的铁锅或铝锅相比具有以下优点：锅体轻便、导热快传热均匀、省时节能、利于健康(隔离了有害元素铝，增加了有益元素铁)、经久耐用(免除传统铁锅的剥底现象，内壁抗磨损)、造价低、符合市场的需求。经资料查新，制造这种锅的技术可归纳为两种方法：①采用铝铁复合板材压制成型，这种制锅技术比较成熟，如专利CN87216092，CN93102193.6，CN992125189，CN90207051.7等；②在铝锅的表面喷涂一层金属，如专利88207926，CN90215112.6等，这种技术也比较成熟，但真正用于制锅行业比较少。

硒是一种抗氧化剂，能保护肝细胞膜，对防治糖尿病，癌症，心血管病，延缓衰老等起着良好的作用。根据人体对微量元素硒的需要，人们曾开发过富硒锅，如专利CN98111628.0，在铸铁锅体内采用硒酸盐工艺渗入硒等微量元素。专利CN99229741.9，采用钢锅体，锅体的内、外侧涂覆硒陶瓷涂料层。本发明综合铝铁复合锅和富硒锅的优点，采用电弧喷涂的方法，将含有微量硒、锌元素的铁基喷涂材料，喷涂在铝锅的内壁表面，形成一定厚度的涂层，从而制造一种益于健康的铝铁复合锅新产品。

发明内容：

1.方案

产品类型：富硒铁基涂层铝铁复合锅。

产品结构：锅体为铝锅，锅内壁喷涂一层富硒铁基涂层。

喷涂方法：电弧喷涂，采用自动喷涂作业方式。

喷涂工艺：铝锅内壁预处理-喷涂涂层-涂层后加工

2.技术关键

本发明的一种在铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅，采用自动电弧喷涂的方法，将含有微量硒、锌元素的铁基材料喷涂在铝锅的内壁，制造富硒铝铁复合锅产品。技术关键在于：①涂层材料的设计；②涂层喷涂工艺的设计。

3.喷涂方法的选择

热喷涂是一门表面改性的新技术，由于发展迅速，已在各行各业得到了广泛的应用，用于制造合金涂层类型的锅时，采用电弧喷涂方法更能体现出如下的特点：①设备投资少，操作工艺简单，容易实现自动化作业，生产效率高；②不需要特殊的操作场所，且占地面积小；③在喷涂过程中不会使锅体过热变形，更不会破坏锅体的组织、成分、性能；④喷涂材料选择范围大，凡是能导电的实心或药芯丝材都可以用于锅的喷涂，不会由于材料的不同而影响涂层质量；⑤可实现单层材料结构、不同材料的多层结构、梯度结构的涂层；⑥涂层与锅体之间结合面为100％，益于导热和利于均匀传热；⑦涂层均匀致密，结合强度好不易脱落，涂层厚度容易控制，后加工量少，生产成本低等，所以本发明选用电弧喷涂方法制造富硒铁基涂层的复合锅。

4.涂层材料的设计

电弧喷涂需要丝状喷涂材料，根据发明内容，喷涂材料要求的是含有微量硒、锌元素的铁基材料，含有硒的实心丝材比较奇缺，冶炼制造比较麻烦，而且成本高，所以采用自制的Ф1.8mm药芯丝材，硒和锌是通过药芯粉末加入，配比调整容易，制造成本低。为了进一步提高涂层的致密度和涂层的结合强度，药芯中还加入了对身体无害的少量锡。

5.涂层结构的设计

锅体的结构形式是在铝锅内壁全部喷涂富硒铁基涂层，涂层厚度≥0.5mm，涂层太厚会增加锅体重量和制造成本，涂层太薄会降低锅的使用寿命，该涂层厚度应能充分体现铝锅和铁锅的综合优点而设计的。

6.喷涂工艺的设计及实施方案

在铝锅内壁喷涂单层铁基涂层的工序比较简单，喷涂工艺设计如下：

铝锅内壁预处理-喷涂涂层-涂层后加工

6.1铝锅内壁表面预处理

喷涂锅的内壁时不会损伤锅体，不需要进行防护，所以本工艺采用喷砂处理的方法一次实现净化和粗化工作，要求喷砂后的效果达到有金属光泽，凸凹坑分布均匀并呈菱形状，喷砂部位不许用手摸，不许弄脏，喷砂面必须是清洁的，喷完砂的锅应尽快喷涂，间隔不得超过1小时。喷砂选用25目的棕刚玉砂，压缩空气压力为0.8MPa。

6.2喷涂及参数的设定

铝锅内壁的喷涂采用专用自动喷涂设备进行喷涂，可以提高效率和保证喷涂质量，见附图1，实施方案如下：

(1)将锅1装在吸盘转台2上，通过真空泵3将锅吸牢。

(2)启动转动装置4，带动吸盘转台2转动，根据锅体直径的大小，设定旋转速度。

(3)调节喷涂枪5与锅内壁喷涂面的喷涂距离为150mm，喷涂角度为90°。

(4)设置喷涂电压32V、喷涂电流140A、雾化气体压力0.8MPa，气体流量调节到喷涂焰流呈细而挺拔的状态为好。

(5)启动喷涂机6和喷涂枪行走机构7，带动喷涂枪按锅内壁轨迹运动，起始点是从锅的边缘开始向锅底中心喷涂，速度是从慢线性增快，喷涂枪到中心后再自动返回到边缘，速度是从快线性减慢，喷涂枪按此轨迹反复运行喷涂，直到涂层达到设计的厚度时会自动停止喷涂(根据每次喷涂的厚度，计算出行走的次数来控制)。吸盘转台2内有对锅的冷却系统，能保证锅底连续喷涂不变形，从而提高生产效率。

7.锅底涂层的后续加工

喷涂后的锅内壁涂层表面采用钢丝刷打磨干净，涂层表面平整，而且向细砂纸一样粗糙均匀，这种状态可起到少粘黏食物的作用。

8.涂层质量指标

根据相关标准和使用要求，涂层应达到如下指标：

(1)涂层空隙率≤4％；

(2)涂层结合强度＞20MPa；

(3)涂层无裂纹、脱落、损伤等缺陷；

(4)涂层与锅体为100％的结合面；

(5)锅体在承受300℃的热震时涂层不起层脱落。

9.由于采用了上述技术方案，本发明取得了如下效果：

(1)采用电弧喷涂方法制造铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅，能实现涂层和锅体为100％的牢固结合面，具有喷涂质量好，生产效率高，制造成本低的特点。

(2)设计的单层涂层结构形式，喷涂工序简单，喷涂时不需要防护。在铝锅内壁喷涂富硒铁涂层的结构，可体现出锅体轻便、导热快传热均匀、省时节能、经久耐用(免除传统铁锅的剥底现象，内壁抗磨损)、造价低、符合中低收入人群的需求。

(3)喷涂材料选用含有微量硒、锌元素的铁基材料，不仅有利于提高涂层的致密度和涂层的结合强度，而且铁、硒、锌元素对身体有益，同时起到了隔离有害元素铝的作用，是现代家庭更新换代的理想炊具。

附图说明：

附图1是本发明的喷涂锅内壁涂层使用的自动喷涂设备示意图；

附图2是本发明的内壁喷涂富硒铁基涂层复合锅的半成品照片。

附图1标记说明：

1锅，2吸盘转台，3真空泵，4转动装置，5喷涂枪，6喷涂机，7喷涂枪行走机构。

具体实施方例：

铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层复合锅的实施例

1.条件：锅的外形见附图2，锅口直径285mm，锅高60mm，材质为铝合金，锅壁厚度为2.5mm。内壁喷涂富硒铁基涂层。

2.涂层的设计：喷涂材料选用含有微量元素硒、锌和锡的铁基药芯丝材，规格为Ф1.8mm。涂层为单层结构，涂层厚度≥0.5mm，锅的内壁全部均匀喷涂。

3.喷涂工艺：将铝锅的内壁先进行喷砂处理，喷砂时不需要防护，将锅装在自动喷涂设备上(附图1)，采用电弧喷涂的方法进行连续喷涂，涂层厚度达到设计的涂层厚度为止。

4.涂层加工：喷涂后的锅内壁涂层表面采用钢丝刷高速旋转打磨干净，涂层表面呈细砂纸一样粗糙均匀的状态，将锅从吸盘转台2上取下即可

5.锅的特点：采用电弧喷涂方法制造铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅，使涂层和锅体实现了100％的牢固结合面，具有涂层质量好，喷涂工序简单，生产效率高，制造成本低的特点。综合了铝锅和铁锅的共同优点，体现出锅体轻便、导热快传热均匀、省时节能、利于健康(隔离了有害元素铝，增加了微量的有益元素铁、硒、锌)、经久耐用(免除传统铁锅的剥底现象，内壁抗磨损)、造价低等特点。

Claims (4)

1.一种用于食品用锅制造行业的在铝锅内壁喷涂富硒铁基涂层的复合锅，采用自动电弧喷涂的方法，选用含有微量硒、锌的铁基药芯丝材的喷涂材料，在铝锅的内壁喷涂一层≥0.5mm的涂层结构形式，制造富硒铝铁复合锅以满足市场的需求。

2.根据权利要求1所述的采用自动电弧喷涂的方法，制造富硒铝铁复合锅，其特征在于：能实现涂层和锅体为100％的牢固结合面；涂层表面呈细砂纸状均匀的毛面，具有少粘黏食物的效果；具有喷涂质量好，生产效率高，制造成本低的特点。

3.根据权利要求1所述的在铝锅的内壁喷涂一层≥0.5mm的涂层的结构形式，制造富硒铝铁复合锅，其特征在于：喷涂工序简单，喷涂时不需要防护；制造的富硒铝铁复合锅具有轻便、导热快传热均匀、省时节能、经久耐用(免除传统铁锅的剥底现象，内壁抗磨损)、实用美观、造价低，符合中低收入人群需求的效果。

4.根据权利要求1所述的选用含有微量硒、锌的铁基药芯丝材的喷涂材料，制造富硒铝铁复合锅，其特征在于：药芯丝材配比调整容易，制造成本低；通过药芯添加的铁、硒、锌元素对身体有益，通过涂层能有效地隔离有害元素铝的作用，避免过量铝对人身体的伤害。

Images