CN104120319B - 用于食品接触加工的镁合金、制造方法及用途 - Google Patents
用于食品接触加工的镁合金、制造方法及用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于食品接触加工的镁合金、制造方法和用途，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为1.0‑6.0%，Zr为0.02‑2%，Ca为0.2‑2%，Sn≤15%，余量为镁。本发明的镁合金因为在熔炼过程中通过控制加入的合金元素，使其具有合适的加工强度与优良的塑性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产炊具的镁合金，尤其涉及一种用于食品接触加工的镁合金、制造方法和用途。
背景技术
现有的炊具制品多使用不锈钢或者铝合金等材料，因为其导热性能较好，但这两种材料中都含有对人体有害的成分，为了防止铝和重金属等元素对人体的损害，通常要通过涂层或其它方式将锅体的包裹起来，不仅增加了加工成本，更关键的是还不能完全杜绝使用过程中有害元素的进入食品中。
镁(Mg)是人体必需的宏量元素，原子序数为12，原子量为24.32.镁是人体第四位、细胞内第二丰富的阳离子，并调节细胞内外钾、钠、钙的重要离子。在生命过程中促进骨及细胞形成，人体60％的镁储存于骨骼和牙齿中，所有膜的结构均少不了镁离子的参与。酶催化或激活机体325种酶系，只要一种酶的生成和活性受限，便会引起代谢疾病。镁(Mg)参与体内所有能量代谢，并且在能量的输送、储存以及利用中的起到关键作用的元素。在体内三大代谢中通过调节核糖体DNA及RNA的结构而对蛋白质的合成起关键作用；在蛋白质分解为氨基酸的过程中也离不开镁；糖酵解、三羧循环、核酸的合成中都需要镁。在调节细胞生长和膜的结构中镁也起来及重要的作用。
镁合金作为一种新材料，具有重量轻、强度高、导热性能良好等特点，但是现有的工业用镁合金因为含铝或者对人体有害之元素，且塑性较差，无法直接用于炊具的生产加工。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于食品接触加工的镁合金、制造方法及用途，对人体无损害，并使具有足够的加工强度和优良的塑性。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用于食品接触加工的镁合金，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为1.0-6.0％，Zr为0.02-2％，Ca为0.2-2％，Sn≤15％，余量为镁。
进一步的，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3.5-5％，Zr为0.8-1.5％，Ca为0.9-1.5％，Sn为0.001-7％，余量为镁。
进一步的，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3％，Zr为0.1％，Ca为0.2％，Sn5％，余量为镁。
第二方面，本发明提供了一种用于制造上述镁合金的方法，所述方法包括：
将坩埚预热并在炉底铺溶剂；
加入镁锭进行熔化；
当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀；
在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面；
当温度降至670-710℃浇铸成镁合金棒锭或坯。
进一步的，所述将坩埚预热并在炉底铺溶剂具体为，将坩埚预热至暗红色并在炉底铺2号溶剂。
进一步的，所述加入镁锭进行熔化后还包括通入保护气体。
进一步的，所述在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面后还包括：在所述坩埚的上、中、下部分别取样并分析合金成分。
进一步的，所述浇铸成镁合金棒锭或坯具体为，利用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
第三方面，本发明提供了一种用于食品接触加工的镁合金炊具，所述炊具的材质为上述任一镁合金。
本发明的镁合金在熔炼过程中通过控制加入的合金元素，使其具有合适的强度与优良的塑性。
附图说明
图1为本发明用于食品接触加工的镁合金的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
碱土金属指IIA族的所有元素，共计铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)六种，碱土金属在自然界均有存在，其单质为灰色至银白色金属，硬度比碱金属略大，导电、导热能力好，容易同空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳作用，在表面形成氧化物和碳酸盐。
镁是人体所必须的宏量元素之一，在人体的含量仅次于钙、钠、钾，排名第四位，同时镁也是人体细胞内排名第二位的阳离子。镁参与人体内所有能量代谢，DNA的合成和降解均需要镁参与，是人体内细胞新陈代谢过程中325种酶的激活剂。在医学界镁被称作是心脏的保护神，镁在预防和治疗心血管疾病中起着重要的作用，长期以来临床医生利用镁剂抢救各种类型的心律失常、重症高血压、急性心肌梗死伴心力衰竭的患者。镁还能降低血脂，加快体内脂肪的氧化燃烧，因此对预防肥胖相关疾病有重要作用。
镁被称为“抗疲劳的矿物质”。镁对大脑具有镇静作用，能消除紧张心理，减轻压力，解除焦躁。免疫反应的许多方面都有镁的参与，镁参与免疫球蛋白的合成及参与激活、补休和调节吞噬细胞的吞噬功能、调节T淋巴细胞的成熟和功能，镁缺乏可引起炎症反应。
镁与钙是一对双胞胎兄弟，钙的吸收离不开镁，没有足够的镁，钙进入软组织会引起一种关节炎，还影响血液和骨酷对钙的吸收，适量的镁摄入可以解决缺钙的问题。
而本发明的食品接触材料就是一种用于食品接触加工的镁合金，所述镁合金中的组分的重量比为Zn为1.0-6.0％，Zr为0.02-2％，Ca为0.2-2％，Sn≤15％，余量为镁。
优选的，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3.5-5％，Zr为0.8-1.5％，Ca为0.9-1.5％，Sn为0.001-7％，余量为镁。
再优选的，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3％，Zr为0.1％，Ca为0.2％，Sn5％，余量为镁。
本发明的镁合金，因为具有特定的用途，即用来加工炊具，因此是要和所加工的食品直接接触，所以必需严格控制重金属的含量，如Pb、Cd、Cr、As、Ni。
并且同样要控制Al的含量，这是因为铝元素对人体有害且极易溶于介质。
而Zr可以细化晶粒，提高强度和耐蚀性。Zn则可以保证一定的强度和硬度。Ca可以使锭坯晶粒细化，并提高抗氧化性。
所以本发明的镁合金具有不小于180MPa的室温抗拉强度σb、不小于100MPa的屈服强度σ0.2，以及不小于16％的延伸率。
因此，可以利用本发明的镁合金来制造炊具，可以直接用来进行食品加工而对人无毒无害，加工方便，具有良好的加工强度和优良的塑性。
此外，健康的人体大环境的Ph值在7.35到7.45之间，弱碱性才能保持正常的生理功能和物质代谢；食物中所含的矿物质呈现不同的酸碱性，钾、钙、钠、镁呈碱性，而磷、氯、硫呈酸性；人体的酸性食品进食过多，机体内的碱性资源会不足，智慧的人体会根据食物摄入量自动平衡机体的酸碱度，随着人们生活水平的提高，酸性食物摄入量远远大于碱性食物，机体会将细胞内外液中的钾、钠和骨骼上的钙以及骨骼、体液中的镁都调出来中和酸，容易引发碱性元素缺失，进而容易引发各种相关疾病。虽然镁对人体健康的功效非常大，但由于镁原子是密排六方的晶体结构，纯镁成型非常困难。现有的镁产品都是借助金属铝才能成型的镁铝合金，但铝在人体内容易形成沉积，影响神经系统。
而本发明可以提供了一种可以熔炼出不含铝且容易成型的镁合金。由营养元素镁和锌合金而成的材料，由于镁是碱土金属，所以镁锌材质为碱性。
图1为本发明用于食品接触加工的镁合金的制造方法的流程图，如图所示，本发明具体包括如下步骤：
步骤101，将坩埚预热并在炉底铺溶剂；
步骤102，加入镁锭进行熔化；
步骤103，当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀；
步骤104，在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面；
步骤105，当温度降至670-710℃浇铸成镁合金棒锭或坯。
实施实例1
本实施例中镁合金中各组分的重量比为：Zn为4.5％，Zr为0.8％，Ca为0.9％，Sn为0.0001，余量为镁。
具体的，其中可能会包括不可除去的杂质。
具体加工方法为：将坩埚用溶剂清洗干净并预热至暗红色，在炉底铺适量2号溶剂(即钡溶剂)，加入预热后的镁锭进行熔化，并通入保护气体。当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀。在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面，例如20min，在坩埚上、中、下部取样分析镁合金成分，合格后，温度降至670-710℃用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
实施实例2
本实施例中镁合金中各组分的重量比为：Zn为3.5％，Zr为1.3％，Ca为1％，Sn为1％，余量为镁。
具体的，其中可能会包括不可除去的杂质。
具体加工方法为：将坩埚用溶剂清洗干净并预热至暗红色，在炉底铺适量2号溶剂(即钡溶剂)，加入预热后的镁锭进行熔化，并通入保护气体。当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀。在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面，例如20min，在坩埚上、中、下部取样分析镁合金成分，合格后，温度降至670-710℃用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
实施实例3
本实施例中镁合金中各组分的重量比为：Zn为5％，Zr为1.5％，Ca为1.5％，Sn为7％，余量为镁。
具体的，其中可能会包括不可除去的杂质。
具体加工方法为：将坩埚用溶剂清洗干净并预热至暗红色，在炉底铺适量2号溶剂(即钡溶剂)，加入预热后的镁锭进行熔化，并通入保护气体。当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀。在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面，例如20min，在坩埚上、中、下部取样分析镁合金成分，合格后，温度降至670-710℃用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
实施例4
本实施例中镁合金中各组分的重量比为：Zn为3％，Zr为0.1％，Ca为0.2％，Sn5％，余量为镁。
具体的，其中可能会包括不可除去的杂质。
具体加工方法为：将坩埚用溶剂清洗干净并预热至暗红色，在炉底铺适量2号溶剂(即钡溶剂)，加入预热后的镁锭进行熔化，并通入保护气体。当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀。在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面，例如20min，在坩埚上、中、下部取样分析镁合金成分，合格后，温度降至670-710℃用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
试验结果表明，本发明提供的镁合金不含对人体有害的元素，具有优良的塑性，可以很好的用于炊具的生产制造。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于食品接触加工的镁合金，其特征在于，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3.5-5％，Zr为0.8-1.5％，Ca为0.9-1.5％，Sn为0.001-7％，余量为镁。
2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金中的组分的重量比为：Zn为3％，Zr为0.1％，Ca为0.2％，Sn5％，余量为镁。
3.一种用于制造权利要求1—2任一镁合金的方法，其特征在于，所述方法包括：
将坩埚预热并在炉底铺溶剂；
加入镁锭进行熔化；
当温度达到710-740℃时，加入锌、锆、钙、锡，形成合金液，并搅拌均匀；
在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面；
当温度降至670-710℃浇铸成镁合金棒锭或坯。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将坩埚预热并在炉底铺溶剂具体为，将坩埚预热至暗红色并在炉底铺2号溶剂。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加入镁锭进行熔化后还包括通入保护气体。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在720-750℃下进行精炼至所述合金液为镜面后还包括：在所述坩埚的上、中、下部分别取样并分析合金成分。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述浇铸成镁合金棒锭或坯具体为，利用半连续铸造机或者连续铸造机浇铸成镁合金棒锭或坯。
8.一种用于食品接触加工的镁合金炊具，其特征在于，所述炊具的材质为权利要求1—2的任一镁合金。
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