CN107296508B - 一种石墨锅具及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨锅具，包括由石墨制成的锅具本体，所述锅具本体具有内壁和外壁，至少所述内壁的表面附着有硬质碳膜。由于在锅具本体的内壁上附着有硬质碳膜，硬质碳膜的硬度高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，确保了石墨锅具的耐磨性，硬质碳膜本身具有良好的透气性能，确保石墨锅具本体的良好导热性，传热快，受热均匀的特点得到很好的体现；在使用过程中，石墨锅具本体的远红外特性和吸附特性得到了很好的体现，非常环保和健康。

Description

一种石墨锅具及其制作方法

技术领域

本发明涉及烹饪器具技术领域，特别是一种石墨锅具及其制作方法。

背景技术

石墨是由碳原子组成的，而生命的基本单元氨基酸、核苷酸也是以碳元素做骨架变化而来的，可以说，没有碳就没有生命。因此，石墨虽然看上去黑黑的，却是生命世界里最纯净的材料，对人体具有很好的改善和保健作用。

1.石墨制品经过加热后能释放远红外线。

远红外线能够增强机体功能，使人体充满生机和活力，并有效预防各种疾病。如：令水分子活化，提高身体含氧量，使人头脑灵活，精神振奋；增强新陈代谢，调整神经液机体。有效预防糖尿病、高血脂、肥胖症、痛风等由于新陈代谢紊乱引起的疾病；改善血液循环，特别是微循环系统。可有效预防因微循环系统紊乱引起的高血压、心血管疾病、肿瘤、关节炎、四肢冰冷麻痹等疾病；美白养颜，消炎、消肿功能；提高人体免疫功能，调节血液的酸碱平衡、淡化烟酒，强化肝脏功能等功效。

2.石墨制品具有很好的吸附性。

炭的空隙结构使炭具有很好的吸附性，故炭常被用作吸附材料，用于吸附水分、气味、有毒物质等。我们做过实验，前几天烤肉用过的石墨烤盘看上去非常干净，但放到电磁炉上加热，会看到上次烤肉时吸附的油脂和有害物质会慢慢渗出，不过不用担心，用干净的餐纸擦拭干净即可使用了。

3.石墨制品具有很好的导热性，传热快，受热均匀，节约燃料。

用石墨制成的烤盘，锅等加热快，而且烧制的食物受热均匀，从里往外熟，加热时间短，不仅味道纯正，而且能锁住食物本来的养分。我们做过实验，用石墨烤盘烤肉时，刚开始电磁炉打到大火，仅20-30秒就能预热，开始烤制食物时只要打在小火上即可，有利用节约能源。

4.石墨制品具有化学稳定性和抗侵蚀能力。

石墨在常温下具有很好的化学稳定性，不受任何强酸，强碱及有机溶剂的侵蚀。因此，石墨制品即使长期使用损耗也很少，只要擦拭干净还如新的一样。石墨制品环保健康，无放射性污染，耐高温。

5.碳要在2000-3300度高温的环境下经过至少十几个昼夜的石墨化过程才能成为石墨，因此

石墨中的有毒有害物质早已释放殆尽，至少在2000度以内是稳定的。

石墨锅具具有以上等优点，但由于石墨较软不耐磨，在使用的过程中容易掉碳粉。目前解决的办法都是在表面涂敷一层含PTFE的树脂膜层来保护。但这种涂层致密性太好，降低了石墨锅远红外特性及吸附特性。

发明内容

本发明提供一种石墨锅具及其制作方法，以解决上述石墨锅具的涂层致密性太好，降低了石墨锅具远红外特性及吸附特性的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种石墨锅具，包括由石墨制成的锅具本体，所述锅具本体具有内壁和外壁，至少所述内壁上附着有硬质碳膜。

本发明的有益效果是：由于在锅具本体的内壁的表面附着有硬质碳膜，硬质碳膜的硬度高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，确保了石墨锅具的耐磨性，硬质碳膜本身具有良好的透气性能，确保石墨锅具本体的良好导热性，传热快，受热均匀的特点得到很好的体现；在使用过程中，石墨锅具本体的远红外特性和吸附特性得到了很好的体现，非常环保和健康。

进一步，所述硬质碳膜的表面附着有不粘涂层。

采用上述进一步方案的有益效果是：在硬质碳膜的表面上再附着有不粘涂层，提高了石墨锅具的不粘接性能，同时，由于硬质碳膜为不粘涂层的底层，使得石墨锅具整个涂层比较薄，不会影响到石墨锅具的性能。

进一步，所述外壁上附着有不粘涂层或硬质碳膜。

采用上述进一步方案的有益效果是：在外壁的表面附着有不粘涂层，提高了石墨锅具外壁的耐磨性能；在外壁的表面附着有硬质碳膜，在不影响石墨锅具的性能的条件下，确保石墨锅具本身的耐磨性能。

进一步，所述硬质碳膜的厚度位于1.0μm至50μm之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：1.0μm至50μm之间厚度的硬质碳膜在确保石墨锅具的耐磨性基础上，确保了石墨锅具本体的良好性能得到发挥。

进一步，所述硬质碳膜的厚度位于10μm至30μm之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：厚度为10μm至30μm之间的硬质碳膜，石墨锅具的性能最好。

本发明还提供一种石墨锅具的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1、将所述石墨成型成锅具本体；

步骤S2，将型成锅具本体通过化学气相沉积法镀膜处理或物理气相沉积法镀膜处理，在所述锅具本体的表面上形成硬质碳膜。

本发明制作方法的有益效果是：通过化学气相沉积法镀膜处理或物理气相沉积法镀膜处理形成硬质碳膜，确保了硬质碳膜在锅具本体上良好的附着能力。

进一步，所述化学气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将所述烘烤后的锅具本体放入镀膜室内，将所述镀膜室关闭并抽真空；

控制所述镀膜室内的气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体的基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体的化学气相沉积法镀膜。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制镀膜室内的压力P₁、回收压力P₂、辉光棒的P₃、氩气Ar流量Q₁、氢气H₂流量Q₂、甲烷CH₄流量Q₃、锅具本体的基材温度T₁和沉积时间t₁，确保石墨锅具本体表面硬质碳膜的质量和厚度达到设定要求。

进一步，所述气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体的基材温度T₁和沉积时间t₁满足如下关系：

P₁范围为0.5kpa至7kpa、P₂范围为50kpa至150kpa、P₃范围为2kw至20kw、Q₁范围为1SLM至10SLM、Q₂范围为0.5SLM至4.5SLM、Q₃为0.02SLM至0.6SLM、T₁范围为850℃至930℃和t₁范围为1小时至12小时。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述参数控制，可以使石墨锅具本体上的硬质碳膜的镀膜厚度控制在10μm至50μm之间。

进一步，物理气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将所述烘烤后的锅具本体放入镀膜室内，将所述镀膜室关闭并抽真空；

控制所述镀膜室内的本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气流量Q₄、甲烷或者乙炔流量Q₅、锅具本体的基材温度T₂和沉积时间t₂，执行锅具本体的物理气相沉积法镀膜处理。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制镀膜室内的本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气Ar流量Q₄、甲烷CH₄或者乙炔C₂H₂流量Q₅、锅具本体的基材温度T₂和沉积时间t₂，确保石墨锅具本体表面硬质碳膜的质量和厚度达到设定要求。

进一步，所述本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气流量Q₄、甲烷或者乙炔流量Q₅、锅具本体的基材温度T₂和沉积时间t₂满足如下关系：

P₄范围为0.5x10^-2Pa至0.5x10^-3Pa、P₅范围为2.0x1.0^-1Pa至8.0x1.0^-1Pa、P₆范围为10kw至20kw、Vbias范围为100V至300V、Q₄范围为0.2SLM至0.7SLM、Q₅范围为0.10SLM至2.0SLM、T₂范围为130℃至200℃和t₂范围为3小时至5小时。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述参数控制，可以使石墨锅具本体上的硬质碳膜的镀膜厚度控制在1.0μm至10μm之间。

附图说明

图1是本发明石墨锅具实施例一的结构图，

图2是本发明石墨锅具实施例二的结构图，

图3是本发明石墨锅具实施例三的结构图，

图4是本发明石墨锅具制作方法流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

01、锅具本体，011、内壁，012、外壁，02、硬质碳膜，03、不粘涂层

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明石墨锅具实施例一的结构图参见图1，包括由石墨制成的锅具本体01，锅具本体01包括内壁011和外壁012，内壁011的表面附着有硬质碳膜02，外壁012的表面也附着有硬质碳膜02；硬质碳膜02的厚度为20μm。

由于在锅具本体的内壁的表面附着有硬质碳膜，硬质碳膜的硬度高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，确保了石墨锅具的耐磨性，硬质碳膜本身具有良好的透气性能，确保石墨锅具本体的良好导热性，传热快，受热均匀的特点得到很好的体现；在使用过程中，石墨锅具本体的远红外特性和吸附特性得到了很好的体现，非常环保和健康；厚度为20μm的硬质碳膜，石墨锅具的性能最好。

在具体实施例中，硬质碳膜的厚度可以设置为1.0至50μm之间的其他任意值。

本发明石墨锅具实施例二的结构图参见图2，与实施例一相比，其区别在于，硬质碳膜02的表面附着有不粘涂层03。

在硬质碳膜的表面上再附着有不粘涂层，提高了石墨锅具的不粘接性能，同时，由于硬质碳膜为不粘涂层的底层，使得石墨锅具整个涂层比较薄，不会影响到石墨锅具的性能。

本发明石墨锅具实施例三的结构图参见图3，与实施例一相比，其区别在于，外壁012的表面附着有不粘涂层03。

在外壁的表面附着有不粘涂层，提高了石墨锅具外壁的耐磨性能。

本发明石墨锅具制作方法流程图参见图2，包括以下步骤：

步骤S1、将石墨成型成锅具本体01；

其中，步骤S1的具体操作为：

石墨压制成型后采用CNC铣，制作成锅具本体01；

将锅具本体01放置在超声波清洗容器中进行超声波清洗；其中，超声波清洗条件为：

清洗温度为50℃至60℃，清洗时间为5min至10min，根据实际产品情况选择超声波清洗设备的功率，确保超声清洗机输出功率密度大多选在0.3～0.6瓦/平方厘米左右即可；

将清洗后的锅具本体01放置到烤炉中进行烘烤；其中，烘烤条件为：

烘烤温度为110℃至120℃，烘烤时间为15min至30min；

步骤S2，将型成锅具本体01通过化学气相沉积法镀膜处理或物理气相沉积法镀膜处理，在锅具本体01的表面上形成硬质碳膜02。

通过化学气相沉积法镀膜处理或物理气相沉积法镀膜处理形成硬质碳膜，确保了硬质碳膜在锅具本体上良好的附着能力。

在具体实施例中，在步骤S2之后还可以包括，将镀硬质碳膜处理后的锅具本体01进行清洗处理的步骤；将镀硬质碳膜后的锅具本体进行清洗处理，确保了石墨锅具表面的清洁度，可以直接使用。

其中，步骤S2中化学气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将烘烤后的锅具本体01放入镀膜室内，将镀膜室关闭并抽真空；

控制镀膜室内的气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体01的基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体1的化学气相沉积法镀膜。其各个参数控制范围如下表1：

表1：化学气相沉积法镀膜的参数控制表

在具体实施例中，镀膜室内的气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体01的基材温度T₁和沉积时间t₁与硬质碳膜的镀膜厚度见下表2：

表2：化学气相沉积法镀膜的参数与镀膜厚度

化学气相沉积法的沉积成膜装置较为简单，比较容易控制膜层的密度和膜层纯度，确保了硬质碳膜的质量；同时，硬质碳膜的厚度可以控制在10μm至50μm之间。

物理气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将烘烤后的锅具本体(01)放入镀膜室内，将镀膜室关闭并抽真空；

控制镀膜室内的本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气流量Q₄、甲烷或者乙炔流量Q₅、锅具本体01的基材温度T₂和沉积时间t₂，执行锅具本体01的物理气相沉积法镀膜处理。其各个参数控制范围如下表3：

表3：物理气相沉积法镀膜参数控制表

在具体实施例中，本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气Ar流量Q₄、甲烷或者C₂H₂流量Q₅、基材温度T₂和沉积时间t₂硬质碳膜的镀膜厚度见下表4：

表4：物理气相沉积法镀膜的参数与镀膜厚度

物理气相沉积法无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强，提高了硬质碳膜表面的自润滑性；同时，硬质碳膜的厚度可以控制在1.0μm至10μm之间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本发明的石墨锅具及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种石墨锅具，包括由石墨制成的锅具本体，所述锅具本体具有内壁和外壁，其特征在于，至少所述内壁上附着有气相沉积法形成的硬质碳膜；所述硬质碳膜的厚度位于1.0μm至50μm之间。

2.根据权利要求1所述的石墨锅具，其特征在于，所述硬质碳膜的表面附着有不粘涂层。

3.根据权利要求1或2所述的石墨锅具，其特征在于，所述外壁的上附着有不粘涂层或硬质碳膜。

4.根据权利要求3所述的石墨锅具，其特征在于，所述硬质碳膜的厚度位于10μm至30μm之间。

5.一种石墨锅具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将石墨成型成锅具本体；

步骤S2，将锅具本体通过化学气相沉积法镀膜处理或物理气相沉积法镀膜处理，在所述锅具本体的表面上形成硬质碳膜；所述硬质碳膜的厚度位于1.0μm至50μm之间。

6.根据权利要求5所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，所述化学气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将烘烤后的锅具本体放入镀膜室内，将所述镀膜室关闭并抽真空；

控制所述镀膜室内的气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体的基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体的化学气相沉积法镀膜。

7.根据权利要求6所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，所述气压P₁、回收压力P₂、辉光棒的功率P₃、氩气流量Q₁、氢气流量Q₂、甲烷流量Q₃、锅具本体的基材温度T₁和沉积时间t₁满足如下关系：

P₁范围为0.5kpa至7kpa、P₂范围为50kpa至150kpa、P₃范围为2kw至20kw、Q₁范围为1SLM至10SLM、Q₂范围为0.5SLM至4.5SLM、Q₃为0.02SLM至0.6SLM、T₁范围为850℃至930℃和t₁范围为1小时至12小时。

8.根据权利要求5所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，物理气相沉积法镀膜处理的具体操作为：

将烘烤后的锅具本体放入镀膜室内，将所述镀膜室关闭并抽真空；

控制所述镀膜室内的本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气流量Q₄、甲烷或者乙炔流量Q₅、锅具本体的基材温度T₂和沉积时间t₂，执行锅具本体的物理气相沉积法镀膜处理。

9.根据权利要求8所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，所述本底压力P₄、成膜压力P₅、溅射功率P₆、偏压Vbias、氩气流量Q₄、甲烷或者乙炔流量Q₅、锅具本体的基材温度T₂和沉积时间t₂满足如下关系：

P₄范围为0.5x10^-2Pa至0.5x10^-3Pa、P₅范围为2.0x1.0^-1Pa至8.0x1.0^-1Pa、P₆范围为10kw至20kw、Vbias范围为100V至300V、Q₄范围为0.2SLM至0.7SLM、Q₅范围为0.10SLM至2.0SLM、T₂范围为130℃至200℃和t₂范围为3小时至5小时。

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