CN107296509A - 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，至少所述内壁上附着有共价型碳化物膜。由于在锅具本体的表面附着有共价型碳化物膜，共价型碳化物膜的硬度远高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，在使用上万次后，其膜层才会出现磨穿的现象，确保了石墨锅具的耐磨性，达到提高了石墨锅具的使用寿命；并且，共价型碳化物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。

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。但这种涂层的硬度较差，耐磨性能不好，喷涂PTFE的石墨锅具2000-3000次即磨穿涂层，出现石墨掉粉的状况。

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硬度较差，耐磨性能不好的技术问题。

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共价型碳化物膜。

本发明的有益效果是：由于在锅具本体的表面附着有共价型碳化物膜，共价型碳化物膜的硬度远高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，在使用上万次后，其膜层才会出现磨穿的现象，确保了石墨锅具的耐磨性，达到提高了石墨锅具的使用寿命；并且，共价型碳化物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。

进一步，所述共价型碳化物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：在共价型碳化物膜上再附着有不粘涂层，提高了石墨锅具的不粘接性能，同时，由于共价型碳化物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共价型碳化物膜。

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共价型碳化物膜，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，所述共价型碳化物膜的厚度位于1.0μm至5.0μm之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：1.0μm至5.0μm之间厚度的共价型碳化物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，述共价型碳化物膜的厚度位于2.5μm至3.5μm之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：厚度为2.5μm至3.5μm之间的SiC膜，石墨锅具的耐磨性能和性能最好。

进一步，所述共价型碳化物膜为碳化硅膜、碳化硼膜或碳化钛膜。

采用上述进一步方案的有益效果是：碳化硅膜、碳化硼膜或碳化钛膜等共价型碳化物膜具有高硬度、耐腐蚀、热稳定性好的特点，其化学稳定性也很高。

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，将锅具本体通过物理气相沉积法镀膜处理，在所述锅具本体的表面上形成共价型碳化物膜。

本发明制作方法的有益效果是：通过镀共价型碳化物膜处理在锅具本体形成共价型碳化物膜，确保了共价型碳化物膜在锅具本体上良好的附着能力，同时共价型碳化物膜也具有较高的硬度。

进一步，所述物理气相沉积法镀膜处理为溅射镀膜法。

采用上述进一步方案的有益效果是：溅射镀膜法处理后的共价型碳化物膜具有粘着力强、均镀能力好、被镀基体材料和镀层材料可以广泛搭配等优点。

进一步，所述溅射镀膜法的具体操作为：

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；

控制镀膜室内的沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体的溅射镀膜。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制镀膜室内的沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁，确保石墨锅具本体表面共价型碳化物膜的质量和厚度达到设定要求。

进一步，所述沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁满足如下关系：

P₁范围为0.5x10^-1Pa～5.0x10^-1Pa、溅射靶的材料为硅、硼或钛、P₂为5kw～20kw、Q₁为0.05SLM～3.0SLM、Q₂为0.04SLM～0.10SLM、T₁为110℃～130℃，t₂为1.5～4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共价型碳化物膜的镀膜厚度控制在1.0μm至5.0μm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、共价型碳化物膜，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具有内壁011和外壁012，内壁011上附着有共价型碳化物膜02，外壁012上也附着有共价型碳化物膜02，其中，共价型碳化物膜02为碳化硅膜，碳化硅膜的厚度为3.0μm。

由于在内壁的表面附着有共价型碳化物膜，即碳化硅膜，碳化硅膜的硬度远高于现有的PTFE树脂膜层的硬度，在使用上万次后，其膜层才会出现磨穿的现象，确保了石墨锅具的耐磨性，达到提高了石墨锅具的使用寿命；并且，碳化硅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；厚度为3.0μm的碳化硅膜，石墨锅具的性能最好。在外壁的表面附着有共价型碳化物膜，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。

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，共价型碳化物膜02的表面附着有不粘涂层03。

在共价型碳化物膜上再附着有不粘涂层，提高了石墨锅具的不粘接性能，同时，由于共价型碳化物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。

在具体实施例中，共价型碳化物膜的厚度可以设置为1.0至5.0μm之间的其他任意值。

在具体实施例中，共价型碳化物膜02为碳化硅膜、碳化硼膜或碳化钛膜，以及其他的共价型碳化物膜。

本发明石墨锅具制作方法流程图参见图4，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：

将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，将锅具本体01通过物理气相沉积法镀膜处理，在锅具本体01的表面上形成共价型碳化物膜02。

通过镀共价型碳化物膜处理在锅具本体形成共价型碳化物膜，确保了共价型碳化物膜在锅具本体上良好的附着能力，同时共价型碳化物膜也具有较高的硬度。

在具体实施例中，在步骤S2之后还包括清洗步骤，将镀共价型碳化物膜处理后的锅具本体进行清洗处理。将镀共价型碳化物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。

在具体实施例中，物理气相沉积法镀膜处理为溅射镀膜法。

溅射镀膜法的具体操作为：

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；

控制镀膜室内的沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体01的溅射镀膜。溅射法的参数控制见下表1：

表1：溅射法的参数控制表

在具体实施例中，沉积压力P₁、溅射靶材、溅射功率P₂、氩气Ar流量Q₁、乙炔C₂H₂流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁，与镀膜厚度和SiC膜耐磨性能见下表2：

表2：溅射法的参数控制与镀膜厚度和耐磨性能

溅射镀膜法处理后的SiC膜具有粘着力强、均镀能力好、被镀基体材料和镀层材料可以广泛搭配等优点；同时，SiC膜的厚度可以控制在1.0μm至5.0μm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 (10)

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共价型碳化物膜。

2.根据权利要求1所述的石墨锅具，其特征在于，所述共价型碳化物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共价型碳化物膜。

4.根据权利要求1或2所述的石墨锅具，其特征在于，所述共价型碳化物膜的厚度位于1.0μm至5.0μm之间。

5.根据权利要求4所述的石墨锅具，其特征在于，所述共价型碳化物膜的厚度位于2.5μm至3.5μm之间。

6.根据权利要求1或2所述的石墨锅具，其特征在于，所述共价型碳化物膜为碳化硅膜、碳化硼膜或碳化钛膜。

7.一种石墨锅具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将所述石墨成型成锅具本体；

步骤S2，将锅具本体通过物理气相沉积法镀膜处理，在所述锅具本体的表面上形成共价型碳化物膜。

8.根据权利要求7所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，所述物理气相沉积法镀膜处理为溅射镀膜法。

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，所述溅射镀膜法的具体操作为：

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沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁，执行锅具本体的溅射镀膜。

10.根据权利要求7所述的石墨锅具的制作方法，其特征在于，所述沉积压力P₁、溅射靶的材料、溅射功率P₂、氩气流量Q₁、乙炔流量Q₂、基材温度T₁和沉积时间t₁满足如下关系：

P₁范围为0.5x10^-1Pa～5.0x10^-1Pa、溅射靶的材料为硅、硼或钛、P₂为5kw～20kw、Q₁为0.05SLM～3.0SLM、Q₂为0.04SLM～0.10SLM、T₁为110℃～130℃，t₂为1.5～4小时。