CN107334358B - 一种电磁加热的炊具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及炊具领域，公开了一种电磁加热的炊具及其制造方法。该炊具包括炊具基体(1)、形成在所述炊具基体(1)的至少部分外表面上的导磁层(2)以及形成在所述导磁层(2)的至少部分表面上的防锈层(3)，其中，在所述炊具基体(1)与所述导磁层(2)接触的界面上，所述导磁层(2)的材料以第一连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体(1)；在所述导磁层(2)与所述防锈层(3)接触的界面上，所述防锈层(3)的材料以第二连续的锯齿状结构嵌入所述导磁层(2)。按照本发明所述的炊具中导磁层与炊具基体以及防锈层与导磁层之间均具有较强的结合力。

Description

一种电磁加热的炊具及其制造方法
技术领域
本发明涉及炊具领域，具体地涉及一种电磁加热的炊具及其制造方法。
背景技术
铝合金、304不锈钢等材质在家用电器产品中应用非常广泛，但这些非磁性或弱导磁性材质的锅具的电磁加热功能不理想。IH内锅的现有工艺大多采用爆炸焊或压力焊的方式在铝合金表面镶嵌430不锈钢薄板，通过锅具外表的磁性430不锈钢在高频交变磁场的作用下形成的涡流效应下进行感应加热。但该工艺过程较复杂、成本较高。此外，还可以通过热喷涂，例如电弧或等离子喷涂等方式，在锅底部制备一层导磁金属层，实现这些锅具的电磁加热功能。但热喷涂的温度过高，磁性合金材料容易发生氧化，且金属铁丝或铁粉在熔化或半熔化状态下，在较低的气压下撞击锅具基体表面的速率较低，形成的磁性层主要平铺于需要经打砂处理的铝合金基体表面(一般铝合金打砂的表面粗糙度为3～8μm)，铁难以嵌入基体，因而热喷涂铁层与铝合金锅具基体的结合力较差。而且，当热喷涂导磁层增至一定厚度((如 0.3～0.6mm)时，其表面的粗糙度会明显增加(如20～60微米)，使得其表面喷涂的防锈层的结合力明显较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的电磁加热的炊具中导磁层与炊具基体以及防锈层与导磁层之间的结合力较差的缺陷，提供一种电磁加热的炊具及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种电磁加热的炊具，该炊具包括炊具基体、形成在所述炊具基体的至少部分外表面上的导磁层以及形成在所述导磁层的至少部分表面上的防锈层，其中，在所述炊具基体与所述导磁层接触的界面上，所述导磁层的材料以第一连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体；在所述导磁层与所述防锈层接触的界面上，所述防锈层的材料以第二连续的锯齿状结构嵌入所述导磁层。
优选地，所述第一连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差大于所述第二连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差。
优选地，在所述第一连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差为15-80微米，齿宽为15-80微米。
优选地，在所述第二连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差为5-15微米，齿宽为10-30微米。
优选地，所述导磁层的厚度为0.3-0.6毫米。
优选地，所述导磁层和所述防锈层形成在所述炊具基体的底部，或者形成在所述炊具基体的底部和与底部邻接的侧壁上。
优选地，所述导磁层由磁性的铁合金形成。
更优选地，所述磁性的铁合金为Fe-C合金、Fe-Si合金和Fe-Mn合金中的至少一种，且所述磁性的铁合金中的Fe含量为95重量％以上。
优选地，所述炊具基体的材质为非磁性或弱导磁性材料，更优选为铝合金或304不锈钢。
本发明另一方面提供了一种制造上述电磁加热的炊具的方法，该方法包括以下步骤：
(1)通过空气动力喷涂法将磁性粉末喷涂至炊具基体的至少部分外表面上以形成导磁层，通过控制所述导磁层的形成厚度，使得在所述炊具基体与所述导磁层接触的界面上，所述导磁层的材料以连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体，且所述导磁层的表面上具有连续的锯齿状结构；以及
(2)在所述导磁层上形成防锈层。
优选地，所述导磁层的形成厚度为0.3-0.6毫米。
优选地，所述磁性粉末的粒径为10-50微米。
优选地，所述空气动力喷涂法的实施条件包括：喷射压力为1-5MPa，喷射距离为10-50毫米，气体加热温度为200-1000℃。
在本发明提供的所述电磁加热的炊具中，使导磁层的材料以连续的锯齿状结构嵌入炊具基体，且使防锈层的材料以连续的锯齿状结构嵌入导磁层，使得导磁层与炊具基体之间以及导磁层与防锈层之间具有较强的结合力，可以确保导磁层和防锈层难以脱落或崩裂。
而且，在本发明提供的所述电磁加热的炊具的制造方法中，通过空气动力喷涂法形成导磁层，在导磁层与炊具基体之间的接触界面上基本上不存在氧化物或孔隙等缺陷，可确保导磁层在电磁加热时产生的热量更好地传递给炊具基体，提高炊具基体的温度均匀性，从而获得较好的电磁加热效果。
附图说明
图1是本发明所述的炊具的局部结构示意图；
图2是图1所示的炊具的局部放大示意图；
图3是图2中所示导磁层与炊具基体之间接触的界面处的局部放大示意图；
图4是图2中所示防锈层与导磁层之间接触的界面处的局部放大示意图。
附图标记说明
1 炊具基体 2 导磁层
3 防锈层
具体实施方式
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
如图1-4所示，本发明所述的电磁加热的炊具包括炊具基体1、形成在所述炊具基体1的至少部分外表面上的导磁层2以及形成在所述导磁层2的至少部分表面上的防锈层3，其中，在所述炊具基体1与所述导磁层2接触的界面上，所述导磁层2的材料以第一连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体 1；在所述导磁层2与所述防锈层3接触的界面上，所述防锈层3的材料以第二连续的锯齿状结构嵌入所述导磁层2。
在术语“连续的锯齿状结构”中，“连续”是指锯齿状结构的各个锯齿是连续排布的，相邻两个锯齿之间基本上没有平台状(也即层片状)存在；这里的锯齿状并非局限于严格的几何意义上的锯齿状，也可以是各种类似锯齿状的不规则形状的组合。
在优选情况下，所述第一连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差大于所述第二连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差，也就是说，所述第一连续的锯齿状结构所形成的粗糙度大于所述第二连续的锯齿状结构所形成的粗糙度。
在所述第一连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差(△H1) 优选为15-80微米，也就是说，导磁层2的材料嵌入炊具基体1中的深度优选为15-80微米，具体地，例如可以为15微米、20微米、25微米、30微米、 35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、 75微米、80微米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。进一步优选地，所述锯齿状结构的齿顶与齿底之间的最大高度差为15-70微米，更优选为20-70微米，更进一步优选为20-60微米。
在所述第一连续的锯齿状结构中，所述锯齿状结构的齿宽(△L1)优选为15-80微米，具体地，例如可以为15微米、20微米、25微米、30微米、 35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、 75微米、80微米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。进一步优选地，所述锯齿状结构的齿宽为20-60微米，更优选为20-50微米。所述锯齿状结构的齿宽是指相邻两个齿底之间的水平距离。
在所述第二连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差(△H2) 优选为5-15微米，也就是说，防锈层3的材料嵌入导磁层2中的深度优选为5-15微米，具体地，例如可以为5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。进一步优选地，所述锯齿状结构的齿顶与齿底之间的最大高度差为6-12微米，更优选为8-10微米。
在所述第二连续的锯齿状结构中，所述锯齿状结构的齿宽(△L2)优选为10-30微米，具体地，例如可以为10微米、12微米、14微米、16微米、 18微米、20微米、22微米、24微米、26微米、28微米、30微米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。进一步优选地，所述锯齿状结构的齿宽为12-25微米，更优选为15-25微米。所述锯齿状结构的齿宽是指相邻两个齿底之间的水平距离。
在本发明中，所述导磁层2的厚度可以为0.3-0.6毫米，具体地，例如可以为0.31毫米、0.32毫米、0.33毫米、0.34毫米、0.35毫米、0.36毫米、 0.37毫米、0.38毫米、0.39毫米、0.4毫米、0.41毫米、0.42毫米、0.43毫米、0.44毫米、0.45毫米、0.46毫米、0.47毫米、0.48毫米、0.49毫米、0.5 毫米、0.51毫米、0.52毫米、0.53毫米、0.54毫米、0.55毫米、0.56毫米、0.57毫米、0.58毫米、0.59毫米、0.6毫米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。进一步优选地，所述导磁层2的厚度为0.35-0.6毫米，更优选为0.4-0.6毫米。
在本发明中，所述导磁层2的形成位置可以按照本领域常规的方式确定，例如，所述导磁层2形成在所述炊具基体1的底部，或者形成在所述炊具基体1的底部和与底部邻接的侧壁上。在较优选的实施方式中，所述导磁层2 形成在所述炊具基体1的底部和与底部邻接的侧壁上，且形成在底部的导磁层与形成在侧壁上的导磁层构成连续的结构。在上述优选的实施方式中，在侧壁上形成的导磁层的高度占所述炊具基体总高度的5％以上，优选为10％以上，进一步优选为15％以上，更进一步优选为20％以上，最优选为20-60％。
在本发明中，所述导磁层2可以由本领域常规的磁性材料形成。在优选情况下，所述导磁层2由磁性的铁合金形成。所述磁性的铁合金可以为Fe-C 合金、Fe-Si合金和Fe-Mn合金中的至少一种。在所述磁性的铁合金中，Fe 含量可以为95重量％以上，优选为95-99.5重量％，更优选为96-99重量％，进一步优选96-98.5重量％。
在本发明中，所述炊具基体1的材质可以为本领域的常规选择，例如可以为本领域常规的非磁性或弱导磁性材料。在一种优选实施方式中，为了配合所述导磁层2获得较好的电磁加热效果，所述炊具基体1的材质选自铝合金或304不锈钢。
在本发明中，所述导磁层2与所述炊具基体1的结合力可以为 30-50MPa，具体地，例如可以为30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、 35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa、40MPa、41MPa、42MPa、43MPa、 44MPa、45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa、50MPa以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述导磁层2与所述炊具基体1的结合力为35-50MPa，更优选为37-45MPa。在本发明中，导磁层2 与炊具基体1的结合力按照《GB/T 8642-2002热喷涂抗拉结合强度的测试》规定的方法检测。
在本发明中，所述防锈层3可以覆盖所述导磁层3的局部，也可以完全覆盖在所述导磁层2上。所述防锈层3的厚度可以为0.02-0.08毫米，优选为0.03-0.05毫米。所述防锈层3可以由本领域常规的防锈涂层材料形成的单层或多层结构。所述防锈涂层材料例如可以选自硅树脂、氟树脂、环氧树脂以及含铝粉或锌粉的树脂组合物中的至少一种，优选为氟树脂和/或含铝粉或锌粉的树脂组合物。
在本发明中，所述防锈层3与所述导磁层2之间的结合力可以为5B。防锈层3与导磁层2之间的结合力按照《GB/T 9286色漆和清漆漆膜的划格试验》规定的方法检测。
在本发明中，所述电磁加热的炊具可以为电压力锅、电饭煲、煎烤机、煎锅、砂锅、电磁炉等各种常规的使用电池加热的烹饪用具。
本发明提供的制造所述电磁加热的炊具的方法包括以下步骤：
(1)通过空气动力喷涂法将磁性粉末喷涂至炊具基体的至少部分外表面上以形成导磁层，通过控制所述导磁层的形成厚度，使得在所述炊具基体与所述导磁层接触的界面上，所述导磁层的材料以连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体，且所述导磁层的表面上具有连续的锯齿状结构；以及
(2)在所述导磁层上形成防锈层。
在本发明中，形成所述导磁层的方法为空气动力喷涂法，也称为冷喷涂法，该喷涂方法形成的导磁层中基本上无氧化，磁性粉末在高速气压下可以在接近两倍音速的速率下撞击炊具基体，因而涂层具有很高的致密性，且还能在炊具基体的表面上撞击出锯齿结构，使得导磁层与炊具基体能够形成很强的结合力。
在本发明中，所述导磁层的形成厚度优选为0.3-0.6毫米。当所述导磁层的形成厚度达到0.3-0.6毫米时，所述导磁层的表面粗糙度值会保持较小值，且会出现连续的锯齿状结构，保证防锈层与导磁层之间具有较强的结合力。
在本发明中，为了在所述炊具基体上形成具有特定尺寸(即齿顶与齿底之间的最大高度差以及齿宽)的锯齿状结构，所述磁性粉末的粒径优选为 10-50微米，更优选为10-40微米，进一步优选为20-40微米。所述磁性粉末可以为前文描述的磁性的铁合金。
在本发明中，所述空气动力喷涂法的实施条件可以包括：喷射压力为 1-5MPa，喷射距离为10-50毫米，气体加热温度为200-1000℃。在一种优选实施方式中，所述空气动力喷涂法的实施条件包括：工作气体为氮气、氦气或二者的混合气体，喷射压力为1-5MPa，气体加热温度为200-1000℃，气体速度为1-2m3/min，粉末输送速度为5-15kg/h，喷射距离为10-50毫米，消耗功率为5-25kW，粉末粒度为10-50微米。对于所述喷射压力，具体地，例如可以为1MPa、1.5MPa、2MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、 2.5MPa、2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa、3MPa、3.1MPa、3.2MPa、 3.3MPa、3.4MPa、3.5MPa、3.6MPa、3.7MPa、3.8MPa、3.9MPa、4MPa、 4.5MPa、5MPa以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述喷射压力为2-4MPa。在本文中，压力是指绝对压力。对于所述气体加热温度，具体地，例如可以为200℃、300℃、400℃、450℃、500℃、 550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃，900℃、1000℃以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述气体加热温度为500-900℃，更优选为600-800℃。对于所述喷射距离，具体地，例如可以为10毫米、15毫米、20毫米、25毫米、30毫米、35毫米、40毫米、45 毫米、50毫米以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述喷射距离为20-50毫米，更优选为30-50毫米。
在本发明中，所述制造炊具的方法还可以包括：在对炊具基体进行冷喷涂(即空气动力喷涂)之前，对所述炊具基体进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性。
根据本发明的一种优选实施方式，所述制造炊具的方法包括以下步骤：
(1)对炊具基体的表面进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性；
(2)采用空气动力喷涂法将磁性粉末喷涂至经过步骤(1)处理后的炊具基体的至少部分外表面上(优选为底部或底部加侧壁)，在炊具基体上形成0.3-0.6毫米的导磁层；
(3)将形成有导磁层的炊具基体进行除油和脱脂处理，然后在导磁层上喷涂防锈保护涂层。
以下通过实施例和对比例对本发明做进一步详细说明。
实施例1-6
对炊具基体的表面进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性。采用空气动力喷涂法将磁性粉末喷涂至炊具基体的底部以形成导磁层。将形成有导磁层的炊具基体进行除油和脱脂处理，然后在导磁层上喷涂防锈保护涂层。其中，空气动力喷涂过程中的实施条件以及磁性粉末如表1所示。参考《GB/T 15748-1995定量金相手工测定方法》检测形成在导磁层与炊具基体之间接触的界面上锯齿状结构的齿宽(△L1)以及齿顶与齿底之间的最大高度差 (△H1)，以及形成在防锈层与导磁层之间接触的界面上锯齿状结构的齿宽 (△L2)以及齿顶与齿底之间的最大高度差(△H2)；按照《GB/T 8642-2002 热喷涂抗拉结合强度的测试》规定的方法检测导磁层与炊具基体之间的结合力；按照《GB/T 9286色漆和清漆漆膜的划格试验》规定的方法检测防锈层与导磁层之间的结合力，检测结果如表2所示。
对比例1
按照实施例6的方法制备炊具，所不同的是，形成导磁层的喷涂过程采用热喷涂的方法实施。按照《GB/T 8642-2002热喷涂抗拉结合强度的测试》规定的方法检测导磁层与炊具基体之间的结合力；按照《GB/T 9286色漆和清漆漆膜的划格试验》规定的方法检测防锈层与导磁层之间的结合力，检测结果如表2所示。
表1
Figure BDA0001276181380000101
表2
Figure BDA0001276181380000102
由上表2的数据可以看出，按照本发明所述的方法制造的炊具中导磁层与炊具基体以及防锈层与导磁层之间均具有较强的结合力。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种电磁加热的炊具，其特征在于，该炊具包括炊具基体（1）、形成在所述炊具基体（1）的至少部分外表面上的导磁层（2）以及形成在所述导磁层（2）的至少部分表面上的防锈层（3），其中，在所述炊具基体（1）与所述导磁层（2）接触的界面上，所述导磁层（2）的材料以第一连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体（1）；在所述导磁层（2）与所述防锈层（3）接触的界面上，所述防锈层（3）的材料以第二连续的锯齿状结构嵌入所述导磁层（2）；所述导磁层（2）采用空气动力喷涂法形成，所述导磁层（2）的厚度为0.3-0.6毫米；所述第一连续的锯齿状结构所形成的粗糙度大于所述第二连续的锯齿状结构所形成的粗糙；在所述第二连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差为5-15微米。
2.根据权利要求1所述的炊具，其中，所述第一连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差大于所述第二连续的锯齿状结构中齿顶与齿底之间的最大高度差。
3.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，在所述第一连续的锯齿状结构中，齿顶与齿底之间的最大高度差为15-80微米，齿宽为15-80微米。
4.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，在所述第二连续的锯齿状结构中，齿宽为10-30微米。
5.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，所述导磁层（2）的厚度为0.4-0.5毫米。
6.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，所述导磁层（2）和所述防锈层（3）形成在所述炊具基体（1）的底部，或者形成在所述炊具基体（1）的底部和与底部邻接的侧壁上。
7.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，所述导磁层（2）由磁性的铁合金形成。
8.根据权利要求7所述的炊具，其中，所述磁性的铁合金为Fe-C合金、Fe-Si合金和Fe-Mn合金中的至少一种，且所述磁性的铁合金中的Fe含量为95重量%以上。
9.根据权利要求1或2所述的炊具，其中，所述炊具基体（1）的材质为非磁性或弱导磁性材料。
10.根据权利要求9所述的炊具，其中，所述炊具基体（1）的材质为铝合金或304不锈钢。
11.一种制造权利要求1-10中任意一项所述的炊具的方法，该方法包括以下步骤：
（1）通过空气动力喷涂法将磁性粉末喷涂至炊具基体的至少部分外表面上以形成导磁层，通过控制所述导磁层的形成厚度，使得在所述炊具基体与所述导磁层接触的界面上，所述导磁层的材料以连续的锯齿状结构嵌入所述炊具基体，且所述导磁层的表面上具有连续的锯齿状结构；以及
（2）在所述导磁层上形成防锈层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述导磁层的形成厚度为0.3-0.6毫米。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述磁性粉末的粒径为10-50微米。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述空气动力喷涂法的实施条件包括：喷射压力为1-5MPa，喷射距离为10-50毫米，气体加热温度为200-1000℃。
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