CN108315696A - 锅具的表面处理工艺、锅具及烹饪器具 - Google Patents

锅具的表面处理工艺、锅具及烹饪器具 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种锅具的表面处理工艺、一种锅具和一种烹饪器具，其中，所述锅具的表面处理工艺包括：制备锅具基体；对所述锅具基体和靶材进行预处理；按照预设沉积参数采用所述靶材在所述锅具基体的外表面沉积一层PVD涂层。通过本发明的技术方案，可以有效地提高锅具的外表面的美观度，并具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，延长产品的使用寿命。

Description

锅具的表面处理工艺、锅具及烹饪器具
技术领域
本发明涉及烹饪器具技术领域，具体而言，涉及一种锅具的表面处理工艺、一种锅具及包含该锅具的烹饪器具。
背景技术
目前，具有电磁加热功能的电饭煲、电压力锅等烹饪器具现已进入家家户户，其核心部件就是内锅，内锅的性能决定了电饭煲等烹饪器具的使用寿命，而在对内锅的外表面的相关处理方法中，包括在内锅的外表面喷涂溶剂型有机硅树脂涂料、真空镀TiN(氮化钛)涂层及表面不做任何处理的不锈钢，另外，这种溶剂型有机硅树脂涂料的VOC(VolatileOrganic Compounds，挥发性有机化合物)高、污染大，所制备的涂层存在硬度低、不耐磨、美观度差等缺点；以及真空镀TiN涂层颜色单一，容易导致消费者的审美疲劳；而不做任何处理的不锈钢表面，往往易与复合层中的铝形成原电池反应，造成电化学腐蚀，从而减损内锅的使用寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种锅具的表面处理工艺。
本发明的另一个目的在于提供一种采用上述工艺处理表面的锅具。
本发明的又一个目的在于提供一种包括上述锅具的烹饪器具。
为了实现上述至少一个目的，本发明第一方面的实施例提供了一种锅具的表面处理工艺，包括：制备锅具基体；对所述锅具基体和靶材进行预处理；按照预设沉积参数采用所述靶材在所述锅具基体的外表面沉积一层PVD涂层。
根据本发明的锅具的表面处理工艺，在对制备的锅具基体和所采用的靶材进行预处理后，按照设定的沉积参数使用该靶材在锅具基体的外表面沉积一层PVD(PhysicalVapor Deposition，物理气相沉积)涂层，即采用制备高硬度膜层的物理气相沉积技术，在真空镀膜机中，真空加热靶材使之蒸发或升华从而在锅具基体的外表面形成一层硬度高、耐磨性和耐腐蚀性能良好的PVD涂层，具体地，该PVD涂层非常细腻、摩擦系数小且易于清洁，从而不仅美化了锅具的外观，也可以有效地延长产品的使用寿命。
在上述实施例中，制备锅具基体的步骤包括冲压步骤和脱脂步骤，即首先冲压出锅具基体的形状，而在冲压时，为了保证散热和保护锅具基体，在锅具基体的表面涂抹油脂，进而为了保证在锅具基体的外表面沉积PVD涂层时良好的附着度，需进行脱脂处理，比如采用市售的除油剂；其中，锅具基体的制备材料可以为不锈钢，以确保锅具具有一定的硬度和耐腐蚀性。
另外，本发明提供的上述实施例中的锅具的表面处理工艺，还可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，在上述技术方案中，优选地，所述靶材包括：铜钛合金靶材。
在该实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成的PVD涂层使锅具的外观给用户带来良好的视觉体验，则在锅具基体的外表面沉积PVD涂层的靶材可以选用铜钛合金靶材，以使得到的PVD涂层呈现玫瑰金；进一步地，可以采用含铜纯度达到90％～92％的铜钛合金靶材，由于铜具有极优异的导热性，有利于锅具与食物间的热量传输。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，所述对所述锅具基体和所述靶材进行预处理的步骤，具体包括：抛光处理步骤，采用由具有预设重量比的乙醇和滑石粉配置的清洗剂对所述锅具基体和所述靶材进行抛光处理第一预设时间；超声清洗步骤，在第一预设温度下对经过抛光处理的所述锅具基体和所述靶材进行第二预设时间的超声清洗处理。
在该实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成稳定的PVD涂层，在沉积该PVD涂层之前对锅具基体和靶材的预处理是非常重要的，主要为清洁预处理，包括在分别在抛光机中的抛光处理步骤和在超声清洗机中的超声清洗步骤，具体地，在抛光处理步骤中，通过夹具固定锅具基体和靶材，将清洁布蘸取主要由乙醇和滑石粉按照预设重量比配置而成的清洗剂对位于转动的抛光机中的锅具基体和靶材进行抛光清洁处理第一预设时间，然后在第一预设温度下对经过抛光处理的固定在夹具上的锅具基体和靶材浸入超声清洗机进行超声清洗第二预设时间，其中，该第一预设温度为对锅具基体和靶材进行超声清洗的水的温度。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，所述预设重量比为：乙醇:滑石粉＝3:1；所述第一预设时间的取值范围为：2分钟～5分钟；所述第一预设温度的取值范围为：60℃～70℃；所述第二预设时间的取值范围为：5分钟～10分钟。
在该实施例中，设置对锅具基体和靶材进行抛光处理的清洁剂中的乙醇和滑石粉的预设重量比优选地为3:1、以及进行抛光处理的持续时间的优选取值范围为2分钟～5分钟，可以确保抛光清洗处理的良好的清洁效果；而设置对锅具基体和靶材进行超声清洗的水的第一预设温度的优选取值范围60℃～70℃、以及进行超声清洗的持续时间的优选取值范围为5分钟～10分钟；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的清洁效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，在所述锅具基体的外表面形成所述PVD涂层之后，还包括：将所述锅具基体冷却至第二预设温度。
在该实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成的PVD涂层的稳定性和美观性，进一步地在锅具基体的外表面采用物理气相沉积技术和靶材形成该PVD涂层后，可以将锅具基体在真空镀膜机中冷却至第二预设温度后再取出。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，所述第二预设温度的取值范围为：100℃～120℃。
在该实施例中，具体地可以将沉积有PVD涂层的锅具基体在真空镀膜机中冷却至100℃～120℃时，将其取出，以完成对锅具的外表面的处理，从而形成一层稳定的、美观的、具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的PVD涂层；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的稳定性效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，所述预设沉积参数包括：沉积气体压力、沉积气体气流量、沉积功率、沉积偏压和沉积时间；其中，所述沉积气体压力的取值范围为：6.0×10-3帕～1.0×10-2帕，所述沉积气体气流量的取值范围为：300sccm～500sccm；所述沉积功率的取值范围为：10kw～16kw；所述沉积偏压的取值范围为：-120V～-100V；所述沉积时间的取值范围为：20分钟～30分钟。
在该实施例中，为了在锅具基体的外表面通过物理气相沉积技术使用靶材形成一层稳定的、美观的、具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的PVD涂层所采用的预设沉积参数应至少包括沉积气体压力、沉积气体气流量、沉积功率、沉积偏压和沉积时间，而一般采用的沉积气体为氩气，即在真空条件下，使用具有6.0×10-3帕～1.0×10-2帕的压力、300sccm～500sccm(Standard-state cubic centimeter per minute，标况毫升每分)的气流量的沉积气体在10kw～16kw的功率、-120V～-100V的偏压(即负偏压)下溅射阴极靶材，使其沉积在锅具基体的外表面，沉积过程的工作时间优选地取为20分钟～30分钟；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的沉积效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，优选地，所述PVD涂层的膜厚取值范围为：1.5μm～3μm。
在该实施例中，设置在锅具基体的外表面沉积的PVD涂层的总厚度为1.5μm～3μm，即可以充分满足使锅具的外表面的具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的效果，而且还可以避免过厚导致锅具过于笨重或成本过高的情况发生。
本发明第二方面的实施例提供了一种锅具，采用如第一方面实施例中任一项所述的锅具的表面处理工艺进行表面处理。
本发明第三方面的实施例提供了一种烹饪器具，包括如第二方面实施例中所述的锅具。
在上述技术方案中，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅或其他烹饪器具。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明的实施例的锅具的表面处理工艺的流程示意图；
图2示出了本发明的实施例的对锅具基体和靶材进行预处理的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1和图2对本发明的具体实施例的锅具的表面处理工艺进行具体说明。
如图1所示，根据本发明的实施例的锅具的表面处理工艺，具体包括以下流程步骤：
步骤S10，制备锅具基体。
在该步骤中，制备锅具基体的步骤包括冲压步骤和脱脂步骤，即首先冲压出锅具基体的形状，而在冲压时，为了保证散热和保护锅具基体，在锅具基体的表面涂抹油脂，进而为了保证在锅具基体的外表面沉积PVD涂层时良好的附着度，需进行脱脂处理，比如采用市售的除油剂；其中，锅具基体的制备材料可以为不锈钢，以确保锅具具有一定的硬度和耐腐蚀性。
步骤S12，对所述锅具基体和靶材进行预处理。
进一步地，如图2所示，该步骤进一步地包括如下流程：
步骤S20，抛光处理步骤，采用由具有预设重量比的乙醇和滑石粉配置的清洗剂对所述锅具基体和所述靶材进行抛光处理第一预设时间。
步骤S22，超声清洗步骤，在第一预设温度下对经过抛光处理的所述锅具基体和所述靶材进行第二预设时间的超声清洗处理。
在该实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成稳定的PVD涂层，在沉积该PVD涂层之前对锅具基体和靶材的预处理是非常重要的，主要为清洁预处理，包括在分别在抛光机中的抛光处理步骤和在超声清洗机中的超声清洗步骤，具体地，在抛光处理步骤中，通过夹具固定锅具基体和靶材，将清洁布蘸取主要由乙醇和滑石粉按照预设重量比配置而成的清洗剂对位于转动的抛光机中的锅具基体和靶材进行抛光清洁处理第一预设时间，然后在第一预设温度下对经过抛光处理的固定在夹具上的锅具基体和靶材浸入超声清洗机进行超声清洗第二预设时间，其中，该第一预设温度为对锅具基体和靶材进行超声清洗的水的温度。
进一步地，所述预设重量比为：乙醇:滑石粉＝3:1；所述第一预设时间的取值范围为：2分钟～5分钟；所述第一预设温度的取值范围为：60℃～70℃；所述第二预设时间的取值范围为：5分钟～10分钟。
在该实施例中，设置对锅具基体和靶材进行抛光处理的清洁剂中的乙醇和滑石粉的预设重量比优选地为3:1、以及进行抛光处理的持续时间的优选取值范围为2分钟～5分钟，可以确保抛光清洗处理的良好的清洁效果；而设置对锅具基体和靶材进行超声清洗的水的第一预设温度的优选取值范围60℃～70℃、以及进行超声清洗的持续时间的优选取值范围为5分钟～10分钟；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的清洁效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
步骤S14，按照预设沉积参数采用所述靶材在所述锅具基体的外表面沉积一层PVD涂层。
在该步骤中，所述预设沉积参数包括：沉积气体压力、沉积气体气流量、沉积功率、沉积偏压和沉积时间；其中，所述沉积气体压力的取值范围为：6.0×10-3帕～1.0×10-2帕，所述沉积气体气流量的取值范围为：300sccm～500sccm；所述沉积功率的取值范围为：10kw～16kw；所述沉积偏压的取值范围为：-120V～-100V；所述沉积时间的取值范围为：20分钟～30分钟。
在该实施例中，为了在锅具基体的外表面通过物理气相沉积技术使用靶材形成一层稳定的、美观的、具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的PVD涂层所采用的预设沉积参数应至少包括沉积气体压力、沉积气体气流量、沉积功率、沉积偏压和沉积时间，而一般采用的沉积气体为氩气，即在真空条件下，使用具有6.0×10-3帕～1.0×10-2帕的压力、300sccm～500sccm(Standard-state cubic centimeter per minute，标况毫升每分)的气流量的沉积气体在10kw～16kw的功率、-120V～-100V的偏压(即负偏压)下溅射阴极靶材，使其沉积在锅具基体的外表面，沉积过程的工作时间优选地取为20分钟～30分钟；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的沉积效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
进一步地，所述PVD涂层的膜厚取值范围为：1.5μm～3μm。
在该实施例中，设置在锅具基体的外表面沉积的PVD涂层的总厚度为1.5μm～3μm，即可以充分满足使锅具的外表面的具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的效果，而且还可以避免过厚导致锅具过于笨重或成本过高的情况发生。
进一步地，在本发明的一个具体实施例中，沉积参数与PVD涂层的膜厚的对应关系如下表所示：
气压(Pa) 功率(kw) Ar气流量(sccm) 偏压(v) 沉积时间(min) 膜厚(μm)
1.0×10-2 10 300 -100 20 1.5
2.0×10-3 12 400 -150 25 2
4.0×10-3 14 450 -170 27 2.5
6.0×10-3 16 500 -200 30 3
如上表所示，采用不同的沉积参数可以得到不同厚度的PVD涂层，具体可以根据实际需求选取沉积参数。
综上，根据本发明的锅具的表面处理工艺，在对制备的锅具基体和所采用的靶材进行预处理后，按照设定的沉积参数使用该靶材在锅具基体的外表面沉积一层PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)涂层，即采用制备高硬度膜层的物理气相沉积技术，在真空镀膜机中，真空加热靶材使之蒸发或升华从而在锅具基体的外表面形成一层硬度高、耐磨性和耐腐蚀性能良好的PVD涂层，具体地，该PVD涂层非常细腻、摩擦系数小且易于清洁，从而不仅美化了锅具的外观，也可以有效地延长产品的使用寿命。
进一步地，所述靶材包括：铜钛合金靶材。
在上述任一实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成的PVD涂层使锅具的外观给用户带来良好的视觉体验，则在锅具基体的外表面沉积PVD涂层的靶材可以选用铜钛合金靶材，以使得到的PVD涂层呈现玫瑰金；进一步地，可以采用含铜纯度达到90％～92％的铜钛合金靶材，由于铜具有极优异的导热性，有利于锅具与食物间的热量传输。
进一步地，在上述步骤S10～S14之后，在所述锅具基体的外表面形成所述PVD涂层之后，还包括：将所述锅具基体冷却至第二预设温度。
在该实施例中，为了确保在锅具基体的外表面形成的PVD涂层的稳定性和美观性，进一步地在锅具基体的外表面采用物理气相沉积技术和靶材形成该PVD涂层后，可以将锅具基体在真空镀膜机中冷却至第二预设温度后再取出。
进一步地，在上述实施例中，所述第二预设温度的取值范围为：100℃～120℃。
在该实施例中，具体地可以将沉积有PVD涂层的锅具基体在真空镀膜机中冷却至100℃～120℃时，将其取出，以完成对锅具的外表面的处理，从而形成一层稳定的、美观的、具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性的PVD涂层；当然，本领域技术人员应当理解，上述预设值的取值范围在达到更好的稳定性效果的基础上，可以进行适当的调整，具体根据实际情况而定。
作为本发明的实施例的锅具，可以采用上述任一实施例中所述的锅具的表面处理工艺进行表面处理，以美化锅具的外表面，得到具有良好的硬度、耐磨性及耐腐蚀性的玫瑰金膜，提高锅具的外表面的美观度。
作为本发明的实施例的烹饪器具，包括如上实施例所述的锅具，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅或其他烹饪器具。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过采用物理气相沉积技术使用铜钛合金在锅具基体的外表面沉积一层呈玫瑰金色的PVD涂层，以提高锅具的外表面的美观度，并具有良好的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，以延长产品的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锅具的表面处理工艺，其特征在于，包括：
制备锅具基体；
对所述锅具基体和靶材进行预处理；
按照预设沉积参数采用所述靶材在所述锅具基体的外表面沉积一层PVD涂层。
2.根据权利要求1所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，所述靶材包括：铜钛合金靶材。
3.根据权利要求1所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，所述对所述锅具基体和所述靶材进行预处理的步骤，具体包括：
抛光处理步骤，采用由具有预设重量比的乙醇和滑石粉配置的清洗剂对所述锅具基体和所述靶材进行抛光处理第一预设时间；
超声清洗步骤，在第一预设温度下对经过抛光处理的所述锅具基体和所述靶材进行第二预设时间的超声清洗处理。
4.根据权利要求3所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，
所述预设重量比为：乙醇:滑石粉＝3:1；
所述第一预设时间的取值范围为：2分钟～5分钟；
所述第一预设温度的取值范围为：60℃～70℃；
所述第二预设时间的取值范围为：5分钟～10分钟。
5.根据权利要求1所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，在所述锅具基体的外表面形成所述PVD涂层之后，还包括：
将所述锅具基体冷却至第二预设温度。
6.根据权利要求5所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，
所述第二预设温度的取值范围为：100℃～120℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，所述预设沉积参数包括：沉积气体压力、沉积气体气流量、沉积功率、沉积偏压和沉积时间；
其中，所述沉积气体压力的取值范围为：6.0×10-3帕～1.0×10-2帕，所述沉积气体气流量的取值范围为：300sccm～500sccm；所述沉积功率的取值范围为：10kw～16kw；所述沉积偏压的取值范围为：-120V～-100V；所述沉积时间的取值范围为：20分钟～30分钟。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的锅具的表面处理工艺，其特征在于，所述PVD涂层的膜厚取值范围为：1.5μm～3μm。
9.一种锅具，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的锅具的表面处理工艺进行表面处理。
10.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求9所述的锅具。
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