CN108326294B - 锅具及其制备方法和烹饪器具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锅具及其制备方法和烹饪器具，锅具的制备方法包括：步骤S10：将粉末状的原料混合，并使之微纳米化，形成微纳米级的混合粉末；步骤S20：将微纳米级的混合粉末放入模具中成型，得到锅具的坯体；步骤S30：将坯体置于炉子中烧结固化，得到锅具；其中，原料包括陶瓷粉末和金属颗粒。本发明提供的锅具的制备方法，通过在传统的陶瓷锅具中加入金属颗粒，使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命，有利于产品的市场推广；且由于金属颗粒具有优异的导热性，因而使得陶瓷锅具的传热效率大大增强。

Description

锅具及其制备方法和烹饪器具
技术领域
本发明涉及烹饪器具技术领域，具体而言，涉及一种锅具的制备方法、一种采用该制备方法制成的锅具及一种包含该锅具的烹饪器具。
背景技术
目前，家电市场上推出的高端电饭煲中，已有使用陶瓷材质作为内胆的产品，陶瓷材质不同于普通铝合金、不锈钢等材料，它具有远红外加热效果，且健康环保，适合用作炊具，可直接与食物接触。但是，陶瓷材质的内胆脆性太大，容易磕坏、摔碎，并且陶瓷的导热能力较差，且不能进行电磁感应加热，这些缺陷成为消费者的最大痛点，不利于其市场推广。
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制备方法。
本发明的另一个目的在于提供一种采用上述锅具的制备方法制备出的锅具。
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。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种锅具的制备方法，包括：步骤S10：将粉末状的原料混合，并使之微纳米化，形成微纳米级的混合粉末；步骤S20：将所述微纳米级的混合粉末放入模具中成型，得到所述锅具的坯体；步骤S30：将所述坯体置于炉子中烧结固化，得到所述锅具；其中，所述原料包括陶瓷粉末和金属颗粒。
本发明第一方面的实施例提供的锅具的制备方法，通过在传统的陶瓷锅具中加入金属颗粒，使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命；且由于金属颗粒具有优异的导热性，因而使得陶瓷锅具的传热效率大大增强。
具体地，原料包括陶瓷粉末和金属颗粒，制备时，先将金属颗粒与陶瓷粉末均匀混合，即在传统的陶瓷锅具的原料中，增加了金属颗粒；然后对原料进行微纳米化处理，使金属颗粒和陶瓷粉末的粒度达到微纳米级别；接着把微纳米级的混合粉末放入模具成型，得到锅具的坯体；再将坯体放入炉子中烧结，使坯体固化，得到增韧后的陶瓷锅具。由于在陶瓷粉末中加入了金属颗粒并进行了微纳米化处理，故而后期的烧结过程中，微纳米的金属颗粒会抑制陶瓷晶粒的长大，使晶粒细化，从而提高锅具的强度与塑韧性，且金属颗粒作为第二相粒子，嵌入在陶瓷粒子周围，起到了阻碍裂纹扩展的作用；经检测，本申请制备出的陶瓷锅具，相较于传统的陶瓷锅具，其断裂强度、断裂韧性提高了2-4倍，同时硬度、弹性模量和抗疲劳破坏性能也得到了提高，从而有效地解决了现有技术中陶瓷锅脆性大容易磕坏、摔碎的问题，显著地延长了陶瓷锅具的使用寿命。
另外，本发明提供的上述实施例中的锅具的制备方法还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，所述陶瓷粉末包括Al2O3和SiO2，所述金属颗粒包括Ni和/或Cu。
陶瓷粉末包括Al2O3和SiO2，Al2O3和SiO2作为陶瓷锅具的主要成分，能够有效提高锅具的硬度和耐磨性能；同时不会释放出对人体有害的物质，健康环保；且取材容易。
金属颗粒包括Cu和/或Ni，Cu颗粒和/或Ni颗粒与Al2O3粒子和SiO2粒子的复合效果较好，能够有效地抑制陶瓷晶粒的长大，起到晶粒细化和阻碍裂纹扩展的作用。
可以理解的是，该技术方案中，原料不仅包括Al2O3、SiO2和金属颗粒，还包括其他助剂，如颜料、粘结剂等成分。
在上述任一技术方案中，所述金属颗粒在所述原料中所占的质量含量为8％-15％。
本公司的技术人员通过多次试验和分析发现，金属颗粒在原料中所占的质量含量，对锅具的最终性能起着重要的影响，因而选择合适的金属颗粒的含量非常重要。比如：如果金属颗粒的含量过少，则起到的增韧效果微乎其微，甚至可以忽略不计；如果金属颗粒的含量过高，则会严重改变锅具的微观结构，与本申请的设计初衷背道而驰。为此，本公司的技术人员在付出了大量的创造性劳动后得出，当金属颗粒在原料中所占的质量含量为8-15％时，得到的锅具既保留了原有的陶瓷锅具的各项优良性能，又提高了陶瓷锅具的塑韧性，具有较好的增韧效果。
更优选地，当添加的金属颗粒为Ni颗粒时，其含量范围在8-15％；当添加的金属颗粒为Cu颗粒时，其含量范围在8-13％；当然，也可以同时添加金属Ni颗粒和金属Cu颗粒，且再对其含量范围进行相应调整。
当然，如果把颜料、粘结剂等助剂归入陶瓷粉末时，则金属颗粒和陶瓷粉末的质量比为(8-15)：(85-92)。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S10中，采用球磨处理的方式使所述粉末状的原料微纳米化。
球磨处理工艺成熟，适应性比较强，对于各种物料都可以适应；还可以连续性地进行生产，并且生产能力大，可满足现代大规模工业的生产需求；而且粉碎效果好，粉碎比大且易于调整产品的细度，符合生产需要；此外，密封性比较好，可以防止粉尘飞扬，减少不必要的浪费和对环境的影响；且运转可靠，操作简单安全。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S10中，采用陶瓷球对所述原料进行球磨处理，其中，球料比为1：(1-1.2)，球磨时间为8h-10h，球磨处理后，再对所述原料进行机械混合，得到微纳米化的所述混合粉末。
采用陶瓷球对原料进行球磨处理，能够避免其他杂质混入原料中，从而保证了原料的纯度；球料比是指球磨机内研磨体和物料量之比，说明在一定研磨体装载量下粉磨过程中磨内存料量的大小，它是影响球磨机产量的重要参数之一，比如：球料比过小，物料的流速慢，粉碎能力不足，因此选择合适的球磨时间非常重要；球磨时间则直接影响着物料最终的粉磨效果及球磨过程中的能耗，如果球磨时间过短，则物料粉磨不充分，得到的物料较粗，如果球磨时间过长，则可能导致物料过分细化，与需要不符，或者在物料充分细化后使机器白白浪费能耗(因为物料细化到一定程度后即不再细化)，因而选择合适的球磨时间也非常重要；球磨处理后，再对原料进行机械混合，能够使原料中的各组分混合地更加均匀，便于后续过程中的坯体成型和坯体烧结，减少裂纹等缺陷的产生。
当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，故而球磨处理的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S20中，将所述微纳米级的混合粉末放入模型中成型之前，先对所述微纳米级的混合粉末进行烘干处理。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S20中，烘干温度为120℃-150℃，烘干时间为6h-8h。
在坯体成型之前，先对微纳米级的混合粉末进行烘干处理，能够防止粉末团聚，使混合粉末更加均匀，从而使后续过程中成型出的坯体的结构更加均匀，减少了裂纹等缺陷的产生，进而使烧结后得到的锅具中，金属颗粒均匀地弥散分布，起到有效的增韧作用。
烘干温度和烘干时间则决定了烘干处理的效果和进程，影响着产品的质量和生产周期，比如：烘干温度过低，则导致烘干时间过长；烘干温度过高，则可能会影响原料的性质，进而影响产品的质量；烘干时间过短，则可能烘干不充分；烘干时间过长，则导致产品的生产周期过长；因而选择合适的烘干温度和烘干时间也非常重要。
当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，所含的水分也不尽相同，故而烘干处理的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S20中，将所述微纳米级的混合粉末放入模具中干压成型，得到所述锅具的坯体。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S20中，干压成型的压力为50kN-60kN，得到的所述坯体的厚度为4mm-5mm。
干压成型相较于湿法成型，具有生产效率高、人工少、废品率低、生产周期短、制品密度大、强度高等优点，适于大批量工艺化生产。具体地，在成型的过程中，将混合好的原料粉末加入适量的石蜡、聚乙烯醇等粘结剂，置于模具中，施加合适的压力，使原料粉末结合在一起，形成致密坯体。
而干压成型的压力则直接影响着坯体的质量，一般来说，压力越大，坯体密度越大，但是如果压力过大，则可能浪费能耗和模具。当然，坯体的质量不只与成型压力有关，也与加压方式、加压速度、保压时间、卸压速度等参数有关，具体生产过程中可根据需要合理调整和设置，以成型出质量优良的坯体。
设置坯体的厚度不小于4mm，能够避免坯体过薄导致制成的锅具过薄而强度过低或易损坏的情况发生；设置坯体的厚度不大于5mm，能够避免锅体过厚导致加热速度过慢或生产周期过长的情况发生。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S30中，采用压力烧结的方式，使所述坯体烧结固化。
压力烧结，即在烧结的过程中加压，这样能够进一步促进金属颗粒与陶瓷离子的致密化，使其形成紧密结实的陶瓷锅具，从而进一步提高锅具的强度、硬度等综合性能。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S30中，压力烧结的参数为：先在120℃-150℃的温度下，保温10min-15min；然后升温至800℃-900℃，保温10min-15min；然后升温至1200℃-1300℃，加压，压力为8MPa-11.5MPa；然后升温至1300℃-1600℃，保温60min-90min；随后在保护气氛中随炉冷却。
该技术方案采用阶段性烧结控温的方式，对锅具进行高温压力烧结，有效保证了烧结的质量，进而保证了制得的锅具的质量。具体来说，烧结工艺一般分为低温预烧阶段、中温升温烧结阶段和高温保温完成烧结阶段：低温预烧阶段主要发生金属的回复、吸附气体和水分的挥发、压坯内成形剂的分解和排除等；中温升温烧结阶段开始出现再结晶，在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时表面的氧化物被还原，颗粒界面形成烧结颈；高温保温完成烧结阶段，此阶段中的扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加；而在合适的阶段加压，才能对陶瓷粒子和金属颗粒的致密化起到有效的促进作用，对产品最终的质量起到可观的贡献。
因此，每个阶段发生的物理变化或化学变化过程不尽相同，因此设置合理的温度和保温时间非常重要，只有每个阶段应发生的物理变化或化学变化充分完成，才能保证最终制得的产品致密且缺陷少，具有较好的质量。当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，故而压力烧结的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
优选地，当添加的金属颗粒为Ni颗粒时，其烧结工艺曲线为：先在120℃-150℃的温度下，保温10min-15min；然后升温至800℃-900℃，保温10min-15min；然后升温至1200℃-1250℃，加压，压力为8MPa-10MPa；然后升温至1300℃-1500℃，保温60min-90min；随后在保护气氛中随炉冷却。
当添加的金属颗粒为Cu颗粒时，其烧结工艺曲线为：先在120℃-150℃的温度下，保温10min-15min；然后升温至800℃-900℃，保温10min-15min；然后升温至1250℃-1300℃，加压，压力为10MPa-11.5MPa；然后升温至1500℃-1600℃，保温60min-80min；随后在保护气氛中随炉冷却。
在上述任一技术方案中，所述保护气氛为氩气或氮气。
氩气或氮气均为优异的保护气体，能够起到有效的保护作用，且取材容易。
优选地，当添加的金属颗粒为Ni颗粒时，在Ar气氛中随炉冷却；当添加的金属颗粒是Cu颗粒时，在N2气氛中随炉冷却。
在上述任一技术方案中，在所述步骤S30之后，所述锅具的制备方法还包括：步骤S40：在所述锅具的外表面上制备导磁层。
导磁层具有优异的导磁性，使得陶瓷锅具可用于电磁炉、IH电饭煲、IH电压力锅等电磁加热领域，大大地拓展了产品的应用领域；且由于陶瓷锅具内部弥散分布有金属颗粒，金属颗粒能够与导磁层产生联动作用，在电磁感应加热时产生热量，从而进一步提高了锅具的电磁加热功率和传热效率。具体地，可以仅在锅具的底部制备导磁层，也可以在锅具的整个外表面上均制备导磁层。
在上述任一技术方案中，所述导磁层的厚度为100μm-500μm。
设置导磁层的厚度不小于100mm，能够避免导磁层过薄导致电磁加热不均的情况发生；设置导磁层的厚度不大于500mm，能够避免导磁层过厚导致锅具过于笨重或成本较高的情况发生。
在上述任一技术方案中，所述导磁层包括银涂层、铜涂层或镍涂层。
导磁层包括银涂层、铜涂层或镍涂层，Ag、Cu和Ni均具有优异的导磁性，能够使锅具快速产生热量；且具有较好的导热性，与锅具内部的金属颗粒之间的联动作用非常好，使得锅具IH加热的功率更大，导热性能更好；具体制备时可采用喷涂工艺将Ag、Cu或Ni喷涂到锅具的外表面上，值得上述金属导磁层。
当然，本领域的技术人员应当理解，导磁层不局限于上述银涂层、铜涂层或镍涂层，也可以为其他导磁材料，只要能够使锅具实现电磁加热，即可实现本发明的目的，因此均应在本发明的保护范围内。
本发明第二方面的实施例提供了一种锅具，由上述第一方面实施例中任一项所述的锅具的制备方法制成。
本发明第二方面的实施例提供的锅具，因采用上述第一方面实施例中任一项的锅具的制备方法制成，因而使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命。
在上述技术方案中，所述锅具为内锅。
锅具作为内锅时，可用于电饭煲、电压力锅等烹饪器具。
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所述的锅具。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，其内锅为如第二方面实施例所述的锅具，因而具有上述实施例中任一项所具有的一切有益效果，在此不再赘述。
在上述技术方案中，所述烹饪器具为电饭煲或电压力锅。
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是本发明一些实施例所述的锅具的制备方法的流程示意图；
图2是本发明另一些实施例所述的锅具的制备方法的流程示意图。
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描述根据本发明一些实施例所述的锅具及其制备方法和烹饪器具。
如图1所示，本发明第一方面的实施例提供的锅具的制备方法，包括：
步骤S10：将粉末状的原料混合，并使之微纳米化，形成微纳米级的混合粉末，其中，原料包括陶瓷粉末和金属颗粒；
步骤S20：将微纳米级的混合粉末放入模具中成型，得到锅具的坯体；
步骤S30：将坯体置于炉子中烧结固化，得到锅具。
本发明第一方面的实施例提供的锅具的制备方法，通过在传统的陶瓷锅具中加入金属颗粒，使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命；且由于金属颗粒具有优异的导热性，因而使得陶瓷锅具的传热效率大大增强。
具体地，原料包括陶瓷粉末和金属颗粒，制备时，先将金属颗粒与陶瓷粉末均匀混合，即在传统的陶瓷锅具的原料中，增加了金属颗粒；然后对原料进行微纳米化处理，使金属颗粒和陶瓷粉末的粒度达到微纳米级别；接着把微纳米级的混合粉末放入模具成型，得到锅具的坯体；再将坯体放入炉子中烧结，使坯体固化，得到增韧后的陶瓷锅具。由于在陶瓷粉末中加入了金属颗粒并进行了微纳米化处理，故而后期的烧结过程中，微纳米的金属颗粒会抑制陶瓷晶粒的长大，使晶粒细化，从而提高锅具的强度与塑韧性，且金属颗粒作为第二相粒子，嵌入在陶瓷粒子周围，起到了阻碍裂纹扩展的作用；经检测，本申请制备出的陶瓷锅具，相较于传统的陶瓷锅具，其断裂强度、断裂韧性提高了2-4倍，同时硬度、弹性模量和抗疲劳破坏性能也得到了提高，从而有效地解决了现有技术中陶瓷锅脆性大容易磕坏、摔碎的问题，显著地延长了陶瓷锅具的使用寿命。
在本发明的一些实施例中，陶瓷粉末包括Al2O3和SiO2，金属颗粒包括Ni和/或Cu。
优选地，金属颗粒在原料中所占的质量含量为8％-15％。
上述实施例中，陶瓷粉末包括Al2O3和SiO2，Al2O3和SiO2作为陶瓷锅具的主要成分，能够有效提高锅具的硬度和耐磨性能；同时不会释放出对人体有害的物质，健康环保；且取材容易。
金属颗粒包括Cu和/或Ni，Cu颗粒和/或Ni颗粒与Al2O3粒子和SiO2粒子的复合效果较好，能够有效地抑制陶瓷晶粒的长大，起到晶粒细化和阻碍裂纹扩展的作用。
可以理解的是，该技术方案中，原料不仅包括Al2O3、SiO2和金属颗粒，还包括其他助剂，如颜料、粘结剂等成分。
本公司的技术人员通过多次试验和分析发现，金属颗粒在原料中所占的质量含量，对锅具的最终性能起着重要的影响，因而选择合适的金属颗粒的含量非常重要。比如：如果金属颗粒的含量过少，则起到的增韧效果微乎其微，甚至可以忽略不计；如果金属颗粒的含量过高，则会严重改变锅具的微观结构，与本申请的设计初衷背道而驰。为此，本公司的技术人员在付出了大量的创造性劳动后得出，当金属颗粒在原料中所占的质量含量为8-15％(如8％、10％、12％、15％等)时，得到的锅具既保留了原有的陶瓷锅具的各项优良性能，又提高了陶瓷锅具的塑韧性，具有较好的增韧效果。
当然，如果把颜料、粘结剂等助剂归入陶瓷粉末，则金属颗粒和陶瓷粉末的质量比为(8-15)：(85-92)。
在本发明的一些实施例中，在步骤S10中，采用球磨处理的方式使粉末状的原料微纳米化。
优选地，在步骤S10中，采用陶瓷球对原料进行球磨处理，其中，球料比为1：(1-1.2)，如：1:1、1:1.1、1:1.2等，球磨时间为8h-10h(如8h、9h、10h等)，球磨处理后，再对原料进行机械混合，得到微纳米化的混合粉末。
上述实施例中，球磨处理工艺成熟，适应性比较强，对于各种物料都可以适应；还可以连续性地进行生产，并且生产能力大，可满足现代大规模工业的生产需求；而且粉碎效果好，粉碎比大且易于调整产品的细度，符合生产需要；此外，密封性比较好，可以防止粉尘飞扬，减少不必要的浪费和对环境的影响；且运转可靠，操作简单安全。
采用陶瓷球对原料进行球磨处理，能够避免其他杂质混入原料中，从而保证了原料的纯度；球料比是指球磨机内研磨体和物料量之比，说明在一定研磨体装载量下粉磨过程中磨内存料量的大小，它是影响球磨机产量的重要参数之一，比如：球料比过小，物料的流速慢，粉碎能力不足，因此选择合适的球磨时间非常重要；球磨时间则直接影响着物料最终的粉磨效果及球磨过程中的能耗，如果球磨时间过短，则物料粉磨不充分，得到的物料较粗，如果球磨时间过长，则可能导致物料过分细化，与需要不符，或者在物料充分细化后使机器白白浪费能耗(因为物料细化到一定程度后即不再细化)，因而选择合适的球磨时间也非常重要；球磨处理后，再对原料进行机械混合，能够使原料中的各组分混合地更加均匀，便于后续过程中的坯体成型和坯体烧结，减少裂纹等缺陷的产生。
当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，故而球磨处理的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
在本发明的一些实施例中，在步骤S20中，将微纳米级的混合粉末放入模型中成型之前，先对微纳米级的混合粉末进行烘干处理。
优选地，在步骤S20中，烘干温度为120℃-150℃(如120℃、130℃、140℃、150℃等)，烘干时间为6h-8h(如6h、7h、8h等)。
上述实施例中，在坯体成型之前，先对微纳米级的混合粉末进行烘干处理，能够防止粉末团聚，使混合粉末更加均匀，从而使后续过程中成型出的坯体的结构更加均匀，减少了裂纹等缺陷的产生，进而使烧结后得到的锅具中，金属颗粒均匀地弥散分布，起到有效的增韧作用。
烘干温度和烘干时间则决定了烘干处理的效果和进程，影响着产品的质量和生产周期，比如：烘干温度过低，则导致烘干时间过长；烘干温度过高，则可能会影响原料的性质，进而影响产品的质量；烘干时间过短，则可能烘干不充分；烘干时间过长，则导致产品的生产周期过长；因而选择合适的烘干温度和烘干时间也非常重要。
当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，所含的水分也不尽相同，故而烘干处理的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
在本发明的一些实施例中，在步骤S20中，将微纳米级的混合粉末放入模具中干压成型，得到锅具的坯体。
优选地，在步骤S20中，干压成型的压力为50kN-60kN(如50kN、55kN、60kN等)，得到的坯体的厚度为4mm-5mm(如4mm、4.5mm、5mm等)。
上述实施例中，干压成型相较于湿法成型，具有生产效率高、人工少、废品率低、生产周期短、制品密度大、强度高等优点，适于大批量工艺化生产。具体地，在成型的过程中，将混合好的原料粉末加入适量的石蜡、聚乙烯醇等粘结剂，置于模具中，施加合适的压力，使原料粉末结合在一起，形成致密坯体。
而干压成型的压力则直接影响着坯体的质量，一般来说，压力越大，坯体密度越大，但是如果压力过大，则可能浪费能耗和模具。当然，坯体的质量不只与成型压力有关，也与加压方式、加压速度、保压时间、卸压速度等参数有关，具体生产过程中可根据需要合理调整和设置，以成型出质量优良的坯体。
设置坯体的厚度不小于4mm，能够避免坯体过薄导致制成的锅具过薄而强度过低或易损坏的情况发生；设置坯体的厚度不大于5mm，能够避免锅体过厚导致加热速度过慢或生产周期过长的情况发生。
在本发明的一些实施例中，在步骤S30中，采用压力烧结的方式，使坯体烧结固化。
优选地，压力烧结的参数为：先在120℃-150℃(如120℃、130℃、140℃、150℃等)的温度下，保温10min-15min(如10min、12min、15min等)；然后升温至800℃-900℃(如800℃、850℃、900℃等)，保温10min-15min(如10min、12min、15min等)；然后升温至1200℃-1300℃(如1200℃、1250℃、1300℃等)，加压，压力为8MPa-11.5MPa(如8MPa、9MPa、10MPa、11.5MPa等)；然后升温至1300℃-1600℃(如1300℃、1450℃、1600℃等)，保温60min-90min(如60min、70min、80min、90min等)；随后在保护气氛中随炉冷却。
其中，保护气氛为氩气或氮气。
上述实施例中，压力烧结，即在烧结的过程中加压，这样能够进一步促进金属颗粒与陶瓷离子的致密化，使其形成紧密结实的陶瓷锅具，从而进一步提高锅具的强度、硬度等综合性能。
该技术方案采用阶段性烧结控温的方式，对锅具进行高温压力烧结，有效保证了烧结的质量，进而保证了制得的锅具的质量。具体来说，烧结工艺一般分为低温预烧阶段、中温升温烧结阶段和高温保温完成烧结阶段：低温预烧阶段主要发生金属的回复、吸附气体和水分的挥发、压坯内成形剂的分解和排除等；中温升温烧结阶段开始出现再结晶，在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时表面的氧化物被还原，颗粒界面形成烧结颈；高温保温完成烧结阶段，此阶段中的扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加；而在合适的阶段加压，才能对陶瓷粒子和金属颗粒的致密化起到有效的促进作用，对产品最终的质量起到可观的贡献。
因此，每个阶段发生的物理变化或化学变化过程不尽相同，因此设置合理的温度和保温时间非常重要，只有每个阶段应发生的物理变化或化学变化充分完成，才能保证最终制得的产品致密且缺陷少，具有较好的质量。当然，本领域的技术人员应当理解，不同的锅具，其原料不尽相同，故而压力烧结的参数不局限于上述具体值，在实际生产过程中可以根据需要进行调整。
氩气或氮气均为优异的保护气体，能够起到有效的保护作用，且取材容易。
在本发明的另一些实施例中，如图2所示，在步骤S30之后，锅具的制备方法还包括：步骤S40：在锅具的外表面制备导磁层。
优选地，导磁层的厚度为100μm-500μm(如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm等)。
可选地，导磁层包括银涂层、铜涂层或镍涂层。
上述实施例中，导磁层具有优异的导磁性，使得陶瓷锅具可用于电磁炉、IH电饭煲、IH电压力锅等电磁加热领域，大大地拓展了产品的应用领域；且由于陶瓷锅具内部弥散分布有金属颗粒，金属颗粒能够与导磁层产生联动作用，在电磁感应加热时产生热量，从而进一步提高了锅具的电磁加热功率和传热效率。具体地，可以仅在锅具的底部制备导磁层，也可以在锅具的整个外表面上均制备导磁层。
设置导磁层的厚度不小于100mm，能够避免导磁层过薄导致电磁加热不均的情况发生；设置导磁层的厚度不大于500mm，能够避免导磁层过厚导致锅具过于笨重或成本较高的情况发生。
导磁层包括银涂层、铜涂层或镍涂层，Ag、Cu和Ni均具有优异的导磁性，能够使锅具快速产生热量；且具有较好的导热性，与锅具内部的金属颗粒之间的联动作用非常好，使得锅具IH加热的功率更大，导热性能更好；具体制备时可采用喷涂工艺将Ag、Cu或Ni喷涂到锅具的外表面上，值得上述金属导磁层。
当然，本领域的技术人员应当理解，导磁层不局限于上述银涂层、铜涂层或镍涂层，也可以为其他导磁材料，只要能够使锅具实现电磁加热，即可实现本发明的目的，因此均应在本发明的保护范围内。
下面结合一些具体实施例来详细描述本申请提供的锅具的制备方法。
实施例一
将Al2O3、SiO2粉末与含量为8％的金属Ni颗粒混合；
采用球磨机将粉末进行研磨并混合均匀，其中，采用陶瓷球进行球磨处理，球料比为1:1，球磨时间为8h，使粉末均形成微纳米级；
采用机械混合的方式使金属粉末与陶瓷粉末分散均匀；
然后放入烘干炉中烘干，防止粉末团聚，其中，烘干炉温度为120℃，烘干时间为8h；
将混合好的粉末加入粘结剂等进行干压成型，成型压力为50kN，成型的锅具坯体的厚度为4mm；
对成型好的锅具坯体进行高温压力烧结，采用阶段性烧结控温方式，120℃保温13min——800℃保温13min——1200℃加压(压力为8MPa)——1300℃保温90min——在Ar气氛中随炉冷却；
烧结完成后在锅具底部进行导磁层喷涂，导磁层为Ag涂层，厚度为100μm；
完成。
实施例二
将Al2O3、SiO2粉末与含量为15％的金属Ni颗粒混合；
采用球磨机将粉末进行研磨并混合均匀，其中，采用陶瓷球进行球磨处理，球料比为1:1，球磨时间为9h，使粉末均形成微纳米级；
采用机械混合的方式使金属粉末与陶瓷粉末分散均匀；
然后放入烘干炉中烘干，防止粉末团聚，其中，烘干炉温度为130℃，烘干时间为7h；
将混合好的粉末加入粘结剂等进行干压成型，成型压力为55kN，成型的锅具坯体的厚度为4.5mm；
对成型好的锅具坯体进行高温压力烧结，采用阶段性烧结控温方式，130℃保温15min——900℃保温15min——1250℃加压(压力为9MPa)——1400℃保温60min——在Ar气氛中随炉冷却；
烧结完成后在锅具底部进行导磁层喷涂，导磁层为Ag涂层，厚度为200μm；
完成。
实施例三
将Al2O3、SiO2粉末与含量为8％的金属Cu颗粒混合；
采用球磨机将粉末进行研磨并混合均匀，其中，采用陶瓷球进行球磨处理，球料比为1:1.2，球磨时间为9h，使粉末均形成微纳米级；
采用机械混合的方式使金属粉末与陶瓷粉末分散均匀；
然后放入烘干炉中烘干，防止粉末团聚，其中，烘干炉温度为130℃，烘干时间为7h；
将混合好的粉末加入粘结剂等进行干压成型，成型压力为55kN，成型的锅具坯体的厚度为4.5mm；
对成型好的锅具坯体进行高温压力烧结，采用阶段性烧结控温方式，120℃保温15min——800℃保温10min——1250℃加压(压力为10MPa)——1500℃保温80min——在N2气氛中随炉冷却；
烧结完成后在锅具底部进行导磁层喷涂，导磁层为Ni涂层，厚度为200μm；
完成。
实施例四
将Al2O3、SiO2粉末与含量为13％的金属Cu颗粒混合；
采用球磨机将粉末进行研磨并混合均匀，其中，采用陶瓷球进行球磨处理，球料比为1:1.2，球磨时间为10h，使粉末均形成微纳米级；
采用机械混合的方式使金属粉末与陶瓷粉末分散均匀；
然后放入烘干炉中烘干，防止粉末团聚，其中，烘干炉温度为150℃，烘干时间为6h；
将混合好的粉末加入粘结剂等进行干压成型，成型压力为60kN，成型的锅具坯体的厚度为5mm；
对成型好的锅具坯体进行高温压力烧结，采用阶段性烧结控温方式，150℃保温10min——900℃保温10min——1300℃加压(压力为11.5MPa)——1600℃保温60min——在N2气氛中随炉冷却；
烧结完成后在锅具底部进行导磁层喷涂，导磁层为Ni涂层，厚度为500μm；
完成。
经检测，上述四个具体实施例制得的陶瓷锅具与传统的未添加金属颗粒的陶瓷锅具的性能对比结果如下：
断裂韧性由3-3.2MPa/m2提高到4-4.5MPa/m2，传热效率(即25℃时的传热系数)由30-32W/(m·℃)提高到38-40W/(m·℃)，在电磁炉输入功率为2100W的情况下，加热输出功率由800-900W提高到1000-1200W。
由此可知，本申请提供的锅具的制备方法，显著提高了陶瓷锅具的韧性和传热效率，并提高了陶瓷锅具在IH加热时的输出功率。
本发明第二方面的实施例提供的锅具，由上述第一方面实施例中任一项的锅具的制备方法制成。
本发明第二方面的实施例提供的锅具，因采用上述第一方面实施例中任一项的锅具的制备方法制成，因而使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命。
在上述实施例中，锅具为内锅。
锅具作为内锅时，可用于电饭煲、电压力锅等烹饪器具。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，包括如第二方面实施例的锅具。
本发明第三方面的实施例提供的烹饪器具，其内锅为如第二方面实施例的锅具，因而具有上述实施例中任一项所具有的一切有益效果，在此不再赘述。
在上述实施例中，所述烹饪器具为电饭煲或电压力锅。
综上所述，本发明提供的锅具的制备方法，通过在传统的陶瓷锅具中加入金属颗粒，使得陶瓷锅具的断裂韧性得到了有效增强，解决了现有技术中陶瓷锅容易磕坏、摔碎的问题，从而延长了陶瓷锅具的使用寿命；且由于金属颗粒具有优异的导热性，因而使得陶瓷锅具的传热效率大大增强。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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 (14)

1.一种锅具的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S10：将粉末状的原料混合，并使之微纳米化，形成微纳米级的混合粉末；
步骤S20：将所述微纳米级的混合粉末放入模具中成型，得到所述锅具的坯体；
步骤S30：将所述坯体置于炉子中烧结固化，得到所述锅具；
其中，所述原料包括陶瓷粉末和金属颗粒；
所述陶瓷粉末包括Al2O3和SiO2，所述金属颗粒包括Ni和/或Cu；
所述金属颗粒在所述原料中所占的质量含量为8％-15％；
在所述步骤S10中，采用球磨处理的方式使所述粉末状的原料微纳米化。
2.根据权利要求1所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S10中，采用陶瓷球对所述原料进行球磨处理，其中，球料比为1：(1-1.2)，球磨时间为8h-10h，球磨处理后，再对所述原料进行机械混合，得到微纳米化的所述混合粉末。
3.根据权利要求1所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，将所述微纳米级的混合粉末放入模型中成型之前，先对所述微纳米级的混合粉末进行烘干处理。
4.根据权利要求3所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，烘干温度为120℃-150℃，烘干时间为6h-8h。
5.根据权利要求1所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，将所述微纳米级的混合粉末放入模具中干压成型，得到所述锅具的坯体。
6.根据权利要求5所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S20中，干压成型的压力为50kN-60kN，得到的所述坯体的厚度为4mm-5mm。
7.根据权利要求1所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S30中，采用压力烧结的方式，使所述坯体烧结固化。
8.根据权利要求7所述的锅具的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S30中，压力烧结的参数为：先在120℃-150℃的温度下，保温10min-15min；然后升温至800℃-900℃，保温10min-15min；然后升温至1200℃-1300℃，加压，压力为8MPa-11.5MPa；然后升温至1300℃-1600℃，保温60min-90min；随后在保护气氛中随炉冷却。
9.根据权利要求8所述的锅具的制备方法，其特征在于，
所述保护气氛为氩气或氮气。
10.根据权利要求1所述的锅具的制备方法，其特征在于，在所述步骤S30之后，还包括：
步骤S40：在所述锅具的外表面上制备导磁层。
11.根据权利要求10所述的锅具的制备方法，其特征在于，
所述导磁层的厚度为100μm-500μm。
12.根据权利要求10所述的锅具的制备方法，其特征在于，
所述导磁层包括银涂层、铜涂层或镍涂层。
13.一种锅具，其特征在于，由上述权利要求1至12中任一项所述的锅具的制备方法制成。
14.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求13所述的锅具。
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