CN108937605A - 锅具和烹饪器具 - Google Patents

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李兴航
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Abstract

本发明涉及电热电器技术领域，公开了一种锅具和烹饪器具，所述锅具包括锅具基体(1)和设置在所述锅具基体(1)的内表面上的耐腐蚀合金层(2)，所述耐腐蚀合金层(2)为钛合金层和/或镍合金层。本发明的锅具具有优异的耐腐蚀性能，且耐腐蚀合金层与锅具基体间具有较强的结合力。

Description

锅具和烹饪器具
技术领域
本发明涉及电热电器技术领域，具体涉及一种锅具和一种烹饪器具。
背景技术
铁锅、铝合金、304不锈钢等材质在家用电器产品中应用非常广泛，一方面，现有锅具的耐腐蚀性能有待提高；另一方面，铝合金、304不锈钢等非磁性或弱导磁性材质的锅具的电磁加热功能不理想。IH内锅的显存工艺大多采用爆炸焊制备的Al/430不锈钢的复合板冲压成型，或采用高压力在加热的铝合金底部镶嵌430不锈钢薄板，通过锅具外表的磁性430不锈钢板在高频交变磁场的作用下形成的涡流效应进行感应加热。第一种方案的工艺过程较复杂、成本较高。而第二种方案无法解决锅体高位复底不锈钢板的问题，且其电磁加热功率较小。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种锅具和一种烹饪器具，该锅具具有优异的耐腐蚀性能，且耐腐蚀合金层与锅具基体间具有较强的结合力。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种锅具，所述锅具包括锅具基体和设置在所述锅具基体的内表面上的耐腐蚀合金层，所述耐腐蚀合金层为钛合金层和/或镍合金层。
第二方面，本发明提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本发明所述的锅具。
本发明采用冷喷涂技术，在铁锅、铝合金、304不锈钢、304不锈钢/铝合金复合板材制备的锅具基体内表面制备高耐腐蚀的钛合金层和/或镍合金层，通过控制冷喷涂的工艺参数，制备的耐腐蚀合金层的孔隙率低(孔隙率为0.2-1％，优选为0.2-0.3％)且组织致密，所述结构的锅具中，其内表面的钛合金层和/或镍合金层可保证锅具具备优良的耐腐蚀性能，且耐腐蚀合金层与锅具基体间具有较强的结合力。
根据本发明的一种优选的实施方式，在锅具基体的外表面的局部或全部制备导磁涂层，并通过控制冷喷涂的工艺参数，制备得到的导磁涂层的孔隙率低(孔隙率为0.1-1％，优选为0.1-0.2％)且组织致密，所述结构的锅具中，其外表面的导磁涂层可以保证锅具具备良好的电磁加热效果(当输入功率为1300W时，输出功率可达1200-1280W，功率利用率在92.3％以上，优选为96-98.5％)，且导磁涂层与锅具基体间具有较强的结合力。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的锅具的结构示意图。
图2是本发明的另一种实施方式的锅具的结构示意图。
图3是本发明的另一种实施方式的锅具的结构示意图。
附图标记说明
1为锅具基体，2为耐腐蚀合金层，3为防锈层，4为树脂层，5为导磁涂层。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，如图1所示，本发明提供了一种锅具，所述锅具包括锅具基体1和设置在所述锅具基体1的内表面上的耐腐蚀合金层2，所述耐腐蚀合金层2为钛合金层和/或镍合金层。
本发明中，本领域技术人员应该理解的是，锅具基体的内表面为锅具与食物相接触的表面，锅具基体的外表面是与内表面相反的表面；耐腐蚀合金层2为钛合金层和镍合金层，是指耐腐蚀合金层2为钛合金和镍合金的混合物形成的涂层，也可以为依次层叠的钛合金层和镍合金层。
优选情况下，耐腐蚀合金层2的厚度为10-100μm，进一步优选为20-50μm。
优选情况下，耐腐蚀合金层2的孔隙率为0.2-1％，进一步优选为0.2-0.3％。
本发明中，耐腐蚀合金层2通过冷喷涂处理的方式制备得到。优选地，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-40mm，进一步优选为20-30mm；喷涂气流温度为600-1000℃，进一步优选为800-1000℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为3-5MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为6-12kg/h，进一步优选为8-10kg/h；粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为10-40μm。其中，粉末的粒径是指各粉末颗粒的大小(如直径或边长)，该数值范围为粒径分布数值。
优选情况下，锅具基体1的厚度为1-6mm，进一步优选为2-4mm。
本发明中，根据一种优选的实施方式，如图2所示，锅具基体1为铁锅基体，铁锅基体的内表面上设置有耐腐蚀合金层2，铁锅基体的外表面上依次设置有防锈层3和树脂层4。
本发明中，根据一种优选的实施方式，锅具基体1为铝合金基体、304不锈钢基体或者铝合金/304不锈钢复合基体，所述锅具基体1的外表面上设置有树脂层4。进一步优选地，如图3所示，所述锅具基体1的外表面上依次设置有导磁涂层5、防锈层3和树脂层4，内表面上设置有耐腐蚀合金层2。
本发明中，优选情况下，导磁涂层5设置在锅具基体1外表面的底部区域，所述底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述锅具基体1的高度的比值为1：1-10，进一步优选为1：2-4。本领域技术人员应该理解的是，所述至少部分侧壁的高度是指该部分侧壁的顶端与锅具基体1底面之间的垂直距离，所述锅具基体1的高度是指锅具的锅沿与锅具基体1底面之间的垂直距离。
本发明中，优选情况下，导磁涂层5为Fe层、Ni层、Co层、铁合金层、镍合金层或钴合金层。也即，磁性粉末为Fe、Ni、Co、430不锈钢、铁合金Fe-X、镍合金Ni-Y和钴合金Co-Z中的至少一种，其中，X可以为Si、Al、Mn、C、Co和Ni中的至少一种，Y可以为Si、Al、Mn、C、Co和Fe中的至少一种，Z可以为Si、Al、Mn、C、Fe和Ni中的至少一种。优选地，铁合金Fe-X中，铁的含量为95重量％以上；镍合金Ni-Y中，镍的含量为95重量％以上；钴合金Co-Z中，钴的含量为95重量％以上。本领域技术人员应该理解的是，Fe-X为Fe与Si、Al、Mn、C、Co和Ni中的至少一种形成的合金，如铁磁性的Fe、Fe-Si、Fe-Al-Si、Fe-Mn、Fe-C、Fe-Ni等，其均可通过商购获得。
优选地，导磁涂层5的厚度为0.1-1mm，进一步优选为0.25-0.5mm。
优选地，导磁涂层5的孔隙率为0.1-1％，进一步优选为0.1-0.2％。
本发明中，导磁涂层5通过冷喷涂处理的方式制备得到。优选情况下，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为300-1000℃，进一步优选为600-1000℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为2-4MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；磁性粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。
本发明中，优选情况下，防锈层3为铝合金层或者镍合金层。
优选地，所述防锈层3的厚度为10-100μm，进一步优选为20-40μm。
优选地，防锈层3的孔隙率为3-12％。
其中，可以采用等离子喷涂处理的方式形成防锈层3。优选地，所述等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为400-600A，喷涂电压为50-120V，喷涂距离为100-200mm，空气压力为0.2-0.6MPa。
本发明中，优选情况下，树脂层4为硅树脂涂层、氟树脂涂层和环氧树脂涂层中的至少一种。
优选地，树脂层4的厚度为10-100μm，进一步优选为20-50μm。
其中，喷涂树脂的条件可以包括：涂料使用前需充分搅拌，并用150-200目滤网过滤，喷枪口径为1.5-2mm，喷涂压力为0.2-0.3MPa，喷涂距离为20-30cm，实体温度为120-180℃，保持时间为15-30min，然后进行烘烤。本领域技术人员可以选择合适的处理条件制备特定参数的树脂层，具体的选择为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
其中，本发明的锅具的制备方法包括：
(1)将锅具基体进行预处理；
(2)采用冷喷涂处理在锅具基体的内表面上形成耐腐蚀合金层。
其中，步骤(1)中，对锅具基体的表面进行除油和脱脂等处理，以保持其表面的清洁性。具体的除油和脱脂处理的方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
其中，步骤(2)中，优选情况下，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为氮气、氦气、氩气和空气中的至少一种；喷涂距离为10-40mm，进一步优选为20-30mm；喷涂气流温度为600-1000℃，进一步优选为800-1000℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为3-5MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为6-12kg/h，进一步优选为8-10kg/h；粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为10-40μm。
其中，在形成耐腐蚀合金层后，可以对耐腐蚀合金层进行打磨和抛光处理。
其中，可以根据实际需求，在锅具基体的外表面上形成不同的涂层，相应涂层的制备方法如前文所述，在此不再重复赘述。
第二方面，本发明提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括上述的锅具。
优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机或面包机。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可商购获得，所用的各方法均为本领域的常用方法。
磁性粉末为Fe-Si粉末，其中铁的含量为96重量％。
根据中华人民共和国机械行业标准JB/T7509-94测定涂层孔隙率。
根据GB8642-88测定涂层和锅具基体间的结合力。
实施例1
(1)对铁锅基体表面进行除油和脱脂处理；
(2)将铁锅基体预热至120℃，采用冷喷涂处理在铁锅基体的内表面上喷涂形成钛合金层，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为25mm，喷涂气流温度为900℃，喷涂压力为4MPa，喷涂角度为87°±1°，送粉速率为9kg/h，喷涂厚度为30μm，粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的钛合金层的孔隙率为0.26％；
(3)采用等离子喷涂处理在铁锅基体的外表面形成铝合金层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为500A，喷涂电压为100V，喷涂距离为150mm，空气压力为0.4MPa，铝合金层的厚度为30μm，孔隙率为5％。
(4)在步骤(3)得到的铝合金层的表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层。
如图2所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为3mm)形成在锅具基体1的内表面上的耐腐蚀合金层2和依次形成在锅具基体1的外表面上的防锈层3和树脂层4，其中，所述锅具基体1为铁锅基体，耐腐蚀合金层2为钛合金层，防锈层3为铝合金层，树脂层4为氟树脂不粘涂层。
经测定，钛合金层和锅具基体1间的结合力为33MPa，将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300W时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1240-1270W，即功率利用率为95.4-97.7％。
实施例2
(1)对304不锈钢材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；
(2)将内锅基体预热至100℃，采用冷喷涂处理在内锅基体的内表面上喷涂形成钛合金层，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为20mm，喷涂气流温度为800℃，喷涂压力为3MPa，喷涂角度为86°±1°，送粉速率为8kg/h，喷涂厚度为25μm，粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的钛合金层的孔隙率为0.29％；
(3)采用冷喷涂处理在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述内锅基体的高度的比值为1：2；冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为20mm，喷涂气流温度为600℃，喷涂压力为3MPa，喷涂角度为86°±1°，送粉速率为10kg/h，喷涂厚度为350μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.12％；
(4)采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成铝合金层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为400A，喷涂电压为80V，喷涂距离为120mm，空气压力为0.6MPa；铝合金层的厚度为22μm，孔隙率为4.5％。
(5)在步骤(4)得到的铝合金层表面喷涂厚度为35μm的硅树脂不粘涂层。
如图3所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为4mm)、形成在锅具基体1的内表面上的耐腐蚀合金层2和依次形成在锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层5、防锈层3和树脂层4，其中，耐腐蚀合金层2为钛合金层，导磁涂层5为铁合金层，防锈层3为铝合金层，树脂层4为硅树脂不粘涂层。
经测定，钛合金层和锅具基体1间的结合力为31MPa，导磁涂层5和锅具基体1间的结合力为39MPa。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300W时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1220-1260W，即功率利用率为93.8-97％。
实施例3
(1)对铝合金材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；
(2)将内锅基体预热至120℃，采用冷喷涂处理在内锅基体的内表面上喷涂形成钛合金层，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为30mm，喷涂气流温度为1000℃，喷涂压力为5MPa，喷涂角度为89°±1°，送粉速率为10kg/h，喷涂厚度为40μm，粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的钛合金层的孔隙率为0.21％；
(3)采用冷喷涂处理在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述内锅基体的高度的比值为1：3；冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为40mm，喷涂气流温度为1000℃，喷涂压力为4MPa，喷涂角度为89°±1°，送粉速率为11kg/h，喷涂厚度为250μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.14％；
(4)采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成铝合金层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为500A，喷涂电压为100V，喷涂距离为150mm，空气压力为0.4MPa，铝合金层的厚度为30μm，孔隙率为5％。
(5)在步骤(4)得到的铝合金层的表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层。
如图3所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为3mm)、形成在锅具基体1的内表面上的耐腐蚀合金层2和依次形成在锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层5、防锈层3和树脂层4，其中，耐腐蚀合金层2为钛合金层，导磁涂层5为铁合金层，防锈层3为铝合金层，树脂层4为氟树脂不粘涂层。
经测定，钛合金层和锅具基体1间的结合力为36MPa，导磁涂层5和锅具基体1间的结合力为41MPa。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300W时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1250-1280W，即功率利用率为96.2-98.5％。
实施例4
按照实施例3的方法，不同的是，步骤(2)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为15mm，喷涂气流温度为700℃，喷涂压力为2.5MPa，喷涂角度为82°±1°，送粉速率为7kg/h，喷涂厚度为40μm，粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的钛合金层的孔隙率为0.43％。
经测定，钛合金层和锅具基体1间的结合力为26MPa。
实施例5
按照实施例3的方法，不同的是，步骤(3)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为N2，喷涂距离为15mm，喷涂气流温度为500℃，喷涂压力为4.5MPa，喷涂角度为82°±1°，送粉速率为8kg/h，喷涂厚度为250μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.32％。
经测定，导磁涂层5和锅具基体1间的结合力为35MPa。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300W时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1175-1200W，即功率利用率为90.4-92.3％。
对比例1
按照实施例3的方法，不同的是，步骤(3)中，采用电弧喷涂处理的方式在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，电弧喷涂处理的条件包括：喷涂电压为34V，喷涂电流为180A，喷涂距离为200mm，空气压力为0.6MPa，喷涂厚度为400μm，形成的导磁涂层的孔隙率为10％。
经测定，导磁涂层和锅具基体间的结合力为22MPa。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300W时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为620-800W，即功率利用率为47.7-61.5％。
试验例
耐酸：将浓度为5重量％的醋酸溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查内锅内表面变化状况，结果见表1。
耐碱：将浓度为0.5重量％的氢氧化钠溶液加入至内锅中直至内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸(保持沸腾状态)10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查内锅内表面变化状况，结果见表1。
耐盐：将浓度为5重量％的氯化钠溶液加入至内锅中直到内锅内壁最大刻度水位处，把内锅放入对应煲中通电合盖连续加热煮沸8小时(每2小时补充水量1次，将液面保持在试验开始时的位置)，80℃保温16小时为一个周期，每周期试验后目视检查内锅内表面变化状况，记录其表面出现起泡、腐蚀坑等不良现象的周期数，结果见表1。
表1
耐酸 耐碱 耐盐
实施例1 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 20周期
实施例2 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 20周期
实施例3 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 20周期
实施例4 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 16周期
实施例5 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 20周期
对比例1 无白化、腐蚀坑等现象 无白化、腐蚀坑等现象 20周期
铝锅 出现白化、腐蚀坑等现象 出现白化、腐蚀坑等现象 1周期
通过表1和各实施例的结果可以看出，本发明的锅具具有优异的耐腐蚀性能，且耐腐蚀合金层与锅具基体间具有较强的结合力，同时该锅具具有良好的电磁加热效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锅具，其特征在于，所述锅具包括锅具基体(1)和设置在所述锅具基体(1)的内表面上的耐腐蚀合金层(2)，所述耐腐蚀合金层(2)为钛合金层和/或镍合金层。
2.根据权利要求1所述的锅具，其特征在于，所述耐腐蚀合金层(2)的厚度为10-100μm，优选为20-50μm；和/或
所述耐腐蚀合金层(2)的孔隙率为0.2-1％，优选为0.2-0.3％。
3.根据权利要求1或2所述的锅具，其特征在于，所述锅具基体(1)为铁锅基体，所述铁锅基体的外表面上依次设置有防锈层(3)和树脂层(4)。
4.根据权利要求1或2所述的锅具，其特征在于，所述锅具基体(1)为铝合金基体、304不锈钢基体或者铝合金/304不锈钢复合基体，所述锅具基体(1)的外表面上设置有树脂层(4)；
优选地，所述锅具基体(1)的外表面上依次设置有导磁涂层(5)、防锈层(3)和树脂层(4)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的锅具，其特征在于，所述耐腐蚀合金层(2)通过冷喷涂处理的方式制备得到；
优选地，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-40mm，进一步优选为20-30mm；喷涂气流温度为600-1000℃，进一步优选为800-1000℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为3-5MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为6-12kg/h，进一步优选为8-10kg/h；粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为10-40μm。
6.根据权利要求3或4所述的锅具，其特征在于，所述防锈层(3)为铝合金层或者镍合金层；
优选地，所述防锈层(3)的厚度为10-100μm，进一步优选为20-40μm；
优选地，所述防锈层(3)的孔隙率为3-12％。
7.根据权利要求4所述的锅具，其特征在于，所述导磁涂层(5)为Fe层、Ni层、Co层、铁合金层、镍合金层或钴合金层；
优选地，所述导磁涂层(5)的厚度为0.1-1mm，进一步优选为0.25-0.5mm；
优选地，所述导磁涂层(5)的孔隙率为0.1-1％，进一步优选为0.1-0.2％。
8.根据权利要求7所述的锅具，其特征在于，所述导磁涂层(5)通过冷喷涂处理的方式制备得到；
优选地，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为300-1000℃，进一步优选为600-1000℃；喷涂压力为1-5MPa，进一步优选为2-4MPa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；磁性粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。
9.根据权利要求3或4所述的锅具，其特征在于，所述树脂层(4)为硅树脂涂层、氟树脂涂层和环氧树脂涂层中的至少一种；
优选地，所述树脂层(4)的厚度为10-100μm，进一步优选为20-50μm。
10.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括权利要求1-9中任意一项所述的锅具；优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机或面包机。
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