CN108968704A - 陶瓷镶嵌金属内锅及其制造方法和烹饪器具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及家用电器领域，具体涉及陶瓷镶嵌金属内锅及其制造方法和烹饪器具。该陶瓷镶嵌金属内锅包括作为内层的陶瓷层(1)、作为外层的金属层(3)以及位于陶瓷层(1)和金属层(3)之间的导热弹性层(2)，其中，所述陶瓷层(1)的外表面粗糙度Ra为2‑6μm。按照本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅，能够缓解金属层高温膨胀对陶瓷层的挤压，避免陶瓷层的破裂，并且具有一定的抗碰撞跌落性能，而且可以接收更多的热量。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器领域，具体涉及陶瓷镶嵌金属内锅及其制造方法和烹饪器具。
背景技术
近年来随着人民的生活水平越来越高，对健康环保的锅具材料要求越来越高，对金属材料锅具生锈及中毒等问题日益担心，由于陶瓷材料的优越性能，健康环保，耐化学腐蚀，在和食物长期接触过程中不存在金属元素溶出风险，还具有一定的远红外穿透功能，保证食物的鲜美可口，应用到锅具领域越来越受到重视，但陶瓷材料导热性能比较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的陶瓷锅具所存在的导热性能较差的缺陷，提供陶瓷镶嵌金属内锅及其制造方法和烹饪器具。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种陶瓷镶嵌金属内锅，该陶瓷镶嵌金属内锅包括作为内层的陶瓷层、作为外层的金属层以及位于陶瓷层和金属层之间的导热弹性层，其中，所述陶瓷层的外表面粗糙度Ra为2-6μm。
优选地，所述金属层为单层结构或多层结构。
优选地，所述金属层包括至少一层导磁层。
更优选地，所述导磁层为铁层或铁基合金层。
更优选地，所述金属层还包括形成在所述导磁层的外表面上的铝层。
优选地，所述导热弹性层由弹性的粉状颗粒组成。
本发明第二方面提供一种制造上述陶瓷镶嵌金属内锅的方法，该方法包括：对陶瓷锅体的外表面进行表面处理，使得所述陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为2-6μm，然后在经过表面处理的陶瓷锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层。
优选地，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行喷砂处理。
更优选地，所述喷砂处理的实施条件包括：砂粒粒径为0.5-1.5mm，压缩空气的压力为0.2-0.7MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为100-300mm。
优选地，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行蚀刻处理。
更优选地，所述蚀刻处理的过程所使用的蚀刻剂为氢氟酸，氢氟酸的浓度为1-10重量％，蚀刻时间为0.5-10分钟；
进一步优选地，氢氟酸的浓度为2-3重量％，蚀刻时间为1-7.5分钟。
本发明第三方面提供一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本发明提供的上述陶瓷镶嵌金属内锅或者由上述方法制造的陶瓷镶嵌金属内锅。
优选地，所述烹饪器具为电饭煲或电压力锅。
在本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅中，通过将陶瓷层的外表面粗糙度限定在特定的范围内，可以增加导热弹性层对陶瓷层的热辐射，同时减少陶瓷层外表面的热反射，使得陶瓷层可以接收更多的热量。
而且，在陶瓷层与金属层之间的导热弹性层可以及时地把金属层产生的热量传递给陶瓷层，让整个陶瓷层均匀受热，这样可以让食物更鲜美可口，同时缓解金属层高温膨胀对陶瓷层的挤压，避免陶瓷层的破裂；此外，由于陶瓷材料脆性比较大，当有暗裂纹的陶瓷层处在压力状态时存在安全风险，在锅体外包裹金属层，很好地保障了产品的安全性，同时赋予陶瓷锅一定的抗碰撞跌落性能。
附图说明
图1是本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅的结构示意图。
图2是本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅中的层结构排布示意图。
附图标记说明
1 陶瓷层 2 导热弹性层
3 金属层
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。
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和2所示，本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅包括作为内层的陶瓷层1、作为外层的金属层3以及位于陶瓷层1和金属层3之间的导热弹性层2。
在本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅中，所述陶瓷层的外表面粗糙度Ra为2-6μm，具体地，例如可以为2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm、4μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm、5μm、5.1μm、5.2μm、5.3μm、5.4μm、5.5μm、5.6μm、5.7μm、5.8μm、5.9μm、6μm以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。在本发明中，外表面粗糙度Ra采用粗糙度测量仪测得。
在本发明中，所述金属层3可以为单层结构，也可以为多层结构。在优选情况下，所述金属层3为多层结构。
根据本发明的一种优选实施方式，所述金属层3包括至少一层导磁层。在该优选实施方式中，所述导磁层可以赋予所述陶瓷镶嵌金属内锅电磁加热的功能。
在本发明中，所述导磁层可以由本领域常规的导磁材料形成，例如可以由铁金属、镍金属、铁基合金以及其他导磁合金材料形成。所述铁基合金例如可以为Fe-C合金、Fe-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-Si合金和Fe-Mn合金中的至少一种，优选为Fe-C合金，具体的实例如304不锈钢、430不锈钢。在一种优选实施方式中，所述导磁层为铁层(即由铁金属形成的导磁层)或铁基合金层(即由铁基合金形成的导磁层)。
所述陶瓷镶嵌金属内锅中的金属层3可以是一层导磁层，也可以是导磁层与其他金属层复合在一起的多层结构。优选情况下，所述陶瓷镶嵌金属内锅中的金属层3为包括导磁层和其他金属层的多层结构。所述其他金属层可以由铝、锌、铜、不锈钢、金属合金等非导磁性材料形成。由于铝具有优异的抗腐蚀能力，并且在表面生成一层氧化膜，很好的起到保护作用，同时铝金属价格相对较便宜，因此，在优选的实施方式中，所述金属层3包括导磁层和形成在所述导磁层的外表面上的铝层，也即铝层包裹在所述导磁层的外侧。
根据本发明的一种优选实施方式，所述导热弹性层2由弹性的粉状颗粒组成。在该优选实施方式中，可以保证弹性的导热层与具有粗糙度的陶瓷层外表面充分接触而不存在空气障壁，使得热量更好地往陶瓷层传递。更优选地，所述弹性的粉状颗粒的颗粒尺寸为5微米以下，更优选为3微米以下，进一步优选为2.5微米以下，更进一步优选为2微米以下，如0.1-2微米。
在本发明中，所述导热弹性层2可以由本领域常规的耐高温导热弹性材料形成。在一种优选实施方式中，所述耐高温导热弹性材料为含有硅胶和/或弹性聚合物以及导热填料的组合物，硅胶和/或弹性聚合物可以赋予优异的弹性和可加工性，所述导热填料可以赋予优异的导热性和耐温性。在优选情况下，所述耐高温导热弹性材料为含有硅胶和导热填料的组合物。所述弹性聚合物例如可以为三元乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶和氟硅树脂中的至少一种。所述导热填料例如可以为金属氧化物Al2O3、MgO、BeO、ZnO、等粉体，也可以是氮化物Si3N4、AlN等粉体，也可以是银、铝、铜、金、铁、镍、不锈钢、金属合金等金属粉体。在所述含有有机高分子聚合物和导热填料的组合物中，相对于100重量份的所述有机高分子聚合物，所述导热填料的含量为30-70重量份，优选为40-60重量份。在另一种优选实施方式中，所述耐高温导热弹性材料为石墨。由于石墨具有良好的导热性能，其导热系数最高可达1900W/m2·k，且熔点高达3850℃，耐温高，耐化学腐蚀，可塑性好，能很好地把金属层的热量传递给陶瓷层，并能很好地缓解金属材料热膨胀对陶瓷材料的挤压。
在本发明中，所述陶瓷层1可以由本领域常规的用于制备陶瓷锅体的材料形成。在一种实施方式中，作为陶瓷层1的陶瓷锅体可以按照以下方法制备得到：将70-90重量份的氧化铝粉、3-20重量份的高岭土、0.5-5重量份的滑石粉以及水混合并研磨以获得浆料；将所述浆料进行陈腐1-30小时，然后造粒，得到粒度D50为80-150μm的粒料；将所得粒料进行干压成型，并将成型得到的生坯在1400-1700℃下进行烧结，从而制得陶瓷锅体。
在本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅中，所述陶瓷层1、所述导热弹性层2和所述金属层3的厚度之比可以为10：0.5-10：1-20，优选为10：0.6-10：1.2-16.5，更优选为10：1-8：1.5-15，更进一步优选为10：2-6：2-12，更进一步优选为10：2-6：3-10。
在一种优选实施方式中，为了避免所述陶瓷层1在成型和高温烧结的过程中发生变形，确保所述陶瓷层1具有适当的机械强度，并且使得所述陶瓷层1具有较优的导热效果，所述陶瓷层1的厚度为3-8毫米，具体地，例如可以为3毫米、3.5毫米、4毫米、4.5毫米、5毫米、5.5毫米、6毫米、6.5毫米、7毫米、7.5毫米、8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。
在另一种优选实施方式中，为了有效缓解金属层3膨胀对陶瓷层1产生的挤压，并且使得金属层3的热量能够及时传递给陶瓷层1，所述导热弹性层2的厚度为0.5-3毫米，具体地，例如可以为0.5毫米、0.8毫米、1毫米、1.2毫米、1.4毫米、1.5毫米、1.6毫米、1.8毫米、2毫米、2.2毫米、2.4毫米、2.5毫米、2.6毫米、2.8毫米、3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。
在另一种优选实施方式中，为了确保所述金属层3具有较好的承压能力和电磁加热效果，所述金属层3的厚度为1-5毫米，具体地，例如可以为1毫米、1.2毫米、1.4毫米、1.5毫米、1.6毫米、1.8毫米、2毫米、2.2毫米、2.4毫米、2.5毫米、2.6毫米、2.8毫米、3毫米、3.2毫米、3.4毫米、3.5毫米、3.6毫米、3.8毫米、4毫米、4.2毫米、4.4毫米、4.5毫米、4.6毫米、4.8毫米、5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。当所述金属层3为多层结构时，上述金属层的厚度是指这些多层结构的总厚度。
本发明提供的制造陶瓷镶嵌金属内锅的方法包括：对陶瓷锅体的外表面进行表面处理，使得所述陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为2-6μm，然后在经过表面处理的陶瓷锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层。
在本发明中，所述表面处理的方法没有特别的限定，只要能够将陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra形成为2-6μm即可。
在一种具体实施方式中，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行喷砂处理。优选地，所述喷砂处理的实施条件包括：砂粒粒径为0.5-1.5mm，压缩空气的压力为0.2-0.7MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为100-300mm。
在另一种具体实施方式中，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行蚀刻处理。优选地，所述蚀刻处理的过程所使用的蚀刻剂为氢氟酸，氢氟酸的浓度为1-10重量％，更优选为2-3重量％；蚀刻时间为0.5-10分钟，更优选为1-7.5分钟。
在本发明中，在经过表面处理的陶瓷锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层的工序可以按照本领域常规的方法实施，例如可以将尺寸形成为与陶瓷锅体相配合的由导热弹性材料制成的锅体以及由金属材料制成的锅体依次镶嵌在陶瓷锅体的外部，然后进行固定。
本发明所述的烹饪器具包括本发明提供的陶瓷镶嵌金属内锅或者由上述方法制造的陶瓷镶嵌金属内锅。优选地，所述烹饪器具为电饭煲或电压力锅，所述陶瓷镶嵌金属内锅作为电饭煲和电压力锅的内锅。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例和对比例中，所使用的陶瓷锅体按照以下方法制备：将85重量份的氧化铝粉(平均粒径为7微米)、8重量份的高岭土以及7重量份的滑石和80重量份的水混合并研磨以获得浆料；将所述浆料进行陈腐12小时，然后造粒，得到粒度D50为80-100μm的粒料；将所得粒料进行干压成型，并将成型得到的生坯在1650℃下进行烧结，从而制得陶瓷锅体。
实施例1
将陶瓷锅体的外表面进行喷砂处理，砂粒粒径为0.5mm，压缩空气的压力为0.2MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为100mm，采用粗糙度测量仪对经过喷砂处理的锅体的外表面粗糙度Ra进行检测，结果是Ra为3μm。然后在经过喷砂处理的锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层，其中金属层包括一层位于内侧的铁层和一层位于外侧的铝层，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A1。
实施例2
按照实施例1的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在喷砂处理过程中，砂粒粒径为1mm，压缩空气的压力为0.4MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为200mm，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为4μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A2。
实施例3
按照实施例1的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在喷砂处理过程中，砂粒粒径为1.5mm，压缩空气的压力为0.7MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为300mm，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为6μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A3。
实施例4
将陶瓷锅体的外表面进行氢氟酸蚀刻处理，氢氟酸浓度为2.5重量％，蚀刻时间为5分钟，采用粗糙度测量仪对经过喷砂处理的锅体的外表面粗糙度Ra进行检测，结果是Ra为5.1μm。然后在经过喷砂处理的锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层，其中金属层包括一层位于内侧的铁层和一层位于外侧的铝层，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A4。
实施例5
按照实施例4的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在氢氟酸蚀刻处理的过程中，氢氟酸浓度为7.5重量％，蚀刻时间为0.5分钟，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为4.5μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A5。
实施例6
按照实施例4的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在氢氟酸蚀刻处理的过程中，氢氟酸浓度为5重量％，蚀刻时间为1分钟，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为4.3μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅A6。
对比例1
按照实施例4的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在氢氟酸蚀刻处理的过程中，氢氟酸浓度为2.5重量％，蚀刻时间为10分钟，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为7.8μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅D1。
对比例2
按照实施例4的方法制造陶瓷镶嵌金属内锅，所不同的是，在氢氟酸蚀刻处理的过程中，氢氟酸浓度为2.5重量％，蚀刻时间为0.5分钟，采用粗糙度测量仪测得经过喷砂处理的陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为1μm，从而制得陶瓷镶嵌金属内锅D2。
测试例
检测上述实施例和对比例制备的陶瓷镶嵌金属内锅的加热效果：在各个陶瓷镶嵌金属内锅中分别装入5L温度为20℃的自来水，并将这些装有自来水的内锅分别放入功率为1300W电饭煲中进行加热，检测水被加热至沸腾所需的时间，结果如下表1所示。
表1
由表1的数据可以看出，本发明所述的陶瓷镶嵌金属内锅通过将陶瓷层的外表面粗糙度控制在特定的范围之内可以接收更多的热量。
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 (11)
1.一种陶瓷镶嵌金属内锅，其特征在于，该陶瓷镶嵌金属内锅包括作为内层的陶瓷层(1)、作为外层的金属层(3)以及位于陶瓷层(1)和金属层(3)之间的导热弹性层(2)，其中，所述陶瓷层(1)的外表面粗糙度Ra为2-6μm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷镶嵌金属内锅，其中，所述金属层(3)为单层结构或多层结构。
3.根据权利要求1所述的陶瓷镶嵌金属内锅，其中，所述金属层(3)包括至少一层导磁层；
优选地，所述导磁层为铁层或铁基合金层。
4.根据权利要求3所述的陶瓷镶嵌金属内锅，其中，所述金属层(3)还包括形成在所述导磁层的外表面上的铝层。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的陶瓷镶嵌金属内锅，其中，所述导热弹性层(2)由弹性的粉状颗粒组成。
6.一种制造权利要求1-5中任意一项所述的陶瓷镶嵌金属内锅的方法，该方法包括：对陶瓷锅体的外表面进行表面处理，使得所述陶瓷锅体的外表面粗糙度Ra为2-6μm，然后在经过表面处理的陶瓷锅体的外表面上依次形成导热弹性层和金属层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行喷砂处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述喷砂处理的实施条件包括：砂粒粒径为0.5-1.5mm，压缩空气的压力为0.2-0.7MPa，喷嘴到陶瓷锅体外表面的距离为100-300mm。
9.据权利要求6所述的方法，其中，所述表面处理的过程为对陶瓷锅体的外表面进行蚀刻处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述蚀刻处理的过程所使用的蚀刻剂为氢氟酸，氢氟酸的浓度为1-10重量％，蚀刻时间为0.5-10分钟；
优选地，氢氟酸的浓度为2-3重量％，蚀刻时间为1-7.5分钟。
11.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括权利要求1-5中任意一项所述的陶瓷镶嵌金属内锅或者由权利要求6-10中任意一项所述的方法制造的陶瓷镶嵌金属内锅；
优选地，所述烹饪器具为电饭煲或电压力锅。
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