CN109106190A - 一种ih内锅及其制造方法和烹饪器具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及家电技术领域，公开了一种IH内锅及其制造方法和烹饪器具。所述IH内锅包括锅体(1)以及形成在所述锅体(1)的至少部分外表面上过渡层(2)和导磁层(3)，其中，所述过渡层(2)位于所述锅体(1)和所述导磁层(3)之间，且所述过渡层(2)由所述锅体(1)的材料和所述导磁层(3)的材料相互扩散形成。按照本发明所述的IH内锅中导磁层与锅体之间具有较强的结合力。

Description

一种IH内锅及其制造方法和烹饪器具
技术领域
本发明涉及家电技术领域，具体地涉及一种IH内锅及其制造方法和烹饪器具。
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内锅的显存工艺大多采用爆炸焊或采压力焊在铝合金表面镶嵌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，涂层中的含氧量为3～15％，且由于熔化或半熔化的金属在锅具基体表面的撞击速率较低，使得形成的磁性层内部容易出现较多的孔洞或夹杂等缺陷，造成涂层的结合力较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的IH内锅的导磁金属层结合力较差的缺陷，提供一种IH内锅及其制造方法和烹饪器具。
本发明提供了一种IH内锅，该IH内锅包括锅体以及形成在所述锅体的至少部分外表面上过渡层和导磁层，其中，所述过渡层位于所述锅体和所述导磁层之间，且所述过渡层由所述锅体的材料和所述导磁层的材料相互扩散形成。
优选地，所述过渡层的厚度为0.1-100微米，更优选为1-15微米。
优选地，所述导磁层的厚度为0.1-1毫米，更优选为0.2-0.5毫米。
优选地，所述导磁层由磁性的铁合金形成。
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，所述锅体的材料为铝或铝合金。
优选地，所述导磁层形成在所述锅体的底部，或者形成在所述锅体的底部和与底部邻接的侧壁上。
优选地，所述IH内锅还包括形成在至少部分外表面上的防锈层。
本发明还提供了制造上述IH内锅的方法，该方法包括：通过冷喷涂法将导磁材料喷涂至锅体的至少部分外表面上以形成导磁层，并且可选地在所述导磁层上形成防锈层；
其中，采用以下两种方式中的至少一种使得所述锅体与所述导磁层接触的界面上二者的材料相互扩散以形成过渡层：
(a)在实施冷喷涂的过程中，将工作气体的加热温度升高至500-1000 ℃；
(b)将完成冷喷涂后的锅体在250℃以上的温度下热处理10分钟以上。
优选地，所述冷喷涂法的实施条件还包括：喷射压力为1-5MPa，喷射距离为10-50毫米。
本发明还提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本发明提供的IH内锅。
优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炖锅、煎烤机或炊具。
在本发明提供的所述IH内锅中，锅体和导磁层之间形成有过渡层，这样可以解决锅体材料与导磁层材料之间热膨胀系数相差较大的问题，降低了冷热冲击过程中二者间因形变而产生的热应力，从而显著提升锅体与导磁层之间的结合力，避免发生导磁层崩落或开裂等现象。
附图说明
图1是本发明所述的IH内锅的局部结构示意图；
图2是本发明所述的IH内锅的局部结构放大示意图。
附图标记说明
1 锅体 2 过渡层
3 导磁层 4 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和2所示，本发明所述的IH内锅包括锅体1以及形成在所述锅体1的至少部分外表面上过渡层2和导磁层3，其中，所述过渡层2位于所述锅体1和所述导磁层3之间，且所述过渡层2由所述锅体1的材料和所述导磁层3的材料相互扩散形成。
在本发明所述的IH内锅中，导磁层3通过冷喷涂法形成在所述锅体1 的至少部分外表面上，导磁层的材料以连续的锯齿状结构嵌入锅体1，并且通过控制冷喷涂的工艺参数(特别是工作气体的加热温度)，或者对经过冷喷涂后的锅体进行热处理，可以使导磁层的材料与锅体1的材料相互扩散，从而形成过渡层。
在本发明中，所述过渡层2的厚度可以为0.1-100微米。通常，通过控制冷喷涂过程中工作气体的加热温度(即方式一)可以得到过渡层厚度为 0.2-10微米的IH内锅；通过对经过冷喷涂后的锅体进行热处理(即方式二) 可以得到过渡层厚度为1-20微米的IH内锅；通过将上述方式一和方式二进行组合可以得到过渡层厚度为2-25微米的IH内锅。另外，所述IH内锅在使用过程中经常承受较高温度和较长时间的加热处理，所述过渡层的厚度还可以逐渐增大至高达50-100微米。在优选情况下，所述过渡层2的厚度为 1-15微米，具体地，例如可以为1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米、3.5微米、4微米、4.5微米、5微米、5.5微米、6微米、6.5微米、7微米、7.5微米、8微米、8.5微米、9微米、9.5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任意两个所构成的范围中的任意值。
在本发明中，所述导磁层3的厚度可以为0.1-1毫米，具体地，例如可以为0.1毫米、0.12毫米、0.15毫米、0.18毫米、0.2毫米、0.23毫米、0.25 毫米、0.28毫米、0.3毫米、0.33毫米、0.35毫米、0.38毫米、0.4毫米、0.43 毫米、0.45毫米、0.48毫米、0.5毫米、0.53毫米、0.55毫米、0.58毫米、 0.6毫米、0.65毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米、1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3的厚度为0.2-0.5毫米。
在本发明中，所述导磁层3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3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，所述锅体1的材料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，所述锅体1 的材料为铝或铝合金。
在一种最优选的实施方式中，所述锅体1的材料选择铝或铝合金，所述导磁层3的材料选择磁性的铁合金，此时，所述过渡层2为铁-铝扩散层。在该优选实施方式中，能够降低冷热冲击过程中导磁层3与锅体1之间因形变而产生的热应力，从而能够显著降低导磁层崩落或开裂等现象的发生。
在本发明中，所述导磁层3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3形成在所述锅体1的底部，或者形成在所述锅体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3形成在所述锅体1的底部和与底部邻接的侧壁上，且所述导磁层3在侧壁上的形成高度H1以及所述锅体1的总高度H0之间满足：H1/H0为1/6～1，优选为1/6～1/2，更优选为1/4～1/2，更一步优选为1/4～1/3。
在本发明中，如图1所示，所述IH内锅还可以包括形成在至少部分外表面上的防锈层4。优选情况下，所述防锈层4完全覆盖在所述锅体1的外表面上。所述防锈层4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4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、环氧树脂以及含金属粉末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。当所述防锈涂层材料为含金属粉末的树脂组合物时，所述金属粉末的含量可以达到30-70重量％，优选为40-60重量％；树脂是指硅树脂和/或氟树脂。所述金属粉末可以选自铝粉、锌粉、镍粉和锡粉中的至少一种。
本发明所述的制造IH内锅的方法包括：通过冷喷涂法将导磁材料喷涂至锅体的至少部分外表面上以形成导磁层，并且可选地在所述导磁层上形成防锈层；
其中，采用以下两种方式中的至少一种使得所述锅体与所述导磁层接触的界面上二者的材料相互扩散以形成过渡层：
(a)在实施冷喷涂的过程中，将工作气体的加热温度升高至500-1000 ℃；
(b)将完成冷喷涂后的锅体在250℃以上的温度下热处理10分钟以上。
在方式(a)中，提高工作气体的加热温度，通过工作气体加热导磁材料，提高导磁材料在锅体表面沉积时的温度，进而提高导磁层材料与锅体材料之间的扩散速度。所述工作气体的加热温度为500-1000℃，具体地，例如可以为500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900 ℃、950℃、1000℃以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。单独采用方式(a)所制备的IH内锅的过渡层2的厚度一般为0.2-10微米。
在方式(b)中，热处理的温度为250℃以上，优选为250-500℃，具体地，例如可以为250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。热处理的时间为10分钟以上，优选为10-60分钟，具体地，例如可以为10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、 30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟、60分钟以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。单独采用方式(b)所制备的 IH内锅的过渡层2的厚度一般为1-20微米。
当采用方式(b)时，可以在制备防锈层的过程中，特别是在对防锈涂料进行烘烤固化的加热过程中实施。
在本发明中，形成所述导磁层的方法为冷喷涂法，也称为空气动力喷涂法，该喷涂方法形成的导磁层中基本上无氧化，喷涂物料(即磁性材料)在高速气压下可以在接近两倍音速的速率下撞击锅体，因而涂层具有很高的致密性，且还能在表面上撞击出锯齿结构，从而有利于导磁层的材料与锅体的材料之间发生相互扩散以形成过渡层，从而提高导磁层与锅体之间结合力。
在本发明中，所述导磁材料优选为粉末状，其粒径优选为10-50微米，更优选为10-40微米，进一步优选为20-40微米。所述导磁材料可以为前文描述的磁性的铁合金。
在所述冷喷涂的过程中，除了工作气体的加热温度之外，所述冷喷涂法的实施条件还可以包括：喷射压力为1-5MPa，喷射距离为10-50毫米。在一种优选实施方式中，所述冷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500-1000℃，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、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IH内锅的方法还可以包括：在对锅体进行冷喷涂(即空气动力喷涂)之前，对所述锅体进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性。
本发明所述的烹饪器具为采用本发明提供的IH内锅的烹饪器具，例如可以为电饭煲、电压力锅、炖锅或煎烤机。
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
对铝质锅体的表面进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性。采用冷喷涂法将磁性粉末喷涂至锅体表面以形成导磁层。将形成有导磁层的锅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高导热材料和磁性粉末如表1所示。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锅体之间的结合力，按照《GB/T15749-95定量金相测定方法》检测所形成的过渡层的厚度，检测结果如表2所示。
实施例2
对铝质锅体的表面进行除油和脱脂处理，保持其表面的清洁性。采用冷喷涂法将磁性粉末喷涂至锅体表面以形成导磁层。将形成有导磁层的锅体进行除油和脱脂处理，然后在导磁层上喷涂防锈保护涂料，并在400℃下进行烘烤固化30分钟以形成防锈层。其中，空气动力喷涂过程中的实施条件以及高导热材料和磁性粉末如表1所示。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锅体之间的结合力，按照《GB/T15749-95定量金相测定方法》检测所形成的过渡层的厚度，检测结果如表2所示。
对比例1
按照实施例1的方法制备IH内锅，所不同的是，形成导磁层的喷涂过程采用等离子喷涂的方法实施，主要工艺参数为：喷涂电流为550A，喷涂电压为80V，喷涂距离为120mm，空气压力为0.5MPa。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锅体之间的结合力，检测结果如表2所示。
表1
表2
编号 过渡层的厚度(微米) 导磁层与锅体的结合力(MPa)
实施例1 4 37
实施例2 12 41
对比例1 - 28
由上表2的数据可以看出，按照本发明所述的IH内锅中导磁层与锅体之间具有较强的结合力。
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 (10)

1.一种IH内锅，其特征在于，所述IH内锅包括锅体(1)以及形成在所述锅体(1)的至少部分外表面上过渡层(2)和导磁层(3)，其中，所述过渡层(2)位于所述锅体(1)和所述导磁层(3)之间，且所述过渡层(2)由所述锅体(1)的材料和所述导磁层(3)的材料相互扩散形成。
2.根据权利要求1所述的IH内锅，其中，所述过渡层(2)的厚度为0.1-100微米，优选为1-15微米。
3.根据权利要求1所述的IH内锅，其中，所述导磁层(3)的厚度为0.1-1毫米，优选为0.2-0.5毫米。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的IH内锅，其中，所述导磁层由磁性的铁合金形成；
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。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的IH内锅，其中，所述锅体(1)的材料为铝或铝合金。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的IH内锅，其中，所述导磁层(3)形成在所述锅体(1)的底部，或者形成在所述锅体(1)的底部和与底部邻接的侧壁上。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的IH内锅，其中，所述IH内锅还包括形成在至少部分外表面上的防锈层(4)。
8.一种制造权利要求1-7中任意一项所述的IH内锅的方法，该方法包括：通过冷喷涂法将导磁材料喷涂至锅体的至少部分外表面上以形成导磁层，并且可选地在所述导磁层上形成防锈层；
其中，采用以下两种方式中的至少一种使得所述锅体与所述导磁层接触的界面上二者的材料相互扩散以形成过渡层：
(a)在实施冷喷涂的过程中，将工作气体的加热温度升高至500-1000℃；
(b)将完成冷喷涂后的锅体在250℃以上的温度下热处理10分钟以上。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷喷涂法的实施条件还包括：喷射压力为1-5MPa，喷射距离为10-50毫米。
10.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括权利要求1-7中任意一项所述的IH内锅；
优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炖锅或煎烤机。
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