CN113679253A - 容器及烹饪器具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容器及烹饪器具，容器包括本体及钛涂层，钛涂层设在本体的内表面，钛涂层包括钛基体和分布在钛基体内的氮元素，钛基体为纯钛，钛涂层中氮元素的含量不高于10％。根据本发明的容器，通过在本体的内表面设置钛涂层，使得容器具有良好的抑菌效果，容器烹饪食物时更加健康安全，同时钛涂层与本体具有良好的结合强度，钛涂层脱落的风险较低，而且容器的成本较低，钛涂层中具有分布在钛基体内的氮元素，且通过限定钛涂层中氮元素的含量，使得钛涂层具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性。

Description

容器及烹饪器具

技术领域

本发明涉及生活电器领域，尤其是涉及一种容器及烹饪器具。

背景技术

钛作为一种完全对人体无毒害的金属，除了作为可以安全植入人体成为身体一部分的医疗器械使用外，几年来也取代了一些其他金属，被频繁的使用在餐饮器皿上。相关技术中，容器的内表面通过设置钛材料层以使容器具有抑菌效果，然而具有钛材料层的容器例如锅具通常是由包含有钛板的多层复合板冲压而成，不仅成本较高，而且存在钛材料层与锅体本体之间结合力差、钛材料层硬度低、钛材料层韧性差等缺点，在使用过程中很容易出现钛材料层脱落等风险。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种容器，该容器具有良好的抑菌效果，整体结构稳定，成本较低，而且容器的钛涂层与本体的结合力较高，钛涂层的脱落风险较低。

本发明还提出了一种具有上述容器的烹饪器具。

根据本发明第一方面实施例的容器，包括：本体；钛涂层，所述钛涂层设在所述本体的内表面，所述钛涂层包括钛基体和分布在所述钛基体内氮元素，所述钛基体为纯钛，所述钛涂层中氮元素的含量不高于10％。

根据本发明的容器，通过在本体的内表面设置钛涂层，使得容器具有良好的抑菌效果，容器烹饪食物时更加健康安全，同时钛涂层与本体具有良好的结合强度，钛涂层脱落的风险较低，而且容器的成本较低，钛涂层中具有分布在钛基体内的氮元素，且通过限定钛涂层中氮元素的含量，使得钛涂层具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性。

根据本发明的一些实施例，所述钛涂层中所述氮元素的含量范围为3-8％；和/或，所述钛涂层中所述钛元素的含量不低于90％。

根据本发明的一些实施例，所述钛基体内分布有附加粒子，所述附加粒子包括第一附加粒子，构成所述第一附加粒子的材料包括氮化钛。

可选地，所述第一附加粒子包括氮化钛粒子和第一复合粒子中的至少一种，其中所述第一复合粒子包括第一芯层和包覆在所述第一芯层表面的第一包覆层，所述第一芯层为纯钛层，所述第一包覆层为氮化钛层；和/或，至少一部分所述第一附加粒子邻近所述钛基体的朝向所述本体的表面。

可选地，所述钛基体由钛粒子堆叠而成，所述附加粒子嵌入至所述钛基体中。

根据本发明的一些实施例，所述钛涂层的孔隙率不高于1％；和/或，钛涂层为冷喷涂层。

根据本发明的一些实施例，所述本体的内表面的粗糙度为Ra3-5um；和/或，所述钛涂层的内表面抛光处理形成为光面。

根据本发明的一些实施例，所述钛涂层的内表面设有不粘涂层，所述钛涂层的朝向所述不粘涂层的表面的粗糙度为Ra3-10um。。

根据本发明的一些实施例，所述附加粒子包括第二附加粒子，构成所述第二附加粒子的材料包括二氧化钛，所述钛涂层中氧元素的含量不高于2％。

可选地，所述钛涂层中所述氧元素的含量范围为1-2％。

可选地，所述第二附加粒子包括二氧化钛粒子和第二复合粒子中的至少一种，其中所述第二复合粒子包括第二芯层和包覆在所述第二芯层表面的第二包覆层，所述第二芯层为纯钛层，所述第二包覆层为二氧化钛层；和/或，所述第二附加粒子邻近所述钛基体的内表面。

根据本发明第二方面实施例的烹饪器具，包括：根据本发明上述第一方面实施例的容器。

根据本发明的烹饪器具，通过设置上述容器，使得烹饪器具具有良好的抑菌效果，成本较低，烹饪器具的钛涂层与烹饪器具的本体的结合力较高，钛涂层的脱落风险较低，且通过限定钛涂层中氮元素的含量，使得钛涂层具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性，使得烹饪器具整体结构稳定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，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是根据本发明一些实施例的容器的示意图；

图2是图1中容器的部分结构的示意图；

图3是根据本发明另一些实施例的容器的部分结构的示意图。

附图标记：

容器100；

本体1；

钛涂层2；钛基体21；第一附加粒子221；第二附加粒子222；

不粘涂层3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的容器100。

参考图1-图3，根据本发明第一方面实施例的容器100，包括本体1和钛涂层2，本体1可以为铝件，使得本体1具有良好的导热性能和较高的结构强度。

钛涂层2设在本体1的内表面，钛涂层2中的钛单质可以与空气中的氧气反应生成二氧化钛，由于二氧化钛具有抑菌效果，使得容器100具有良好的抑菌效果，从而减少容器100上滋生的细菌，容器100烹饪食物时更加健康安全。与将本体和钛板材复合冲压制成的容器相比，在本体1的内表面设置钛涂层2可以提高钛涂层2和本体1的结合强度，降低钛涂层2脱落的风险，而且容器100的成本较低。

钛涂层2包括钛基体21和分布在钛基体21内的氮元素，钛基体21为纯钛(所述纯钛是指钛的纯度在99％以上)，金属钛具有良好的抑菌性和耐腐蚀性，并且性质稳定，可与食物直接接触，在医疗上也应用于人造骨骼等植入人体内部。钛基体21内的氮元素可以与金属钛反应，以氮化钛的形式分布在钛基体21中，由于氮化钛具有较高的硬度，可以补足纯钛的硬度不高的缺点，可以显著提升钛涂层2的结构强度和硬度，使得容器100在烹饪食物时更耐锅铲刮擦，从而提高容器100的使用寿命。

钛涂层2中氮元素的含量不高于10％，可以限定钛涂层2中氮化钛的含量，虽然氮化钛可以提高钛涂层2的硬度，但是过多的氮化钛会降低钛涂层2的韧性，使得钛涂层2变脆。例如，纯钛的硬度在265HV左右，性质偏软，长期受铁铲刮擦容易变形。通过在钛基体21中提高氮元素的含量，可以提高钛基体21的硬度，但是会降低钛基体21的韧性。钛基体21中的氮元素含量在10％以上时，钛基体21的硬度可以达到350HV以上，例如钛基体21中的氮元素含量为15％时，钛基体的硬度在400HV左右，性质偏硬但是韧性较差，长期受铁铲刮擦容易崩裂。通过限定钛涂层2中氮元素的含量，使得钛涂层2兼顾较高的硬度和良好的韧性，提高钛涂层2的耐磨性能的同时，可以使得钛涂层2断裂的风险较低。

根据本发明的容器100，通过在本体1的内表面设置钛涂层2，使得容器100具有良好的抑菌效果，容器100烹饪食物时更加健康安全，同时钛涂层2与本体1具有良好的结合强度，钛涂层2脱落的风险较低，而且容器100的成本较低，钛涂层2中具有包含分布在钛基体21内的氮元素，且通过限定钛涂层2中氮元素的含量，使得钛涂层2具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性。

根据本发明的一些实施例，钛涂层2中氮元素的含量范围为3-8％。氮元素的含量范围为3-8％的钛涂层2的硬度在280-320HV之间，通过将钛涂层2中氮元素的含量进一步限定在合适范围内，使得钛涂层2中氮化钛的含量适中，进一步地使得钛涂层2兼顾较高的硬度和良好的韧性，提高钛涂层2的耐磨性能的同时，可以使得钛涂层2断裂的风险较低。

参考图1-图3，根据本发明的一些实施例，钛基体21内分布有附加粒子，附加粒子包括第一附加粒子221，构成第一附加粒子221的材料包括氮化钛。通过在钛基体21内分布第一附加粒子221，使得钛涂层2具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性。另外由于附加粒子的加入，在本体1的内表面喷涂钛涂层2的过程中可形成夯实作用，进一步地提高钛涂层2与本体1的结合强度。

参考图1-图3，可选地，第一附加粒子221包括氮化钛粒子和第一复合粒子中的至少一种，其中第一复合粒子包括第一芯层和包覆在第一芯层表面的第一包覆层，第一芯层为纯钛层，第一包覆层为氮化钛层。例如，第一附加粒子221可以仅包括氮化钛粒子，第一附加粒子221也可以仅包括第一复合粒子，或者第一附加粒子221还可以包括氮化钛粒子和第一复合粒子。这种设计可以实现第一附加粒子221具有较高的硬度，可以显著提升钛涂层2的硬度，而且第一附加粒子221结构简单便于形成。

参考图1-图3，可选地，至少一部分第一附加粒子221邻近钛基体21的朝向本体1的表面。例如一部分第一附加粒子221邻近钛基体21的朝向本体1的表面，或者全部第一附加粒子221邻近钛基体21的朝向本体1的表面。这种设计可以在本体1的内表面喷涂钛涂层2的过程中形成夯实作用，提高钛涂层2与本体1的结合强度。也可以通过设置一部分第一附加粒子221邻近钛基体21的朝向本体1的表面，一部分第一附加粒子221邻近钛基体21的远离本体1的表面，使得第一附加粒子221分布均匀，使得钛涂层2整体结构更加稳定且强度及硬度较高。

其中，分布在钛基体21中的附加粒子包括上述的第一附加粒子221且第一附加粒子221包括氮化钛粒子和第一复合粒子中的至少一种时，氮化钛粒子可以是另外加入钛基体21中的粒子，例如在喷涂形成钛涂层2的过程中，可以将纯钛粉末和氮化钛粉末进行混合，混合之后喷涂至本体1上，其中纯钛粉末堆叠形成钛基体21，氮化钛粉末形成氮化钛粒子分布并嵌入在钛基体21中。该氮化钛粒子和/或第一复合粒子也可以是在喷涂形成钛涂层2的过程中，通过控制工艺参数形成，例如在喷涂形成钛涂层2的过程中，可以将纯钛粉末喷涂至本体1上，其中纯钛粉末堆叠形成钛基体21，在喷涂的过程中，通过控制工艺参数，例如使得喷涂的工作气体为氮气，可以使得一部分钛与氮气反应生成氮化钛粒子和/或第一复合粒子，该氮化钛粒子和/或第一复合粒子嵌入至钛基体21中。

根据本发明的一些实施例，钛涂层2中钛元素的含量不低于90％，这种设计保证了钛涂层2具有良好的抑菌性和耐腐蚀性。

根据本发明的一些实施例，钛涂层2的孔隙率不高于1％，使得钛涂层2的结构致密，可以提高钛涂层2的结构强度，降低钛涂层2断裂的风险。

根据本发明的一些实施例，钛涂层2为冷喷涂层，通过冷喷技术形成的钛涂层2孔隙率较低，可以提高钛涂层2的结构强度，降低钛涂层2断裂的风险，而且通过冷喷技术形成的钛涂层2与本体1具有良好的结构强度，可以降低钛涂层2脱落的风险。

根据本发明的一些实施例，钛基体21由钛粒子堆叠而成，附加粒子嵌入至钛基体21中，可以使得附加粒子与钛基体21之间具有良好的结合强度，可以更好地提高钛涂层2的整体性能。

根据本发明的一些实施例，本体1的内表面的粗糙度为Ra3-5um。由此，可以提高本体1与钛涂层2之间的结合强度。例如，可以对本体1的基材进行粗化处理，可采用喷砂、蚀刻等工艺方法，实现本体1的内表面粗糙化，使得本体1的内表面的粗糙度为Ra3-5um。

根据本发明的一些实施例，钛涂层2的内表面(钛涂层2的内表面是指钛涂层2的远离本体1的表面)抛光处理形成为光面，例如可以将钛涂层2的内表面抛光呈镜面，钛涂层2的内表面不再设置其他物质结构，钛涂层2的内表面可以直接与食品接触使用。这种设计使得钛涂层2的内表面光滑，避免灰尘和食物残渣聚集在钛涂层2内表面的凹坑中，使得容器100烹饪食物时更加健康安全，而且便于清洁容器100。

参考图3，根据本发明的一些实施例，钛涂层2的内表面设有不粘涂层3，例如可以使用PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(可溶性聚四氟乙烯)、陶瓷涂料等其他材料制成不粘涂层3。通过设置不粘涂层3，可以使得容器100的内表面具有不粘特性，方便容器100的内表面的清洁处理。还可以在不粘涂层3中加入感温变色涂料，从而使得不粘涂层3可以精准反应容器100的烹饪温度，便于用户直观了解温度。

例如，在本发明的一些可选实施例中，钛涂层2的朝向不粘涂层3的表面的粗糙度为Ra3-10um，可以提高不粘涂层3与钛涂层2之间的结合强度。

进一步地，本体1的内表面的粗糙度为Ra3-5um，由此进一步地提高不粘涂层3与钛涂层2之间的结合强度。

参考图2-图3，根据本发明的一些实施例，附加粒子包括第二附加粒子222，构成第二附加粒子222的材料包括二氧化钛，二氧化钛相比金属钛具有更好的耐磨性，在钛涂层2中设置含有二氧化钛的第二附加粒子222可以进一步提高钛涂层2的耐磨性，延长容器100的使用寿命。钛涂层2中氧元素的含量不高于2％，较多的二氧化钛会使得钛涂层2疏松，降低钛涂层2的结构强度，通过限定钛涂层2中氧元素的含量，使得钛涂层2兼顾良好的结构强度和良好的耐磨性。另一方面，二氧化钛的导热系数低于钛单质，使得第二附加粒子222的导热系数低于钛基体20。由此，通过在钛基体21内设置第二附加粒子222，由于第二附加粒子222的导热系数较低，从而可以使得第二附加粒子222具有较大的热阻，从而通过分布在钛基体21内的第二附加粒子222能够实现分散热量，提高热量传递的均匀性。

参考图1-图3，可选地，钛涂层2中氧元素的含量范围为1-2％。通过将钛涂层2中氧元素的含量限定在合适范围内，使得钛涂层2中二氧化钛的含量适中，使得钛涂层2兼顾良好的结构强度和良好的耐磨性，同时钛涂层2可以兼顾良好的导热效率和导热的均匀性。

参考图1-图3，可选地，第二附加粒子222包括二氧化钛粒子和第二复合粒子中的至少一种，其中第二复合粒子包括第二芯层和包覆在第二芯层表面的第二包覆层，第二芯层为纯钛层，第二包覆层为二氧化钛层。例如，第二附加粒子222可以仅包括二氧化钛粒子，第一附加粒子221也可以仅包括第二复合粒子，或者第二附加粒子222还可以包括二氧化钛粒子和第二复合粒子。这种设计可以实现第二附加粒子222具有较好的耐磨性，可以显著提升钛涂层2的耐磨性，同时钛涂层2可以兼顾良好的导热效率和导热的均匀性，而且第二附加粒子222结构简单便于形成。

参考图1-图3，可选地，第二附加粒子222邻近钛基体21的内表面。由于第二附加粒子222具有良好的耐磨性，通过将第二附加粒子222设在邻近钛基体21的内表面，使得钛基体21的内表面具有良好的耐磨性，使得容器100在烹饪食物时更耐锅铲刮擦。同时钛涂层2可以兼顾良好的导热效率和导热的均匀性，提高烹饪效果。另一方面，二氧化钛无毒、性质稳定，使得容器100烹饪食物更加安全健康。

其中，分布在钛涂层2中的附加粒子包括上述的第二附加粒子222且第二附加粒子222包括氧化钛粒子和第二复合粒子中的至少一个时，该氧化钛粒子可以是另外加入钛基体21中的粒子，例如在喷涂形成钛涂层2的过程中，可以将纯钛粉末和氧化钛粉末进行混合，混合之后喷涂至本体1上，其中纯钛粉末堆叠形成钛基体21，氧化钛粉末形成氧化钛粒子分布并嵌入在钛基体21中。该氧化钛粒子和/或第二复合粒子也可以是在喷涂形成钛涂层2的过程中，通过控制工艺参数形成，例如在喷涂形成钛涂层2的过程中，可以将纯钛粉末喷涂至本体1上，其中纯钛粉末堆叠形成钛基体21，在喷涂的过程中，通过控制工艺参数，例如可以使得一部分钛与工作环境中的少量氧接触氧化形成氧化钛粒子和/或第二复合粒子，该氧化钛粒子和/或第一复合粒子嵌入至钛基体21中。

根据本发明的一些实施例，容器100为锅具。例如容器100可以用于电饭煲内胆、压力锅内胆、炒锅等炊具产品，锅具具有良好的抑菌效果，整体结构稳定，成本较低，锅具的钛涂层2脱落和断裂的风险较低。

下面参考图1-图3描述根据本发明一些实施例的容器100及其制造方法。

实施例一，

选择本体1的基材，对本体1的表面进行除油和脱脂等处理；

选取纯度为99％以上，粒径范围在1-50um的纯钛粉末；

将本体1置于旋转夹具上使其保持一定的速度做圆周运动，采用冷喷涂技术对本体1的内表面进行喷涂制备钛涂层2，冷喷枪室压力范围为4.0-4.5MPa，送粉气压范围为4.1-4.6MPa，工作环境温度范围在500-600℃，工作气体为氮气，形成厚度范围为200um-500um的钛涂层2；

对钛涂层2的内表面进行抛光处理，抛至光亮表面(参照图2)。

本实施例制备的容器100，在喷涂钛涂层2的过程中，纯钛粉末与作为工作气体的氮气反应生成氮化钛，从而在钛基体21内部形成嵌入的第一附加粒子221。钛涂层2喷涂结束后，钛涂层2的暴露在空气中的内表面可以与空气中的氧气反应，生成二氧化钛，从而在钛涂层2的邻近内表面的部分形成第二附加粒子222。

实施例二，

选择本体1的基材，对本体1的基材的表面进行除油和脱脂等处理；

选取纯度为99％以上，粒径范围在1-50um的纯钛粉末；

将本体1置于旋转夹具上使其保持一定的速度做圆周运动，采用冷喷涂技术对本体1内表面进行喷涂制备钛涂层2，冷喷枪室压力范围为4.0-4.5MPa，送粉气压范围为4.1-4.6MPa，工作环境温度范围在500-600℃，工作气体为氮气，形成厚度范围为80um-150um的钛涂层2；

在喷涂好的钛涂层2的内表面喷涂不粘涂层3(参照图3)。

本实施例制备的容器100，在喷涂钛涂层2的过程中，纯钛粉末与作为工作气体的氮气反应生成氮化钛，从而在钛基体21内部形成嵌入的第一附加粒子221。钛涂层2喷涂结束后，钛涂层2的暴露在空气中的内表面可以与空气中的氧气反应，生成二氧化钛，从而在钛涂层2的邻近内表面的部分形成第二附加粒子222。

参考图1-图3，根据本发明第二方面实施例的烹饪器具，包括根据本发明上述第一方面实施例的容器100。

根据本发明的烹饪器具，通过设置上述容器100，使得烹饪器具具有良好的抑菌效果，成本较低，烹饪器具的钛涂层2与烹饪器具的本体1的结合力较高，钛涂层2的脱落风险较低，且通过限定钛涂层2中氮元素的含量，使得钛涂层2具有良好的结构强度和较高的硬度的同时具有良好的韧性，使得烹饪器具整体结构稳定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种容器，其特征在于，包括：

本体；

钛涂层，所述钛涂层设在所述本体的内表面，所述钛涂层包括钛基体和分布在所述钛基体内的氮元素，所述钛基体为纯钛，所述钛涂层中氮元素的含量不高于10％。

2.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述钛涂层中所述氮元素的含量范围为3-8％；和/或，所述钛涂层中所述钛元素的含量不低于90％。

3.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述钛基体内分布有附加粒子，所述附加粒子包括第一附加粒子，构成所述第一附加粒子的材料包括氮化钛。

4.根据权利要求3所述的容器，其特征在于，所述第一附加粒子包括氮化钛粒子和第一复合粒子中的至少一种，其中所述第一复合粒子包括第一芯层和包覆在所述第一芯层表面的第一包覆层，所述第一芯层为纯钛层，所述第一包覆层为氮化钛层；和/或，至少一部分所述第一附加粒子邻近所述钛基体的朝向所述本体的表面。

5.根据权利要求3所述的容器，其特征在于，所述钛基体由钛粒子堆叠而成，所述附加粒子嵌入至所述钛基体中。

6.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述钛涂层的孔隙率不高于1％；和/或，所述钛涂层为冷喷涂层。

7.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述本体的内表面的粗糙度为Ra3-5um；和/或，所述钛涂层的内表面抛光处理形成为光面。

8.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述钛涂层的内表面设有不粘涂层，所述钛涂层的朝向所述不粘涂层的表面的粗糙度为Ra3-10um。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的容器，其特征在于，所述附加粒子包括第二附加粒子，构成所述第二附加粒子的材料包括二氧化钛，所述钛涂层中氧元素的含量不高于2％。

10.根据权利要求9所述的容器，其特征在于，所述钛涂层中所述氧元素的含量范围为1-2％。

11.根据权利要求9所述的容器，其特征在于，所述第二附加粒子包括二氧化钛粒子和第二复合粒子中的至少一种，其中所述第二复合粒子包括第二芯层和包覆在所述第二芯层表面的第二包覆层，所述第二芯层为纯钛层，所述第二包覆层为二氧化钛层；和/或，所述第二附加粒子邻近所述钛基体的内表面。

12.一种烹饪器具，其特征在于，包括：根据权利要求1-11中任一项所述的容器。

Images