CN114568954B

CN114568954B - 一种烹饪器具及其制备方法

Info

Publication number: CN114568954B
Application number: CN202210197975.2A
Authority: CN
Inventors: 陈合林
Original assignee: Ashtar Co ltd
Current assignee: Ashtar Co ltd
Priority date: 2022-03-02
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2042-03-02
Also published as: CN114568954A

Abstract

本发明为一种烹饪器具及其制备方法，属于烹饪器具及制备工艺领域，针对现有烹饪器具耐蚀性差且有重金属析出风险的问题，采用技术方案如下：一种烹饪器具，包括铁基体、通过高压冷喷涂方式喷涂在铁基体上表面的纯钛层，以及包覆铁基体其余表面的防腐层；纯钛层为0.1‑0.35mm，孔隙率小于15％；防腐层为2‑28μm。制备过程为：铁基体表面处理；采用高压冷喷涂方式喷涂纯钛层；进行盐浴氮化并保温，形成锅坯体，随后进行除油清洗；将锅坯体放置在氧化炉中进行盐浴氧化；清洗、烘干和抛光。位于铁基体上表面的纯钛层不会污染食物，防止铁基体中的重金属逸出，纯钛层通过高压冷喷涂方式形成在铁基体表面，与铁基体具有较好的结合力。

Description

一种烹饪器具及其制备方法

技术领域

本发明属于烹饪器具及制备工艺领域，特别涉及一种烹饪器具及其制备方法。

背景技术

现有铁锅(烹饪器具)很容易生锈或有重金属析出的风险，与食材接触时，会有害物质带到食材中，时间一长就会对人体产生危害，而采用防腐涂层解决这一问题时，涂层往往与铁基材结合力不够而脱落，防腐性能受到影响，时间一长仍然会对人身健康造成威胁，因此需要对现有锅具进行改进，以提高其耐蚀性并防止重金属析出。

发明内容

针对现有烹饪器具耐蚀性差且有重金属析出风险的问题，本发明提供一种烹饪器具及其制备方法，能够提高铁基烹饪器具的耐蚀性并能有效防止重金属析出。

本发明采用技术方案如下：一种烹饪器具，包括铁基体、通过高压冷喷涂方式喷涂在铁基体上表面的纯钛层，以及包覆铁基体其余表面的防腐层；

所述纯钛层为0.1-0.35mm，孔隙率小于15％；

所述防腐层为2-28μm。

钛材料具有耐蚀性好、性能稳定、熔点高的特点，因此位于铁基体上表面的纯钛层与食物接触时，不会污染食物，且纯钛层的孔隙率小于15％，能够防止铁基体中的重金属逸出，此外，纯钛层通过高压冷喷涂方式形成在铁基体表面，与铁基体具有较好的结合力，防腐层将铁基体其余表面包覆，可以防止铁锅在使用中接触酸性、含盐食物等物质而发生腐蚀生锈，造成对人体的危害及整个烹饪器具的损坏。

进一步地，所述防腐层为铁基体依次经过氮化、氧化处理后形成的氮化层。这样形成的氮化层与铁基体具有较好的结合力，不会轻易脱落。

进一步地，所述铁基体包括碳素钢、铸铁。碳素钢和铸铁是常用的锅具材料，其具有成本低、应用范围广的特点，此外，碳素钢和铸铁中的合金元素含量较其他金属材料少，重金属含量也少。

一种烹饪锅具的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，对铁基体表面处理，

步骤2，采用高压冷喷涂方式在铁基体上表面喷涂纯钛层，所述纯钛层厚度为0.1-0.35mm，孔隙率小于1.5％；

步骤3，将喷涂纯钛层的铁基体放在氮化炉中进行盐浴氮化并保温，形成锅坯体，随后进行除油清洗；

步骤4，将经过步骤3处理后的锅坯体放置在氧化炉中进行盐浴氧化；

步骤5，对步骤4的锅坯体进行清洗、烘干和抛光。

本申请中，钛层复合为低温加工方式，减少了铁基体在高温下易氧化的风险，铁基体喷涂表面无氧化层，有利于纯钛层和铁基体牢固结合，并能保护基体复合层在高温氮化及氧化炉中不被氧化腐蚀。

进一步地，步骤1的表面处理过程为：采用20至60目的不规则棕刚玉砂粒在铁基体表面喷砂处理，去除铁基体表面杂质，并保证一定的粗糙度，有利于纯钛附着。

进一步地，步骤2中，所述高压冷喷涂过程为：采用氮气或氩气作为保护气，控制铁基体的转速在50-500RPM，将纯度>99％、粒度范围为100-1000目的纯钛颗粒喷涂在铁基体上。这一过程有利于纯钛颗粒均匀布置在铁基体上，确保形成的纯钛层具有较好的均匀度；喷涂时，所述铁基体的温度<200℃，喷枪移动速度为1-1000mm/s，喷枪加热温度为300-1000℃，喷涂距离为5-50mm，以保证喷涂均匀性。

进一步地，所述步骤3中，盐浴氮化液中氰酸根的质量浓度为30％～34％，经反复试验，在此浓度范围内，反应速度快，氮化效果好，有利于防腐层的形成；经步骤3处理后，锅坯体上形成厚度为2-28μm的防腐层，该防腐层包覆铁基体其余表面。

进一步地，所述步骤3中，盐浴氮化的工艺条件为：

采用盐浴氮化剂，使得喷涂纯钛层的铁基体在580℃～600℃下氮化170～190min，并在350℃～400℃下保温15～20min；

使用的盐浴氮化剂组成按质量份数计，包括：CO(NH₂)₂ 30～50份、Na₂CO₃ 4～8份、K₂CO₃6～10份、Li₂CO₃ 5～10份、KCNO 12～25份、NaCNO 8～15份、NaCl 5～8份。该配方氮化液活性高，工艺性好，经处理后废液中无有害物质残留，保温处理可以消除残余反应，降低膜层应力集中现象，防止开裂、剥离等缺陷产生。

进一步地，所述步骤4中，盐浴氧化的工艺条件为：

采用盐浴氧化剂，使得锅坯体在420℃～440℃下氧化170～190min；

使用的盐浴氧化剂按质量份数计，包括：CNO^-38～41份、CO₃ ^-14～18份、M⁺43～46份、CN^-1～4份，其中，M⁺为K⁺、Na⁺和Li⁺中的一种或几种。该配方氧化液活性高，工艺性好，经处理后废液中有害物质分解、无有害物质残留。

进一步地，步骤5中，清洗温度≥90℃，烘干温度为150℃～170℃。

本发明具有的有益效果：钛材料具有耐蚀性好、性能稳定、熔点高的特点，因此位于铁基体上表面的纯钛层与食物接触时，不会污染食物，且纯钛层的孔隙率小于15％，能够防止铁基体中的重金属逸出，此外，纯钛层通过高压冷喷涂方式形成在铁基体表面，与铁基体具有较好的结合力，防腐层将铁基体其余表面包覆，可以防止铁锅在使用中接触酸性、含盐食物等物质而发生腐蚀生锈，造成对人体的危害及整个烹饪器具的损坏。

附图说明

图1为烹饪器具的侧面结构示意图；

图中：1-铁基体；2-防腐层；3-纯钛层。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

根据国标GB/T32432-2015的6.18规定进行耐腐蚀性试验，将氯化钠溶液(5％)注入烹饪器具中，使溶液达烹饪器具的1/2以上高度，盖上盖子，在加热源上大火加热至沸腾，然后保持微沸，机械加热1.5h，煮沸过程中因蒸发损失的氯化钠溶液(5％)应及时补充蒸馏水，以保持原溶液高度不变，将烹饪器具移离热源，用自来水洗净盐渍，并用软布吸干表面，立即进行目视检查，无肉眼可见的锈点即为合格。

实施例1

本实施例的烹饪器具，如图1所示，包括铁基体1、通过高压冷喷涂方式喷涂在铁基体1上表面的纯钛层3，以及包覆铁基体1其余表面的防腐层2；

所述纯钛层3为0.1-0.35mm，孔隙率小于15％；

所述防腐层2为2-28μm。

钛材料具有耐蚀性好、性能稳定、熔点高的特点，因此位于铁基体1上表面的纯钛层3与食物接触时，不会污染食物，且纯钛层3的孔隙率小于15％，能够防止铁基体1中的重金属逸出，此外，纯钛层3通过高压冷喷涂方式形成在铁基体1表面，与铁基体1具有较好的结合力，防腐层2将铁基体1其余表面包覆，可以防止铁锅在使用中接触酸性、含盐食物等物质而发生腐蚀生锈，造成对人体的危害及整个烹饪器具的损坏。

所述防腐层2为铁基体1依次经过氮化、氧化处理后形成的氮化层。这样形成的氮化层与铁基体1具有较好的结合力，不会轻易脱落。

所述铁基体1包括碳素钢、铸铁。碳素钢和铸铁是常用的锅具材料，其具有成本低、应用范围广的特点，此外，碳素钢和铸铁中的合金元素含量较其他金属材料少，重金属含量也少。

实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性，在烹饪环境中，铁基体上表面的纯钛层的温度一般不会超过这个温度。

实施例2

本实施例的烹饪锅具的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，对铁基体1表面处理，采用20至60目的不规则棕刚玉砂粒在铁基体1表面喷砂处理，去除铁基体1表面杂质，并保证一定的粗糙度，有利于纯钛附着；

步骤2，采用高压冷喷涂方式在铁基体1上表面喷涂纯钛层3，所述纯钛层3厚度为0.1-0.35mm，孔隙率小于1.5％，采用氮气或氩气作为保护气，控制铁基体1的转速在50-500RPM，将纯度>99％、粒度范围为100-1000目的纯钛颗粒喷涂在铁基体1上，这一过程有利于纯钛颗粒均匀布置在铁基体1上，确保形成的纯钛层3具有较好的均匀度；喷涂时，所述铁基体1的温度<200℃，喷枪移动速度为1-1000mm/s，喷枪加热温度为300-1000℃，喷涂距离为5-50mm。

步骤3，将喷涂纯钛层3的铁基体1放在氮化炉中进行盐浴氮化并保温，采用盐浴氮化液中氰酸根的质量浓度为30％～34％，形成锅坯体，此时锅坯体上形成厚度为2-28μm的防腐层2，该防腐层2包覆铁基体1其余表面，随后进行除油清洗；经反复试验，在此浓度范围内，反应速度快，氮化效果好，有利于防腐层2的形成；

采用盐浴氮化剂，使得喷涂纯钛层3的铁基体1在580℃～600℃下氮化170～190min，并在350℃～400℃下保温15～20min；

使用的盐浴氮化剂组成按质量份数计，包括：CO(NH₂)₂ 30～50份、Na₂CO₃ 4～8份、K₂CO₃6～10份、Li₂CO₃ 5～10份、KCNO 12～25份、NaCNO 8～15份、NaCl 5～8份；保温处理可以消除残余反应，降低膜层应力集中现象，防止开裂、剥离等缺陷产生；该配方氮化液活性高，工艺性好，经处理后废液中有害物质分解、无有害物质残留；

步骤4，将经过步骤3处理后的锅坯体放置在氧化炉中进行盐浴氧化；盐浴氧化的工艺条件为：

使用的盐浴氧化剂按质量份数计，包括：CNO^-38～41份、CO₃ ^-14～18份、M⁺43～46份、CN^-1～4份，其中，M⁺为K⁺、Na⁺和Li⁺。该配方氧化液活性高，工艺性好，经处理后废液中无有害物质残留；

步骤5，对步骤4的锅坯体进行清洗、烘干和抛光，具体为：清洗温度≥90℃，烘干温度为150℃～170℃。

本申请中，钛层复合为低温加工方式，减少了铁基体1在高温下易氧化的风险，铁基体1喷涂表面无氧化层，有利于纯钛层3和铁基体1牢固结合，并能保护基体复合层在高温氮化及氧化炉中不被氧化腐蚀。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims

1.一种烹饪锅具的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，对铁基体表面处理，

步骤2，采用高压冷喷涂方式在铁基体上表面喷涂纯钛层，所述纯钛层厚度为0.1-0.35mm，孔隙率小于1.5%；所述高压冷喷涂过程为：采用氮气或氩气作为保护气，控制铁基体的转速在50-500RPM，将纯度>99%、粒度范围为100-1000目的纯钛颗粒喷涂在铁基体上；所述铁基体的温度<200℃，喷枪移动速度为1-1000mm/s，喷枪加热温度为300-1000℃，喷涂距离为5-50mm；

步骤3，将喷涂纯钛层的铁基体放在氮化炉中进行盐浴氮化并保温，形成锅坯体，随后进行除油清洗；盐浴氮化的工艺条件为：

采用盐浴氮化剂在580℃~600℃下，氮化170~190min，并在350℃~400℃下保温15~20min；

使用的盐浴氮化剂组成按质量份数计包括：CO(NH₂)₂ 30~50份、Na₂CO₃ 4~8份、K₂CO₃ 6~10份、Li₂CO₃ 5~10份、KCNO 12~25份、NaCNO 8~15份、NaCl 5~8份；

步骤5，对步骤4的锅坯体进行清洗、烘干和抛光。

2.根据权利要求1所述的烹饪锅具的制备方法，其特征在于，步骤1的表面处理过程为：采用20至60目的不规则棕刚玉砂粒在铁基体表面喷砂处理。

3.根据权利要求1所述的烹饪锅具的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，盐浴氮化液中氰酸根的质量浓度为30％～34％，经步骤3处理后，锅坯体上形成厚度为2-28μm的防腐层，该防腐层包覆铁基体其余表面。

4.根据权利要求1所述的烹饪锅具的制备方法，其特征在于，盐浴氧化的工艺条件为：

采用盐浴氧化剂，使得锅坯体在420℃~440℃下氧化170~190min；

使用的盐浴氧化剂按质量份数计，包括：CNO^- 38~41份、CO₃ ^- 14~18份、M⁺ 43~46份、CN^-1~4份，其中，M⁺为K⁺、Na⁺和Li⁺中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的烹饪锅具的制备方法，其特征在于，步骤5中，清洗温度≥90℃，烘干温度为150℃~170℃。