CN114587150B - 一种烹饪器具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种烹饪器具及其制备方法，属于烹饪器具领域，针对现有烹饪锅具不粘持久性差的问题，采用技术方案如下：一种烹饪器具，包括铝基体、间隙性钛层、间隙性耐磨层以及不粘层，所述铝基体的表面为交替设置的波峰结构和波谷结构组成的起伏面，所述间隙性钛层形成于所述波谷结构处，所述间隙性耐磨层形成于波峰结构的外侧，所述不粘层包覆所述间隙性耐磨层和所述间隙性钛层。波峰结构始终能够保持较低的磨损率，波谷结构处的不粘层能够在较长的时间内低于波峰结构的高度，金属铲在较长时间内无法接触到波谷结构处的不粘层，这样可以保护波谷处的不粘层，从而具有较好的不粘持久性。

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领域，特别涉及一种烹饪器具及其制备方法。

背景技术

现有锅具为通常涂覆一层不粘层或耐蚀层，通常来说，不粘层是通过化学反应来实现与基体结合的，为此，不粘层的结合力一般不足，若使用锅铲为金属材质，则会在锅具表面摩擦对不粘层或耐蚀层造成损伤，不粘效果持久性被破坏，会降低烹饪器具使用寿命。因此需要对烹饪器具进行改进，提高烹饪器具不粘持久性。

发明内容

针对现有烹饪锅具不粘持久性差的问题，本发明提供一种烹饪器具及其制备方法，在铝基体表面形成波峰结构和波谷结构组成的起伏面，在波峰结构处形成形成硬度较大的间隙性耐磨层，以保护波谷处的不粘层，延长了烹饪锅具不粘持续时间。

本发明采用技术方案如下：一种烹饪器具，包括铝基体、间隙性钛层、间隙性耐磨层以及不粘层，所述铝基体的表面为交替设置的波峰结构和波谷结构组成的起伏面，所述间隙性钛层形成于所述波谷结构处，所述间隙性耐磨层形成于未被钛层覆盖的波峰结构的外侧，所述不粘层包覆所述间隙性耐磨层和所述间隙性钛层。

由于铝基体表面为不平整的起伏面，使用金属铲时，金属铲仅与波峰结构外部的不粘层相互作用，会磨损耐磨层波峰处的不粘层；金属铲与本申请的烹饪器具接触时，磨损的部位为波峰结构处的不粘层和金属铲，因耐磨层的氧化物硬度会远高于常用的金属铲硬度，因此波峰结构始终能够保持较低的磨损率，波谷结构处的不粘层能够在较长的时间内低于波峰结构的高度，金属铲在较长时间内无法接触到波谷结构处的不粘层，这样可以保护波谷处的不粘层，从而具有较好的不粘持久性。波谷结构处的间隙性钛层对铝基体起到一定的保护作用，钛具有较稳定的抗氧化性能，在耐磨层生成时不会被氧化，同时因为钛具有较好的人体亲和性能，即使不粘涂层脱落，烹饪时也不会对人体造成实质性危害。

进一步地，所述铝基体表面粗糙度为Ra2～Ra20，所述波峰结构和所述波谷结构高度相差0.1-1.2mm。设置合理的峰谷间高度差可以延长不粘使用寿命。高度差过小，则波峰磨损的快，不粘层容易被破坏；高度差过大，则波峰裸露面积增大，不粘性能下降。

进一步地，所述间隙性耐磨层硬度为200HV～500HV，以保证其具有足够的耐磨性。

进一步地，所述不粘层为至少一层，其组成包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷、聚醚砜中的一种或多种，其厚度为20μm～70μm。这些成分形成的不粘层与食物接触时不产生有毒物质，安全可靠，且形成的不粘涂层结合力较强，不易脱落。

一种烹饪器具的制备方法，包括：

步骤1，在铝基体表面处理，形成交替设置的波峰结构和波谷结构；

步骤2，利用离心力喷涂钛粉或钛颗粒，以在波谷结构处形成间隙性钛层；

步骤3，采用硬质阳极氧化，在铝基材的波峰结构的外表面形成间隙性耐磨层；

步骤4，水洗、封闭处理，以降低间隙性耐磨层的孔隙率；

步骤5，喷涂不粘涂料；

步骤6，烧结涂料形成不粘层。

封闭处理用于填充和封闭氧化膜的孔隙，以提高抗蚀性、绝缘性，并增加美观。封闭的方法有热水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法；通过封闭处理有效减少了耐磨层制备时间，节能降耗，降低了生产成本。

本实施例优选热水封闭处理，其工艺要求如下：温度≥96℃；PH为5.8～6.5，处理时间20～30min，采用去离子水或纯水配制。

进一步地，步骤1中，表面处理按如下步骤依次进行：

步骤1.1，采用的化学溶液的成分按质量百分数为：氢氧化钠2～3％、磷酸三钠3～4％、碳酸钠1～2％，其余为水，获得总碱度为2～4.5％的溶液，在40-60℃下，擦拭或浸泡铝基体表面30-60s去除铝基体表面的油脂；

步骤1.2，一次水洗，清除残留的化学试剂；

步骤1.3，采用5～10％的硝酸溶液在室温条件下擦拭或浸泡5～15s，进行酸洗，去除铝基体的氧化层；

步骤1.4，二次水洗；

步骤1.5，通过高速喷射刚玉砂、高速抛丸工艺或金属模具压制形成波峰结构和波谷结构，所述波峰结构和波谷结构高度相差0.1-1.2mm。

这样表面处理后的好处是形成稳定均布的波峰波谷，进行离心力喷涂钛粉时，更容易沉积于谷底，并形成结合稳定的均匀沉积层。

进一步地，步骤1.2一次水洗方式为温水洗，即将经过化学除油的基体迅速浸泡到流动的清水槽中进行清洗，水温控制在30～50℃。这样能够尽可能减少化学试剂残留。

进一步地，步骤1.5中，喷砂气压控制0.59-0.79Mpa，处理后表面粗糙度为Ra2～Ra20。

进一步地，步骤3中，硬质阳极氧化工艺为：采用质量百分数为16-22％的硫酸H₂SO₄，在–5-0℃下，采用3～3.5A/dm²的电流密度和70～75伏的氧化电压，氧化30～35分钟。

进一步地，步骤5中采用的不粘涂料成分包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷或聚醚砜。

进一步地，所述涂料包括底层涂料和面层涂料，底层涂料涂覆后在125～150℃下烘干2-3min，而后涂覆面层涂料。

进一步地，步骤6的烧结处理为多段温控处理：

步骤6.1，加热至260～280℃处理5-8min，使不粘涂料中的水分及挥发性物质挥发；

步骤6.2，在420～435℃下高温烧结1-3min，使得不粘涂料凝固；

步骤6.3，在400～420℃下处理3-5min，使得不粘涂料中有机物形成交联，使得形成的不粘层连接牢固、可靠；

步骤6.4，出炉口后，在强力风下冷却至60℃左右。

分段加热形成的不粘层具有较强的结合力，不易脱落，连接可靠。

本发明具有的有益效果：烹饪器具采用波峰结构始终能够保持较低的磨损率，波谷结构处的不粘层能够在较长的时间内低于波峰结构的高度，金属铲在较长时间内无法接触到波谷结构处的不粘层，这样可以保护波谷处的不粘层，从而具有较好的不粘持久性。制备方法中，封闭处理用于填充和封闭氧化膜的孔隙，以提高抗蚀性、绝缘性，并增加美观。封闭的方法有热水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法；通过封闭处理有效减少了耐磨层制备时间，节能降耗，降低了生产成本。

附图说明

图1为铝基体结构示意图；

图2为铝基体表面形成间隙性钛层结构示意图；

图3为间隙性耐磨层的结构示意图；

图4为实施例1的烹饪器具的部分截面结构示意图；

图5为不粘层磨损时结构示意图；

图中：1-铝基体；2-间隙性钛层；3-间隙性耐磨层；4-不粘层。

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。

实施例1

本实施例的烹饪器具，包括铝基体1、间隙性钛层2、间隙性耐磨层3以及不粘层4，所述铝基体1的表面为交替设置的波峰结构和波谷结构组成的起伏面，所述间隙性钛层2形成于所述波谷结构处，所述间隙性耐磨层3形成于未被钛层覆盖的波峰结构的外侧，所述不粘层4包覆所述间隙性耐磨层3和所述间隙性钛层2。如图4所示。

由于铝基体1表面为不平整的起伏面，使用金属铲时，金属铲仅与波峰结构外部的不粘层4相互作用，会磨损耐磨层波峰处的不粘层4；金属铲与本申请的烹饪器具接触时，磨损的部位为波峰结构处的不粘层4和金属铲，因耐磨层的氧化物硬度会远高于常用的金属铲硬度，因此波峰结构始终能够保持较低的磨损率，波谷结构处的不粘层4能够在较长的时间内低于波峰结构的高度，金属铲在较长时间内无法接触到波谷结构处的不粘层4，这样可以保护波谷处的不粘层4，从而具有较好的不粘持久性。波谷结构处的间隙性钛层对铝基体起到一定的保护作用，钛具有较稳定的抗氧化性能，在耐磨层生成时不会被氧化，同时因为钛具有较好的人体亲和性能，即使不粘涂层脱落，烹饪时也不会对人体造成实质性危害。

所述铝基体1表面粗糙度为Ra2～Ra20，所述波峰结构和所述波谷结构高度相差0.1-1.2mm。设置合理的峰谷间高度差可以延长不粘使用寿命。高度差过小，则波峰磨损的快，不粘层容易被破坏；高度差过大，则波峰裸露面积增大，不粘性能下降。

所述间隙性耐磨层3硬度为200HV～500HV，以保证其具有足够的耐磨性。

所述不粘层4为至少一层，其组成包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷、聚醚砜中的一种或多种，其厚度为20μm～70μm。这些成分形成的不粘层4与食物接触时不产生有毒物质，安全可靠，且形成的不粘涂层结合力较强，不易脱落。

实施例2

一种烹饪器具的制备方法，包括：

步骤1，在铝基体1表面处理，形成交替设置的波峰结构和波谷结构：如图1所示；

步骤1.1，采用的化学溶液的成分按质量百分数为：氢氧化钠2～3％、磷酸三钠3～4％、碳酸钠1～2％，其余为水，获得总碱度为2～4.5％的溶液，在40-60℃下，擦拭或浸泡铝基体1表面30-60s去除铝基体1表面的油脂；

步骤1.2，一次水洗，清除残留的化学试剂：将经过化学除油的基体迅速浸泡到流动的清水槽中进行清洗，水温控制在30～50℃；

步骤1.3，采用5～10％的硝酸溶液在室温条件下擦拭或浸泡5～15s，进行酸洗，去除铝基体1的氧化层；

步骤1.4，二次水洗；

步骤1.5，通过高速喷射刚玉砂、高速抛丸工艺或金属模具压制形成波峰结构和波谷结构，所述波峰结构和波谷结构高度相差0.1-1.2mm；喷砂气压控制0.59-0.79Mpa，处理后表面粗糙度为Ra2～Ra20；

步骤2，利用离心力喷涂钛粉或钛颗粒，以在波谷结构处形成间隙性钛层2；如图2所示；

步骤3，采用硬质阳极氧化，在铝基材的波峰结构的外表面形成间隙性耐磨层3：如图3所示；

硬质阳极氧化工艺为：采用质量百分数为16-22％的硫酸H₂SO₄，在–5-0℃下，采用3～3.5A/dm²的电流密度和70～75伏的氧化电压，氧化30～35min；

步骤4，水洗、封闭处理，以降低间隙性耐磨层3的孔隙率：本实施例优选热水封闭处理，其工艺要求如下：温度≥96℃；PH为5.8～6.5，处理时间20～30min，采用去离子水或纯水配制；

步骤5，喷涂不粘涂料：采用的不粘涂料成分包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷或聚醚砜；涂料包括底层涂料和面层涂料，底层涂料涂覆后在125～150℃下烘干2-3min，而后涂覆面层涂料；

步骤6，烧结涂料形成不粘层4：如图4所示；

步骤6.1，加热至260～280℃处理5-8min，使不粘涂料中的水分及挥发性物质挥发；

步骤6.2，在420～435℃下高温烧结1-3min，使得不粘涂料凝固；

步骤6.3，在400～420℃下处理3-5min，使得不粘涂料中有机物形成交联，使得形成的不粘层4连接牢固、可靠；

步骤6.4，出炉口后，在强力风下冷却至60℃左右。

封闭处理用于填充和封闭氧化膜的孔隙，以提高抗蚀性、绝缘性，并增加美观。封闭的方法有热水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法；通过封闭处理有效减少了耐磨层制备时间，节能降耗，降低了生产成本。分段加热形成的不粘层4具有较强的结合力，不易脱落，连接可靠。

不粘层4有缺失时，如图5所示。可以看出这种结构能够有效保护间隙性钛层，使得间隙性钛层保持较低的磨损率，有效延长烹饪器具的使用寿命。

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 (9)

1.一种烹饪器具，其特征在于，包括铝基体、间隙性钛层、间隙性耐磨层以及不粘层，所述铝基体的表面为交替设置的波峰结构和波谷结构组成的起伏面，所述间隙性钛层形成于所述波谷结构处，所述间隙性耐磨层形成于未被钛层覆盖的波峰结构的外侧，所述不粘层包覆所述间隙性耐磨层和所述间隙性钛层；

所述烹饪器具的制备方法，包括：

步骤1，在铝基体表面处理，形成交替设置的波峰结构和波谷结构；

步骤2，利用离心力喷涂钛粉或钛颗粒，以在波谷结构处形成间隙性钛层；

步骤3，采用硬质阳极氧化，在铝基材的波峰结构的外表面形成间隙性耐磨层；

步骤4，水洗、封闭处理；

步骤5，喷涂不粘涂料；

步骤6，烧结涂料形成不粘层。

2.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述铝基体表面粗糙度为Ra2～Ra20，所述波峰结构和所述波谷结构高度相差0.1-1.2mm。

3.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述间隙性耐磨层硬度为200HV～500HV。

4.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述不粘层为至少一层，其组成包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷、聚醚砜中的一种或多种，其厚度为20μm～70μm。

5.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，步骤1中，表面处理按如下步骤依次进行：

步骤1.1，采用的化学溶液的成分按质量百分数为：氢氧化钠2～3％、磷酸三钠3～4％、碳酸钠1～2％，其余为水，获得总碱度为2～4.5％的溶液，在40-60℃下，擦拭或浸泡铝基体表面30-60s去除铝基体表面的油脂；

步骤1.2，一次水洗，清除残留的化学试剂；

步骤1.3，采用5～10％的硝酸溶液在室温条件下擦拭或浸泡5～15s，进行酸洗，去除铝基体的氧化层；

步骤1.4，二次水洗；

步骤1.5，通过高速喷射刚玉砂、高速抛丸工艺或金属模具压制形成波峰结构和波谷结构，所述波峰结构和波谷结构高度相差0.1-1.2mm。

6.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，步骤3中，硬质阳极氧化工艺为：采用质量百分数为16-22％的硫酸H₂SO₄，在–5-0℃下，采用3～3.5A/dm²的电流密度和70～75伏的氧化电压，氧化30～35分钟。

7.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，步骤5中采用的不粘涂料成分包括聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷或聚醚砜。

8.根据权利要求1或7所述的烹饪器具，其特征在于，所述不粘涂料包括底层涂料和面层涂料，底层涂料涂覆后在125～150℃下烘干，而后涂覆面层涂料。

9.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，步骤6的烧结处理为多段温控处理：

步骤6.1，加热至260～280℃处理5-8min，使不粘涂料中的水分及挥发性物质挥发；

步骤6.2，在420～435℃下高温烧结1-3min，使得不粘涂料凝固；

步骤6.3，在400～420℃下处理3-5min，使得不粘涂料中有机物形成交联，使得形成的不粘层连接牢固、可靠；

步骤6.4，出炉口后，在强力风下冷却至60℃左右。