CN115679147B - 一种富硒养生锅用复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富硒养生锅用复合材料，所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％‑65％；铜合金粉末30％‑80％；硒粉0.1‑4.0％；其中，所述铜合金粉末中的各组分及体积百分比为：Cu90‑95％，Al0‑5％，Si0‑2％，Mg0‑3％；本发明复合材料制成的富硒养生锅可以持续不断的释放硒元素补充人体所需，符合健康的需求；且具有良好的导热系数而加热快速且均匀，有利用保持食物原有营养的同时，还能增加食物美味。
Description
技术领域
本发明涉及一种养生锅用复合材料技术领域，尤其是指一种富硒养生锅用复合材料。
背景技术
锅是一种常用的厨房炊事用具，用于对食物进行烹、煮、煎、炸、炒等多种工作，是中国人烹饪中必不可少的一种工具；随着人们对健康问题的日益关注，对锅的养生功能也提出了更多更高要求。
硒是一种人体必需的微量元素，硒具有提高免疫力的作用，誉为“防癌之王”，备受人们关注；目前，中国营养学会推荐的硒的成人摄入量为每日50-250微克，18岁以上者硒元素推荐摄入量为50微克/天，适宜摄入量为100微克/天，可耐受最高摄入量为400微克/ 天；我国幅员辽阔，有不少地区贫硒，加之人们对硒在人体中的重要性研究越来越深入，迫切需要能安全高效的补硒方法；因此，本发明人研制出一种复合材料用于制作富硒养生锅，在锅烹饪食物的同时，可以向食物中不断释放硒元素，便可很好的解决此问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富硒养生锅用复合材料，该复合材料制成的富硒养生锅可以持续不断的释放硒元素补充人体所需，符合健康的需求；且具有良好的导热系数而加热快速且均匀，有利用保持食物原有营养的同时，还能增加食物美味。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种富硒养生锅用复合材料，所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％-65％；铜合金粉末30％-80％；硒粉0.1-4.0％；其中，所述铜合金粉末中的各组分及体积百分比为：Cu 90-95％，Al 0-5％， Si 0-2％，Mg 0-3％。
所述硒粉为纯硒粉或硒合金粉，且所述硒粉的d50为3-10微米；所述硒合金粉中的各组分及体积百分比为：Cu 40-60％，Se 40-60％。
铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为50％-70％。
铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为60％。
铜合金粉末的d50为5-20微米。
铜合金粉末中Si含量为2％。
铜合金粉末中Mg含量为2％。
SiC粉末在复合材料中的体积百分比为30％-65％。
SiC粉末在复合材料中的体积百分比为50％。
SiC粉末的d50为5-20微米。
所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％，铜合金粉末79.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 1％，Mg 3％，余量为Cu。
所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末34％，铜合金粉末65.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu。
所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末65％，铜合金粉末34.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 1％，余量为Cu。
所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末59％，纯硒粉1.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为： Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu。
所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末56％，硒合金粉4.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu。
本发明富硒养生锅用复合材料是将SiC粉末、铜合金粉末、硒粉混合均匀而成，并采用粉末冶金热压法制成锅体；其中，硒微溶于水中，富硒养生锅在水中加热时可以释放一定浓度的硒，并且溶解度很小但稳定；而且，Cu和碳化硅都具有较高的导热系数，二者结合可以制备高导热系数的复合材料，导热系数容易达到100W/mk，比一般的铁锅、钢锅导热系数高很多，传热快，能迅速加热均匀；采用本发明的复合材料制成的富硒养生锅能不断向食物中释放50-150μg/kg 的硒，室温导热系数超过100W/mk；本发明富硒养生锅是一种加热高效、传热快速均匀、能不断向食物中释放硒元素的高档健康养生锅。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明揭示了一种富硒养生锅用复合材料，所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％-65％；铜合金粉末30％-80％；硒粉 0.1-4.0％；其中，所述铜合金粉末中的各组分及体积百分比为：Cu 90-95％，Al 0-5％，Si 0-2％，Mg 0-3％。
本发明富硒养生锅用复合材料是将SiC粉末、铜合金粉末、硒粉混合均匀而成，并采用粉末冶金热压法制成锅体；其中，硒微溶于水中，富硒养生锅在水中加热时可以释放一定浓度的硒，并且溶解度很小但稳定；而且，Cu和碳化硅都具有较高的导热系数，二者结合可以制备高导热系数的复合材料，导热系数容易达到100W/mk，比一般的铁锅、钢锅导热系数高很多，传热快，能迅速加热均匀；采用本发明的复合材料制成的富硒养生锅能不断向食物中释放50-150μg/kg 的硒(可以用氢化物原子荧光仪测的硒在水中的浓度)，室温导热系数超过100W/mk；本发明富硒养生锅是一种加热高效、传热快速均匀、能不断向食物中释放硒元素的高档健康养生锅。
本发明的复合材料是一种Cu/SiC复合材料，所述复合材料是由基体和增强材料组成，所述基体为铜合金粉末，增强材料为SiC粉末；铜基复合材料使用温度高达800℃，具有良好的导热性、尺寸稳定性、热膨胀系数低和强度高等性能。
本发明的所述硒粉为纯硒粉或硒合金粉，且所述硒粉的d50为 3-10微米；所述硒合金粉中的各组分及体积百分比为：Cu 40-60％， Se 40-60％。
本发明的铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为50％-70％。
本发明的铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为60％。
本发明的铜合金粉末的d50为5-20微米。
本发明的铜合金粉末中Si含量为2％。
本发明的铜合金粉末中Mg含量为2％。
本发明的SiC粉末在复合材料中的体积百分比为30％-65％。
本发明的SiC粉末在复合材料中的体积百分比为50％。
本发明的SiC粉末的d50为5-20微米。
本发明的所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％，铜合金粉末79.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 1％，Mg3％，余量为Cu。
本发明的所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末34％，铜合金粉末65.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg3％，余量为Cu。
本发明的所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末65％，铜合金粉末34.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg1％，余量为Cu。
本发明的所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末59％，纯硒粉1.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu。
本发明的所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末56％，硒合金粉4.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg3％，余量为Cu。
本发明的复合材料制作富硒养生锅的制备方法具有以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为5-20微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Cu 90-95％，Al 0-5％，Si 0-2％，Mg 0-3％；
S2、硒粉制备：选用d50为3-10微米的硒粉，硒粉为纯硒粉或硒合金粉，硒合金粉中Cu为40-60％，Se为40-60％；
S3、SiC粉末制备：选用d50为5-20微米的碳化硅粉体(碳化硅粉体为市面上常售碳化硅粉体)；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％-65％；铜合金粉末30％-80％；硒粉0.1-4.0％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA 中，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50 约为100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20-100MPa，温度为800-1000℃，5-10min得到锅体。
本发明采用粉末冶金热压烧结方法制备SiC/Cu复合材料富硒养生锅，热压烧结引入压力代替传统粉末冶金方法，简化工艺减少设备投入和使用；而且，采用热压粉末冶金法制备工艺，能获得均匀、致密的锅体，致密度可达99％以上，相比浇铸或注射成型制锅，设备简单，工艺流程短，烧结温度低，保温时间短，富硒养生锅的强度和导热系数高，成本低廉。
本发明复合材料制成的富硒养生锅与现有养生锅相比，具有以下优点：
1、本发明复合材料中加入硒粉，硒微溶于水中，富硒养生锅含有一定量的硒，加热时会在水中可以释放50-150μg/kg浓度的硒，并且溶解度很小但稳定；食物放入锅中加热过程中，能持续稳定释放对人体有益的硒离子，是一种有保健作用的富硒养生锅；
2、本发明复合材料中的Cu和碳化硅都具有较高的导热系数，采用铜合金粉体和碳化硅粉体制备锅体，养生锅的热导率可以调节在 100-200W/mk(室温)，且成分和结构皆可控制，有利于材料性能控制，容易制得导热系数高、强度高的锅体；导热系数很容易达到100W/mk，比一般的铁锅、钢锅的导热系数高很多，传热快，能迅速加热均匀，安全高效，节能；
3、本发明采用粉末冶金热压烧结方法制备SiC/Cu复合材料富硒养生锅，热压烧结引入压力代替传统粉末冶金方法，简化工艺减少设备投入和使用；而且，采用热压粉末冶金法制备工艺，能获得均匀、致密的锅体，致密度可达99％以上，相比浇铸或注射成型制锅，设备简单，工艺流程短，烧结温度低，保温时间短，富硒养生锅的强度和导热系数高，成本低廉。
以下用实施例对本发明富硒养生锅用复合材料做进一步说明：
实施例1
本实施例提供一种富硒养生锅用复合材料的配方，其中复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％，铜合金粉末79.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 1％，Mg 3％，余量为Cu。
本实施例还提供利用上述富硒养生锅用复合材料制作养生锅的制备方法，包括以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为5微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 1％，Mg 3％，余量为Cu；
S2、硒粉制备：选用d50为3微米的纯硒粉；
S3、SiC粉末制备：选用市售的碳化硅粉体，d50控制在5微米；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20％；铜合金粉末79.9％；硒粉 0.1％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50约为 100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20MPa，温度为960℃，保温5分钟，脱模得到锅体。
实施例2
本实施例提供一种富硒养生锅用复合材料的配方，其中复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末34％，铜合金粉末65.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％， Mg 3％，余量为Cu。
本实施例还提供利用上述富硒养生锅用复合材料制作养生锅的制备方法，包括以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为15微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu；
S2、硒粉制备：选用d50为7.5微米的纯硒粉；
S3、SiC粉末制备：选用市售的碳化硅粉体，d50控制在10微米；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末34％；铜合金粉末65.9％；硒粉 0.1％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50约为 100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20MPa，温度为880℃，保温8分钟，脱模得到锅体。
实施例3
本实施例提供一种富硒养生锅用复合材料的配方，其中复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末65％，铜合金粉末34.9％，纯硒粉0.1％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％， Mg 1％，余量为Cu。
本实施例还提供利用上述富硒养生锅用复合材料制作养生锅的制备方法，包括以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为20微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 1％，余量为Cu；
S2、硒粉制备：选用d50为10微米的纯硒粉；
S3、SiC粉末制备：选用市售的碳化硅粉体，d50控制在20微米；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末65％；铜合金粉末34.9％；硒粉 0.1％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50约为 100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20MPa，温度为800℃，保温10分钟，脱模得到锅体。
实施例4
本实施例提供一种富硒养生锅用复合材料的配方，其中复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末59％，纯硒粉 1.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu。
本实施例还提供利用上述富硒养生锅用复合材料制作养生锅的制备方法，包括以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为7.5微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu；
S2、硒粉制备：选用d50为3微米的纯硒粉；
S3、SiC粉末制备：选用市售的碳化硅粉体，d50控制在14微米；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％；铜合金粉末59％；硒粉1.0％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50约为 100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20MPa，温度为950℃，保温5分钟，脱模得到锅体。
实施例5
本实施例提供一种富硒养生锅用复合材料的配方，其中复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％，铜合金粉末56％，纯硒粉 4.0％；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％， Mg 3％，余量为Cu。
本实施例还提供利用上述富硒养生锅用复合材料制作养生锅的制备方法，包括以下步骤：
S1、铜合金粉末制备：按铜合金粉配方将Cu、Al、Mg、Si等物质加入水气联合雾化制粉炉中，经熔炼、水气联合雾化、过滤、干燥、筛分，获得d50约为7.5微米的铜合金粉末；其中，铜合金粉末配方中的各组分及体积百分比为：Al 2％，Si 2％，Mg 3％，余量为Cu；
S2、硒粉制备：选用d50为3微米的纯硒粉；
S3、SiC粉末制备：选用市售的碳化硅粉体，d50控制在14微米；
S4、混料：将上述的铜合金粉末、硒粉、SiC粉末按配方比例混合；将混合后的粉料装入球磨罐中，球料比为2.5：1，转速为 260r/min，球磨8小时，充分混合均匀成复合材料；其中，复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40％；铜合金粉末56％；硒粉4.0％；
S5、喷雾造粒：将上述混合好的复合材料加入浓度为5％的PVA，充分搅拌2-3小时，获得浆料；将浆料打入喷雾造粒机制得d50约为 100-120微米的粉体颗粒；
S6、热压烧结：将造粒后的复合材料装入锅形模具中，置入热压烧结炉，压力为20MPa，温度为950℃，保温5分钟，脱模得到锅体。
下表是实施例1至实施例5制成富硒养生锅在加热制作食物时释放的硒含量和热导率对比
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (12)
1.一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20%-65%；铜合金粉末30%-80%；硒粉0.1-4.0%；其中，所述铜合金粉末中的各组分及体积百分比为：Cu 90-95%，Al 2-5%，Si 1-2%，Mg 1-3%；所述硒粉为纯硒粉或硒合金粉，且所述硒粉的d50为3-10微米；所述硒合金粉中的各组分及体积百分比为：Cu 40-60%，Se 40-60%；SiC粉末的d50为5-20微米，铜合金粉末的d50为5-20微米。
2.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为50%-70%。
3.如权利要求2所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：铜合金粉末在复合材料中的体积百分比为60%。
4.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：铜合金粉末中Si含量为2%。
5.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：铜合金粉末中Mg含量为2%。
6.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：SiC粉末在复合材料中的体积百分比为30%-65%。
7.如权利要求6所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：SiC粉末在复合材料中的体积百分比为50%。
8.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末20%，铜合金粉末79.9%，纯硒粉0.1%；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2%，Si 1%，Mg 3%，余量为Cu。
9.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末34%，铜合金粉末65.9%，纯硒粉0.1%；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2%，Si 2%，Mg 3%，余量为Cu。
10.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末65%，铜合金粉末34.9%，纯硒粉0.1%；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2%，Si 2%，Mg 1%，余量为Cu。
11.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40%，铜合金粉末59%，纯硒粉1.0%；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2%，Si 2%，Mg 3%，余量为Cu。
12.如权利要求1所述一种富硒养生锅用复合材料，其特征在于：所述复合材料的各组分及体积百分比为：SiC粉末40%，铜合金粉末56%，硒合金粉4.0%；其中，铜合金粉末的各组分及体积百分比为：Al 2%，Si 2%，Mg 3%，余量为Cu。
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