CN116763145A - 一种具有熔射层的不粘锅及其加工制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不粘锅，包括锅体基材和覆盖在锅体基材内表面的熔射层，锅体基材经拉伸或压铸形成侧壁及底壁，熔射层为经喷枪喷出的高速多粒子叠附形成，包括覆盖锅体基材侧壁的侧熔射层和覆盖锅体基材底壁的底熔射层，底熔射层包括位于锅体基材底壁中心区域的强化熔射层区及外围的过渡熔射层区，强化熔射层区内熔射层的厚度大于过渡熔射层区内熔射层的厚度，且强化熔射层区的覆盖锅体基材中心区域的等效直径小于25mm。本申请提供的不粘锅，其锅具基材底壁中心的熔射层经过增大厚度的强化处理，进而不易脱落，延长使用寿命，并且不易糊锅，还能够同时兼顾锅具基材较大面积的熔射层厚度的均匀性以及底壁中心区域熔射层的强化效果。

Description

一种具有熔射层的不粘锅及其加工制造方法

技术领域

本发明公开涉及烹饪器具技术领域，尤其涉及一种具有熔射层的不粘锅及其加工制造方法。

背景技术

炒锅是厨房中常用的烹饪器具，不粘锅由于其能够实现食物加工时不粘和清洗方便，被大多数消费者接受和认可。常见的不粘锅是靠例如聚四氟乙烯等氟涂料形成不粘涂层，以实现不粘功能，而含有钛熔射层的新型不粘锅更是由于其更好的耐用性和不沾效果，成为了厨房用具的新兴产品。

然而，目前市面上的不粘锅多存在不粘涂层的耐磨性、持久性不好等问题，现有技术为改善上述问题也提出了多种方案。例如，专利CN217137473U提供了一种防粘锅具，该锅具在其主喷面上的熔射层厚度由中心向边缘处逐渐减小，然而，具有如此设置的锅具底壁厚度不均匀，不利于其耐冲击性的提升；专利CN218164854U提供了一种喷覆熔射涂层的锅具，该锅具在较大主喷面上的熔射层厚度为0.2～0.8mm，然而较厚的熔射层提高了生产锅具的成本，并且不利于轻量化使用，降低了用户体验。

与此同时，为优化不粘锅的结构和性能，其熔射层的喷涂工艺也有待改善。由于在熔射步骤中，被熔射粒子的速度极快，一般可达200～300m/s，而远大于锅具的自转速度和喷枪移动速度，因此锅具基体的内表面为多粒子重叠状态，因此在实际生产过程中常因工艺方法问题造成局部漏喷或厚度不均匀，影响耐磨层致密性，导致耐磨性不足或冷热冲击开裂等问题。专利CN110623550A提供了一种表面熔射铝铸铁厨具喷涂工艺，该工艺在电弧喷涂时采用螺旋上升式喷涂，操作复杂，喷涂均匀性不易控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种具有显著提升的抗冲击能力且不易脱落的不粘层的锅具，以及其制造方法。

一方面，本申请提供了一种具有熔射层的不粘锅，包括锅体基材和覆盖在所述锅体基材内表面的熔射层，所述锅体基材经拉伸或压铸形成侧壁及底壁，所述熔射层为经喷枪喷出的高速多粒子叠附形成，所述熔射层包括覆盖锅体基材侧壁的侧熔射层，和覆盖锅体基材底壁的底熔射层，

所述底熔射层包括位于锅体基材底壁中心区域的强化熔射层区及外围的过渡熔射层区，所述强化熔射层区内熔射层的厚度大于所述过渡熔射层区内熔射层的厚度，且所述强化熔射层区的覆盖锅体基材中心区域的等效直径小于25mm。

具有上述结构设置的不粘锅，其锅具基材底壁中心较小范围区域内的熔射层经过增大厚度的强化处理，以使得底壁中心区域的硬度提升，进而不易脱落，延长使用寿命。与此同时，还能够避免锅底中心区域由于局部高温而容易导致的食材糊锅，提高用户体验。

并且，强化熔射层区等效直径小于25mm的设置，能够同时兼顾锅具基材较大面积的熔射层厚度的均匀性以及底壁中心区域熔射层的强化效果。一方面，厚度均匀的熔射层具有更好的耐磨性和抗冲击开裂等优异性能，并且在外观上颜色均匀，有利于提高用户体验；另一方面，尽管厚度更大的强化熔射层区具有更好的硬度且不易脱落，然而过大的强化熔射层范围并不利于降低成本和轻量化锅具，并且在使用时与常见厨房灶台的中部温度高而周围温度相对较低的加热方式难以适配。

在一种实施方式中，所述强化熔射层区内熔射层的厚度为80～100μm，所述过渡熔射层区内熔射层的厚度为50～80μm。

具有上述厚度的熔射层能够在显著提升抗冲击性的同时，避免过厚易出现的高温受热开裂的问题。

可选的，所述强化熔射层区内熔射层的厚度下限和/或上限可以选自80μm、81μm、82μm、83μm、84μm、85μm、86μm、87μm、88μm、89μm、90μm、91μm、92μm、93μm、94μm、95μm、96μm、97μm、98μm、99μm、100μm。

可选的，所述过渡熔射层区内熔射层的厚度下限和/或上限可以选自50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm、76μm、77μm、78μm、79μm、80μm。

另一方面，本申请还提供了上述不粘锅的加工制造方法，所述方法包括向自转的锅体基材喷涂熔射层粒子的步骤，所述熔射层粒子的喷涂路径为：

自所述锅体基材的侧壁上边缘移动至底壁中心，再由其底壁中心移动至侧壁上边缘；或

自所述锅体基材的侧壁上边缘向底壁中心移动并超过中心距离d，再返回至侧壁上边缘。

优选的，所述熔射层粒子的喷涂路径在具体的工艺操作中，可通过控制喷枪的移动路径实现。

优选的，喷枪的移动路径为直线运动。

本申请提供的上述加工制造方法，通过熔射层粒子在锅体基材的侧壁上边缘与底壁中心之间做往复运动，使得锅体基材内表面的熔射层致密性显著提升，并且在一定范围内的中心区域熔射层厚度大于其周围区域的熔射层厚度，进而能够显著提高不粘锅中不粘层的耐磨、抗冷热冲击和抗开裂问题。而移动并超过中心距离d后再返回的方式，能够使得中心区域的熔射层充分被熔射，防止出现未被熔射区域，进一步避免熔射层的易开裂等问题。

在一种实施方式中，所述锅体基材的的自转速度为x转/分钟，所述熔射层粒子的喷涂速度为v米/秒，v＜x/6000。

在一种实施方式中，所述锅体基材的的自转速度x的取值范围为100＜x＜250。

上述参数的设置规定锅具基材自转一周的时间小于熔射粒子束移动一个直径距离的时间，如此可进一步保证锅具基材的锅沿处熔射层的致密性，提高锅具基材整体熔射层的一致性。

在一种实施方式中，所述熔射层粒子的喷涂速度自锅体基材的侧壁上边缘向底壁中心区域逐渐增大，再自底壁中心区域向侧壁上边缘逐渐变小。

可以理解的是，基于锅具基材在自转过程中，其锅具基材底壁中心的线速度最小，而侧壁上边缘处的线速度最大，上述参数的设置可以是喷涂过程与锅具基材的自转速度相匹配，进而提高熔射层均匀性。

在一种实施方式中，在所述锅体基材的底壁中心处的移动速度大于0.1米/秒。

上述参数的设置使得形成的熔射层厚度小于等于100μm，进而保证锅具基材内表面熔射层的耐磨性。

在一种实施方式中，所述超过中心的距离d满足：0≤d≤10mm。

上述参数的设置能够避免由于锅具基材的工装定位不准确或晃动而导致的锅具基材底壁中心熔射层致密性不足的问题，适当的距离d还可以避免导致中心熔射层过厚，进而易受热开裂，同时还可以提升底壁中心熔射层区域的致密性。

在一种实施方式中，所述熔射层粒子的喷涂路径在通过所述锅体基材的底壁中心处时，行走路径为面积不超过πd²的形状后返回。

优选的，所述形状包括三角形、圆形、正方形。

上述路径参数的设置，能够保证熔射粒子在锅具基材的底壁中心区域覆盖的完整性和致密性，提高其硬度和抗冲击效果。

在一种实施方式中，除所述熔射步骤外，本申请提供的不粘锅加工制造方法还包括不粘锅制造的其他常规工艺步骤，例如抛光、喷砂、涂油等，可采用常规步骤完成。

在一种实施方式中，所述熔射层粒子的喷涂方式包括火焰熔射、电弧熔射或等离子熔射。

在一种实施方式中，所述锅体基材的材质选自铁、铁合金、铝、铝合金、铜和铜合金中的至少一种；和/或，

所述熔射层粒子的材质选自钛、钛合金、铬或不锈钢中的至少一种。

可选的，所述熔射层粒子的粒径为170～300μm。

可选的，本申请提供的不粘锅可应用于炒锅，和/或电压力锅、电饭煲的内胆。

本申请至少具有如下有益效果：

1、本申请提供的不粘锅，其锅具基材底壁中心较小范围区域内的熔射层经过增大厚度的强化处理，进而不易脱落，延长使用寿命，并且不易糊锅，提高用户体验，还能够同时兼顾锅具基材较大面积的熔射层厚度的均匀性以及底壁中心区域熔射层的强化效果。

2、本申请提供的不粘锅的加工制造方法，使得锅体基材内表面的熔射层在一定范围内的中心区域熔射层厚度大于其周围区域的熔射层厚度，并且熔射层整体的致密性显著提升，进而能够显著提高不粘锅中不粘层的不粘效果以及耐磨、抗冷热冲击和抗开裂等性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1是本申请提供的不粘锅一种实施方式的结构示意图

图2是不粘锅俯视下的熔射喷涂路径一种实施方式的示意图；

图3是不粘锅俯视下的熔射喷涂路径一种实施方式的示意图；

图4是不粘锅俯视下的熔射喷涂路径一种实施方式的示意图；

图中：

1：锅具基材侧壁；101：侧壁上边缘；2：锅具基材底壁；201：强化熔射层区；202：过渡熔射层区；3：熔射粒子束；4：熔射路径；箭头a：锅具基材的自转方向；箭头b1、b2：熔射喷枪的移动路径。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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是必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如未特殊说明，在以下实施方式中，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

实施例1不粘锅具

本实施例提供了一种不粘锅具，该不粘锅可应用于炒锅，和/或电压力锅、电饭煲的内胆，优选为炒锅。

如图1所示，该不粘锅包括锅体基材和覆盖在锅体基材内表面的熔射层，其中，锅体基材经拉伸或压铸形成侧壁1及底壁2，锅具基材的侧壁1顶端具有侧壁上边缘101。熔射层为经喷枪喷出的高速多粒子叠附形成，包括覆盖锅体基材侧壁1的侧熔射层，和覆盖锅体基材底壁2的底熔射层。

继续参阅图1，底熔射层包括位于锅体基材底壁中心区域的强化熔射层区201及外围的过渡熔射层区202，强化熔射层区201内熔射层的厚度大于过渡熔射层区202内熔射层的厚度，且强化熔射层区201的覆盖锅体基材中心区域的等效直径小于25mm。

优选的，强化熔射层区201内熔射层的厚度为80～100μm，过渡熔射层区202内熔射层的厚度为50～80μm。如此厚度下的熔射层能够在显著提升抗冲击性的同时，避免过厚易出现的高温受热开裂的问题。

本实施例提供的不粘锅，在一种实施方式中，其锅具基材底壁2内表面的熔射层是厚度均匀平坦的，即此时强化熔射层区201内熔射层的厚度和过渡熔射层区202内熔射层的厚度均为80μm，厚度均匀的熔射层具有更好的耐磨性和抗冲击开裂等优异性能，并且在外观上颜色均匀，有利于提高用户体验。

在另一种实施方式中，其锅具基材底壁2中心较小范围区域内的熔射层经过增大厚度的强化处理，以使得底壁2中心区域的硬度提升，进而不易脱落，延长使用寿命。与此同时，还能够避免锅底中心区域由于局部高温而容易导致的食材糊锅，提高用户体验。并且，强化熔射层区201等效直径小于25mm的设置，能够同时兼顾锅具基材较大面积的熔射层厚度的均匀性以及底壁中心区域熔射层的强化效果。一方面，大面积的厚度均匀的熔射层能够保持更好的耐磨性和抗冲击开裂等优异性能，并且在外观上颜色均匀，有利于提高用户体验；另一方面，尽管厚度更大的强化熔射层区201具有更好的硬度且不易脱落，然而过大的强化熔射层范围并不利于降低成本和轻量化锅具，并且在使用时与常见厨房灶台的中部温度高而周围温度相对较低的加热方式难以适配。

实施例2不粘锅具的加工制造方法

本实施例提供了实施例1中不粘锅的加工制造方法，该方法至少包括向自转的锅具基材喷涂喷涂熔射层粒子的步骤。

其中，锅体基材的材质选自铁、铁合金、铝、铝合金、铜和铜合金中的至少一种，优选为铸铁；熔射层粒子的材质选自钛、钛合金、铬或不锈钢中的至少一种，优选为钛粉末。

在一种实施方式中，熔射层粒子的喷涂方式选自火焰熔射、电弧熔射或等离子熔射。具体的，将粒径为170μm～300μm的熔射原料粉末混合后通入熔射喷枪内，在功率约为40kw的状态下将混合粉末热喷涂于锅具基材内壁，液态的熔射原料混合物冷却后凝结于锅具基材的内表面，形成熔射层。

参阅图2，在一种实施方式中，熔射层粒子的喷涂路径为：自锅体基材的侧壁上边缘101直线移动至底壁2的中心位置，再由其底壁2中心直线移动至侧壁上边缘101。如图2所示，图中箭头a为锅具基材的自转方向，在锅具基材的转动下，沿直线移动的熔射层粒子束3的熔射路径如图2中标记4所示。

参阅图3，在另一种实施方式中，为避免工装定位不准确或晃动导致中心熔射层致密性不足，熔射层粒子的喷涂路径可以采用如图3所示的方式：自锅体基材的侧壁上边缘101向底壁2中心点位置处直线移动，并超过中心点位置处距离d，再从距离d处直线移动返回至侧壁上边缘101。

优选的，超过中心的距离d满足：0≤d≤10mm。在该距离d下能够避免由于锅具基材的工装定位不准确或晃动而导致的锅具基材底壁中心熔射层致密性不足的问题，并且适当的距离d还可以避免导致中心熔射层过厚，进而易受热开裂，同时还可以提升底壁中心熔射层区域的致密性。

优选的，在如图3所示的实施例中，熔射层粒子的喷涂路径在通过锅体基材的底壁2中心点位置处时，行走路径可以为面积不超过πd²的形状后返回，如图4所示。

参阅图4，喷枪在底壁中心区域的行走路径形状可以是三角形、圆形、正方形，如图4所示为三角形，且面积不超过以d为半径的圆的面积。如此能够保证熔射粒子在锅具基材的底壁中心区域覆盖的完整性和致密性，提高其硬度和抗冲击效果。

可以理解的是，一般熔射粒子束的直径大约10mm，为更好的解释说明，图2～4中所示熔射层粒子束3被示意性的放大。

在优选的实施方式中，喷涂熔射层粒子的喷枪在锅体基材的底壁2中心处的移动速度大于0.1米/秒。如此可使得形成的熔射层厚度小于等于100um，进而保证锅具基材内表面熔射层的耐磨性。

优选的，在本实施例提供的熔射工艺中，由于被熔射粒子的熔射速度极快，一般在200～300m/s，远大于锅具基材的自转速度和喷枪移动速度，因此锅具基材表面为多粒子重叠状态，并且锅沿处线速度大，为保证熔射层的致密性，尤其是在锅沿处熔射层致密性，提高锅具整体熔射层的一致性，设定锅具基材的自转速度为x(转/分钟)，喷枪移动速度为v(米/秒)，规定v＜x/6000(米/秒)，即规定锅具基材自转一周的时间小于粒子束移动一个直径距离的时间。其中，x的取值范围为100＜x＜250(转/分钟)。

优选的，在本实施例提供的熔射工艺中，基于锅具基材在自转过程中，其锅具基材底壁中心的线速度最小，而侧壁上边缘处的线速度最大，故设置熔射层粒子的喷涂速度自锅体基材的侧壁上边缘101向底壁2中心区域逐渐增大，再自底壁2中心区域向侧壁上边缘101逐渐变小，如此可使得喷涂过程与锅具基材的自转速度相匹配，进而提高熔射层均匀性。

可选的，本实施例提供的制造方法还包括抛光、喷砂、涂油等步骤，具体的示例性步骤如下：

步骤1)、一次抛光：使用百洁布或者砂纸对锅具基体的内表面进行打磨抛光，去除锅具基体表面的油污以及杂质；

步骤2)、喷砂：使用高速砂流的冲击锅具基体的表面，使锅具基体的粗糙度为Ra2.0μm～10μm；

步骤3)、熔射：将粒径为170μm～300μm的熔射原料粉末混合后通入熔射喷枪内，在功率约为40kw的状态下将混合粉末热喷涂于锅具基体内壁，液态的熔射原料混合物冷却后凝结于锅具基体氮化层的内表面，形成熔射层；

步骤4)、二次抛光：使用百洁布或者砂纸对氮化层的内表面进行打磨抛光，使氮化层的表面粗糙度为Ra 1.5μm～Ra 3.0μm。

步骤5)、清洗并擦油。

实施例3性能测试

采用本实施例提供的加工制造方法，变换锅沿枪速、中心枪速、喷枪过中心距离、中心点路径的参数，制备一系列不粘锅产品，分别记为实例1#～实例4#，并设置采用未优化参数方法制得的锅具作为对比例，分别记为D1#～D6#，测试实例和对比例不粘锅产品的性能，其中，测试方法如下：

1、持久不粘

将样品洗净后固定在耐磨试验机上，频率为33次/min，施加向下30N的力，采用长70mm±5mm、宽30mm±5mm百洁布(3M7447B),来回运动距离100mm。每500次更换一次百洁布并用10倍的放大镜观察，循环次数结束后，测试不粘性，不粘性测试方法参照《GB/T32095.2-2015家用食品金属烹饪器具不粘表面性能及测试规范第2部分：不粘性及耐磨性测试规范》第4.2.1章节测试方法，要求：循环次数5001次，粘性Ⅱ级。

2、冷热冲击

样品通过电磁炉或者燃气灶干烧，表面温度达到400℃后立即浸入常温水中，循环50次，要求：熔射层不开裂。

各示例制得的不粘锅具，其工艺参数以及最终的测试结果如表1所示，其中，锅具自转速度100＜x＜250(转/分钟)，样品选用常规转速150转/分钟，锅沿v＜0.025(米/秒)中心处的移动速度＞0.1(米/秒)；0≤d≤10mm。

表1

由表1的数据可知，本申请提供的加工制造方法中，锅沿枪速、中心枪速、喷枪过中心距离、中心点路径等参数对最终不粘锅的外观、不粘性以及耐冷热冲击性能具有重要影响。相较于优化参数前的对比例，实施例2提供的加工制造方法制得的不粘锅具有颜色更加均匀的外观、循环25000次后仍能达到的Ⅰ级不粘以及冷热循环50次后仍合格不开裂的优异性能。而本申请提供的加工制造方法，操作简单，工业化实用性强，具有广阔的市场应用前景。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种具有熔射层的不粘锅，包括锅体基材和覆盖在所述锅体基材内表面的熔射层，所述锅体基材经拉伸或压铸形成侧壁及底壁，所述熔射层为经喷枪喷出的高速多粒子叠附形成，其特征在于，

所述熔射层包括覆盖锅体基材侧壁的侧熔射层，和覆盖锅体基材底壁的底熔射层，

所述底熔射层包括位于锅体基材底壁中心区域的强化熔射层区及外围的过渡熔射层区，所述强化熔射层区内熔射层的厚度大于所述过渡熔射层区内熔射层的厚度，且所述强化熔射层区的覆盖锅体基材中心区域的等效直径小于25mm。

2.根据权利要求1所述的不粘锅，其特征在于，所述强化熔射层区内熔射层的厚度为80～100μm，所述过渡熔射层区内熔射层的厚度为50～80μm。

3.如权利要求1或2所述不粘锅的加工制造方法，其特征在于，所述方法包括向自转的锅体基材喷涂熔射层粒子的步骤，所述熔射层粒子的喷涂路径为：

自所述锅体基材的侧壁上边缘移动至底壁中心，再由其底壁中心移动至侧壁上边缘；或

自所述锅体基材的侧壁上边缘向底壁中心移动并超过中心距离d，再返回至侧壁上边缘。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述锅体基材的的自转速度为x转/分钟，所述熔射层粒子的喷涂速度为v米/秒，v＜x/6000。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述锅体基材的的自转速度x的取值范围为100＜x＜250。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述熔射层粒子的喷涂速度自锅体基材的侧壁上边缘向底壁中心区域逐渐增大，再自底壁中心区域向侧壁上边缘逐渐变小。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述锅体基材的底壁中心处的移动速度大于0.1米/秒。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超过中心的距离d满足：0≤d≤10mm。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述熔射层粒子的喷涂方式包括火焰熔射、电弧熔射或等离子熔射。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述锅体基材的材质选自铁、铁合金、铝、铝合金、铜和铜合金中的至少一种；和/或，

所述熔射层粒子的材质选自钛、钛合金、铬或不锈钢中的至少一种。