CN201675698U - 一种金属导磁陶瓷锅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及陶瓷器皿制造领域，尤指一种锅底外表面及锅体外侧涂有银基金属层的陶瓷锅，它包括锅底、锅体、锅盖和环形导磁层，所述的导磁陶瓷锅的锅底外表面和锅体外侧面有一个或一个以上的环形银基金属导磁涂层。在相同外部条件下，比起传统产品本实用新型能整体接受电磁炉电磁辐射能量，加热迅速，受热面积大且均匀，节能环保；不仅适用于锅、煲类，也适用于需用到电磁炉加热的茶具类，医用类等陶瓷或玻璃器皿。

Description

一种金属导磁陶瓷锅

技术领域

本实用新型涉及陶瓷器皿制造领域，尤指锅底外表面和锅体外侧面有一个或一个以上的环形银基金属导磁涂层的陶瓷锅。

技术背景

陶瓷工业已有悠久历史，中国更以陶瓷而在世界命名.陶瓷广泛的被应用于人们生活的各个领域，其中最大部分是在人们日常生活的饮食领域，随着人们生活水准的提高和新兴技术的出现，古老的陶瓷业产品已远不能适应社会的需求。

随着餐饮业的发展，电磁炉已广泛地应用于火锅和铁板烧烤等食品加工手段，传统的陶瓷锅类产品虽然以保温性能优良而著称，而对于洁净、安全的电磁炉加热产品，却由于陶瓷的非金属特性，不能感应电磁炉电磁辐射能量，不能运用于传统的炖、煨等加工手段。

目前，新兴的用具有导磁功能的金属成份与非导磁的陶瓷复合工艺，使得传统的陶瓷技术得以发展和延伸，然而现有的加工工艺大都采用金属导体预埋法、金属熔喷法等，但都因与陶土的膨胀系数相差较大，难于与陶瓷表面贴切，易发生环形金属导磁层和陶瓷表面分离的“起壳”现象，生产过程中报废率很高。此外，另一种贴膜式铁基金属导磁环工艺，在用户实际使用中，经常会发生击穿或过烧现象，使得产品失效，给用户造成不满。

我国的陶土地域分布广泛，成份含量复杂且差异很大，陶土是指含有铁质而带黄褐色、灰白色、红紫色等色调，具有良好可塑性的粘土。矿物成分以蒙脱石、高岭土为主。矿床(点)取样分析：含二氧化硅65.18-71.86％，三氧化二铝15.02-17.99％，三氧化二铁3.27-6.61％，氧化钙0.75-1.68％，氧化镁0.89-2.07％，含有钨、硼、锗、镍等微量氧化物.由于金属成份在陶土中为游离状，以硅酸盐晶体形态出现，难以直接与致密的金属层结合。

此外，陶土的烧制高温也使得被复合金属产生氧化，如铁和铝，一旦置入电磁场内，Fe₂O₃和Al₂O₃不良的导电性，使得阻抗增加，便会发生打火、击穿现象，倘若采用氮气保护法烧制，则对于民用产品价格难以承受。

法拉第电磁感应定律

E＝nΔΦ/Δt，[E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt：磁通量的变化率]

电阻定律

R＝ρL/S，[ρ：为电阻率(Ω·m)，S：横截面积(m²)，R：电阻值(Ω)，L：导线的长度(m)]

电热功率当量计算定律：

W＝E²t/R[W：热功(J-焦耳)，E：感应电动势(V-伏)，t：时间(s-秒)，R：电阻值(Ω-欧姆)]

发明内容

针对上述陶瓷锅用于电磁炉存在的加工和使用中存在的弊端、陶土的特性、电磁感应理论和热功转换原理，本实用新型目的在于提供一种高效、节能的金属导磁陶瓷锅。

本实用新型提出如下技术解决方案：

一种金属导磁陶瓷锅，包括锅底、锅体、锅盖和环形导磁层，所述的导磁陶瓷锅的锅底外表面和锅体外侧面有一个或一个以上的环形银基金属导磁涂层。

该导磁陶瓷锅的银基金属导磁涂层按重量百分比含量为：银(Ag)85～98％，石墨(C)0～15％，镍(Ni)0～2.5％；导磁涂层厚度为0.5～0.8毫米。

与传统加工方法不同，本实用新型体现在以下特性：

1.与现有的铁(Fe)基材料不同，本实用新型选用不易氧化的银(Ag)基材料作为陶瓷锅的热力发源体，一是为了避免生产过程中的氧化现象造成导磁性能的下降，二是金属银具有良好的低阻抗导电性，三是金属银分子量大，形变小，膨胀系数与陶瓷较接近，能与陶瓷表面有较强附着力.

2.加入还原剂碳(C)，为了最大限度减少陶瓷锅在烧制过程中氧化现象的发生，本实用新型在陶土的坯体、釉质、导磁涂层的烧制过程中均加入了碳(C)，经过下列一系列反应后，陶瓷内析出的金属分子与银(Ag)基材料热力发源体产生很强的分子锚着力.而不是传统金属熔喷工艺产生的陶瓷与金属间附着力，也不是釉质包裹烧制后的固化力。

晶体盐类分解反应：如

CuSO₄·5H₂O→CuO+5H₂O↑+SO₂↑

KAl(SO₄)2·12H₂O→K₂O+Al₂O₃+5H₂O↑+SO₂↑

        ……

氧化反应：如C+O₂→CO

            Fe+O₂→Fe₂O₃

            Al+O₂→Al₂O₃

            Cu+O₂→CuO

        ……

还原反应：如CO+Fe₂O₃→Fe+CO₂↑

            CO+Al₂O₃→Al+CO₂↑

            CO+CuO→Cu+CO₂↑

        ……

置换反应：如Fe+AgO→Ag+Fe₂O₃

            Cu+AgO→Ag+CuO

            Al+AgO→Ag+Al₂O₃

        ……

3.改变热源体传导体系

根据上述三个定律得出的电热功为：

$W=\frac{E^2\mathrm{St}}{\mathrm{\ρL}}$ 其中 $E=\frac{\mathrm{n\Δ\φ}}{\mathrm{\Δt}}$

由二式看出降低电阻率ρ电热功W增大；增加电磁感应匝数n电热功W呈指数平方级增大；同样增加电磁感应圈的面积后，电热功W也相应增大。

本实用新型采用银基材料降低电阻率ρ同时；在陶瓷锅锅体的外侧面，增加了环形金属导磁涂层的圈数，考虑到环形银基金属导磁涂层4的厚度不能过厚，以免“起壳”剥落，在最大限度的增加横截面积S后，根据陶瓷锅的容量大小，配以适量环形银基金属导磁涂层4的圈数、宽度和间隔距离，既扩大横截面积S，从而也增加了电磁感应量E。

所以在相同外部条件下，比起传统产品本实用新型能整体接受电磁炉电磁辐射能量，加热迅速，受热面积大且均匀，节能环保。

本实用新型不仅适用于锅、煲类，也适用于需用到电磁炉加热的茶具类，医用类等陶瓷或玻璃器皿。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为剖面结构对比示意图；

图2(a)为传统产品剖面结构示意图；

图2(b)为本实用新型剖面结构示意图；

图3为本实用新型加工时间与温度曲线图；

图3(a)为本实用新型胚体、釉彩层加工时间与温度曲线图；

图3(b)为本实用新型釉彩层、银基金属导磁涂层加工时间与温度曲线图；

图4为本实用新型环形银基金属导磁涂层底部外表面静态式喷涂法示意图；

图5为本实用新型环形银基金属导磁涂层底部、外侧表面旋转式喷涂法示意图。

其图中1-陶瓷锅底；2-陶瓷锅体；3-陶瓷锅盖；4-环形银基金属导磁涂层；5-陶瓷层；6-釉彩层；7-金属层；8-金属分子锚着层；9-工件；10-喷头；11-机架；12-喉管；13-压力表；14-压力储存罐。

具体实施方式

如图示结构作为本实用新型最佳实施例具体阐述实施方式：

考虑到陶瓷、釉彩、环形银基金属导磁涂层4间的金属分子的锚接作用，本实用新型在陶土胚体的制作中，首先对土坯进行采样分析，根据其金属成份含量加入一定比例的铜(Cu)、铁(Fe)、铝(Al)、镍(Ni)、锰(Mn)、钨(W)、石墨(C)等，制成胚体基粉，经过筛洗、研磨、超声波匀化、工件9成型、工件9脱模，为了能使金属分子团在工件9底部获得更多的析出量，采用口上底下的烧制体位，推入电窑炉，为了最大限度的阻止胚体中金属成份的氧化，增强金属的还原反应，析出于工件9的底部，在胚体件的底部铺设一焦碳层，经过升温→保温→降温三个阶段，得到一个底部有一富金属层的陶瓷毛坯工件9。

根据相同制作原理，对陶瓷毛坯工件9表面进行涂釉彩和烧制，同样得到一个底部有一富金属层的陶瓷工件9。

环形银基金属导磁涂层4配料，称93克的银氧化物粉末，6克石墨(碳氧化物)粉末，1克镍氧化物粉末混合倒入不锈钢罐中，再加入液态50克聚乙烯醇缩定醛树脂(pvb)进行湿式球磨，超声波匀化，10小时后，盛入喷枪压力储存罐14中待喷。

在陶瓷工件9釉彩的保温析出阶段，通过输送线陶瓷工件9经过180°旋转后(底上口下体位)，被输送到一环境温度为800℃左右喷射室，金属导磁粉末在高压下喷涂于导磁陶瓷锅锅底1外表面或外侧面，一个以上环形银基金属导磁涂层4，喷涂厚度为0.5～0.8毫米，喷涂环形的金属导磁粉末在22g～26g，逐步降温，最后保温于环境温度60℃～80℃条件下4小时出炉。

由于陶土的质地不同，调制的胚体基粉百分含量也不尽相同，此外，工件9的形态重量也都为一变量，故对于环形银基金属导磁涂层4的圈数、厚度都要根据实际工件9而定，同样陶瓷胚体、釉彩烧制过程(升温→保温→降温)三个阶段中的温度和时间的参数，也随之改变。图3为本实用新型加工时间与温度曲线图，按图显示本实用新型采用了逐步升温、分级降温、稳态保温的烧制工艺，为了能得到均匀、尽可能多的导磁金属分子的析出，在温度控制上应尽量避免陡升或陡降的曲线拐点。以避免分子晶体间的晶格脆断，分级降温的级数可分多些。在时间控制上应尽可能长些，陶瓷的烧制、环形银基金属导磁涂层4的高温和高压，使得产品内部积聚了一定的应力集中，充分的时效，以利于分子晶体间的应力释放，避免产品的生产和用户使用过程中的开裂，因而导致产品失效报废。

本实用新型采用了环形银基金属导磁涂层4底部外表面静态式喷涂法(见图4)；和环形银基金属导磁涂层4底部、外侧表面旋转式喷涂法(见图5)；对于只需要底部喷涂环形银基金属导磁涂层4的工件9，工件9被输入喷射室后，传感系统直接控制上方的喷头10伸入到工件9表面；配置好的金属导磁粉末经过压力储存罐14、喉管12、喷头10喷射于工件表面，如果外侧表面需要同时喷涂的，则传感系统控制机架11倾斜一角度，同时工件底部旋转机构作360°旋转即可。

由于工件9喷涂层表面的平整和清洁与否将直接影响环形银基金属导磁涂层4的导磁/导电性能，一旦工件9喷涂层表面出现夹杂、气泡等现象，就会产生产品喷涂“起壳”现象，用户使用过程中发生击穿现象，直接导致产品的报废.所以应在喷射室设置有表面平整和清洁的吸尘辅助装置，产品喷涂后也应清洁环形银基金属导磁涂层4与釉彩间接缝处的毛刺，以确保产品表面的光洁度和平整度。

Claims (1)

1.一种金属导磁陶瓷锅，包括锅底、锅体、锅盖和环形导磁层，其特征在于所述的导磁陶瓷锅的锅底(1)外表面和锅体(2)外侧面有一个或一个以上的环形银基金属导磁涂层(4)。

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