CN206950017U - 不粘炊具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种不粘炊具，该不粘炊具包括：炊具基体，包括第一粗糙化表面，第一粗糙化表面包括多个微米级的第一凸起和多个纳米级的第二凸起；以及第二粗糙化表面，第二粗糙化表面设置在第一粗糙化表面上，第二粗糙化表面包括多个微米级的第三凸起和多个纳米级的第四凸起。通过在炊具基体的上形成含有微米级凸起和纳米级凸起的第一粗糙化表面，使得第一粗糙化表面具有疏水性能，然后在该第一粗糙化表面上设置同样具有微米级凸起和纳米级凸起的第二粗糙化表面，使得本实用新型的不粘炊具在保持疏水性能的同时，还能够对炊具基体表面的疏水结构进行保护，避免被摩擦或者破坏，从而使不粘炊具具有稳定的疏水效果，且不粘寿命延长。

Description

不粘炊具

技术领域

本实用新型涉及炊具领域，具体而言，涉及一种不粘炊具。

背景技术

目前市面销售的不粘炊具，如不粘锅主要有两类，一类是喷涂聚四氟乙烯(PTFE)涂料的不粘锅，另一类是喷涂溶胶凝胶(SOL-GEL)陶瓷涂料的不粘锅。聚四氟乙烯(PTFE)涂料不粘锅，表面涂层为PTFE高分子材质，其虽不粘性好，但是PTFE高分子涂层硬度低、易老化，使用一段时间后，涂层容易出现划伤和脱落，老化后不粘性下降明显，从而不粘寿命较短。溶胶凝胶(SOL-GEL)陶瓷涂料不粘锅，虽然硬度高，表面机械性能较好，但由于该类不粘锅的材料自身特性耐温性较差，而导致该类不粘锅的不粘性在正常烹饪使用时便会在较短时间内下降，不粘寿命较短。

因此，仍需要对现有的不粘炊具进行改进，以提高其不粘稳定性，延长不粘寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种不粘炊具，以解决现有技术中的炊具不粘稳定性差寿命短的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种不粘炊具，该不粘炊具包括：炊具基体，炊具基体包括第一粗糙化表面，第一粗糙化表面包括多个微米级的第一凸起和多个纳米级的第二凸起；以及第二粗糙化表面，第二粗糙化表面设置在第一粗糙化表面上，第二粗糙化表面包括多个微米级的第三凸起和多个纳米级的第四凸起。

进一步地，不粘炊具还包括：气相沉积涂层，气相沉积涂层完全覆盖于第一粗糙化表面上，气相沉积涂层的远离第一粗糙化表面的表面形成第二粗糙化表面。

进一步地，不粘炊具还包括：气相沉积涂层，气相沉积涂层覆盖在第一粗糙化表面的任意相邻的两个第一凸起之间、任意相邻的两个第二凸起之间或者任意相邻的第一凸起与第二凸起之间，未被气相沉积涂层覆盖的第一凸起和第二凸起与气相沉积涂层共同形成第二粗糙化表面，其中，未被气相沉积涂层覆盖的第一凸起形成部分或全部第三凸起，未被气相沉积涂层覆盖的第二凸起形成部分或全部第四凸起。

进一步地，多个第一凸起的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第一凸起之间的间距相同或不同；多个第二凸起分布在第一凸起上或由炊具基体凸起而成，多个第二凸起的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第二凸起之间的间距相同或不同。

进一步地，多个第三凸起的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第三凸起之间的间距相同或不同；多个第四凸起分布在第三凸起上或由气相沉积涂层凸起而成，多个第四凸起的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第四凸起之间的间距相同或不同。

进一步地，第一粗糙化表面和/或第二粗糙化表面的表面粗糙度为Ra，1μm<Ra≤20μm。

进一步地，第二凸起和/或第四凸起的凸起高度为h，10nm<h≤999nm。

进一步地，气相沉积涂层包括二元非晶态化合物膜层AX，其中，X为N、C、Si、B、或O；A为Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、Cu、Fe、W、Al、Ag、Zn、Sn或V。

进一步地，气相沉积涂层包括交替叠置的多层二元非晶态化合物膜层和多层过渡层，且气相沉积涂层在远离第一粗糙化表面的表面上设置有二元非晶态化合物膜层。

进一步地，过渡层为Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、Cu、Fe、W、Al、Ag、Zn、Sn、Si、V以及B中的一种或者多种元素形成的膜层。

应用本实用新型的技术方案，通过在炊具基体的上形成含有微米级凸起和纳米级凸起的第一粗糙化表面，使得第一粗糙化表面具有疏水性能，然后在该第一粗糙化表面上设置同样具有微米级凸起和纳米级凸起的第二粗糙化表面，使得本实用新型的不粘炊具在保持疏水性能的同时，还能够对炊具基体表面的疏水结构进行保护，避免被摩擦或者破坏，从而使不粘炊具具有稳定的疏水效果，且不粘寿命延长。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种优选的实施例的不粘炊具的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一种优选的实施例的不粘炊具的粗糙化表面的微纳米结构示意图；以及

图3示出了根据本实用新型的另一种优选的实施例的不粘炊具的粗糙化表面的微纳米结构示意图。

上述附图中，包括以下附图标记：

10、炊具基体；20、气相沉积涂层；11、第一粗糙化表面；21、第二粗糙化表面；

111、第一凸起；112、第二凸起；211、第三凸起；212、第四凸起。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本申请中的微米级凸起指凸起高度在微米级别范围内的凸起；每个微米级凸起的具体尺寸均可通过蔡司公司的显微镜Axioplan 2imaging(型号)测量出来。

本申请中的纳米级凸起指凸起高度在纳米级别范围内的凸起；每个纳米级凸起的尺寸均可通过美国FEI(厂家)的扫描电子显微镜Nova 400NanoSEM(型号)测量出来。

本申请中的第二粗糙化表面是指炊具与食材接触的表面。

为改善现有技术中的不粘锅等炊具的不粘性能不稳定，不粘寿命短的问题，在本实用新型一种典型的实施方式中，提供了一种不粘炊具，如图1和图2所示，该不粘炊具包括：炊具基体10和第二粗糙化表面21，其中，炊具基体10包括第一粗糙化表面11，第一粗糙化表面11包括多个微米级的第一凸起111和多个纳米级的第二凸起112；第二粗糙化表面21设置在第一粗糙化表面11上，第二粗糙化表面21包括多个微米级的第三凸起211和多个纳米级的第四凸起212。

上述不粘炊具，通过在炊具基体10的上形成含有微米级凸起和纳米级凸起的第一粗糙化表面11，使得第一粗糙化表面11具有疏水性能，然后在该第一粗糙化表面11上设置同样具有微米级凸起和纳米级凸起的第二粗糙化表面21，使得本实用新型的不粘炊具在保持疏水性能的同时，还能够对炊具基体10表面的疏水结构进行保护，避免被摩擦或者破坏，从而使不粘炊具具有稳定的疏水效果，且不粘寿命延长。

上述不粘炊具中，第二粗糙化表面21的形成方式可以有多种，本实用新型中并不做特殊限定，只要能够形成成品炊具的与食材相接触的具有第二粗糙化表面21的不粘表面，并使得炊具的不粘性能更稳定即可。在本实用新型的一种优选的实施例中，如图2所示，上述不粘炊具还包括气相沉积涂层20，该气相沉积涂层20完全覆盖于第一粗糙化表面11上，气相沉积涂层20的远离第一粗糙化表面11的表面形成第二粗糙化表面21。

上述优选实施例中，第二粗糙化表面21上的第三凸起和第四凸起可以分别与第一粗糙化表面11上的第一凸起和第二凸起相对应，比如在气相沉积涂层20的涂覆厚度相同的情况下，随第一粗糙化表面11的凹凸结构而形成的新的具有凹凸结构即为第二粗糙化表面21上的第三凸起和第四凸起。也可以根据设置工艺而调整形成气相沉积涂层20自身具有第三凸起和第四凸起的疏水结构。

上述优选实施例中的第二粗糙化表面21根据实际需求，可以是完全覆盖在具有疏水性能的微纳米凸起的第一粗糙化表面11上的气相沉积涂层20形成的表面；也可以是气相沉积涂层20不完全覆盖在第一粗糙化表面11上，比如仅覆盖在第一粗糙化表面11的微纳米结构中的凹陷位置。在本实用新型的另一种优选的实施例中，如图3所示，上述不粘炊具还包括气相沉积涂层20，该气相沉积涂层20没有完全覆盖在第一粗糙化表面11上，也就是说该气相沉积涂层20可覆盖在第一粗糙化表面11的任意相邻的两个第一凸起111之间、任意相邻的两个第二凸起112之间或者任意相邻的第一凸起111与第二凸起112之间。未被气相沉积涂层20覆盖的第一凸起111和第二凸起112与气相沉积涂层20共同形成第二粗糙化表面21，其中，未被气相沉积涂层20覆盖的第一凸起111形成部分或全部第三凸起211，未被气相沉积涂层20覆盖的第二凸起112形成部分或全部第四凸起212。

上述不粘炊具基体10的材质可以根据具体炊具种类的不同而进行合理选择。可以是铝合金、不锈钢、合金钢，低碳钢等。在这些炊具基体10的表面形成具有微纳米结构的第一粗糙化表面11的方式简单易控，适合工业化生产。比如，通过采用喷砂、喷丸、砂光、蚀刻等处理方式即可实现。

上述第二粗糙化表面21根据具体炊具的不同其涵义略有不同，但均为炊具与食材直接接触的表面。若该炊具为不粘锅，则第二粗糙化表面21是锅基体的内表面。若为炒勺，则可以是勺子的任意一个表面，也可以是勺子的两个表面。

优选地，如图2所示，上述第一粗糙化表面11包括多个第一凸起111和多个第二凸起112。其中，第一凸起111的凸起高度为微米级的，而第二凸起112的凸起高度为纳米级的，两种凸起在第一粗糙化表面11的设置方式或者排布方式并无限定，可以是任意排布方式。

优选地，多个第一凸起111的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第一凸起111之间的间距相同或不同；多个第二凸起112的分布在第一凸起111上或者由炊具基体10凸起而成，多个第二凸起的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第二凸起112之间的间距相同或不同。

上述优选实施例中，根据实际产品需要，可以通过工艺条件的控制实现整个第一粗糙化表面11上的第一凸起111或者第二凸起112的凸起高度均相等，也可以使整个上的第一凸起111的凸起高度在一定微米级范围内，和/或使整个第一粗糙化表面11上第二凸起112的凸起高度在一定纳米级范围内。多个第一凸起111的形状、凸起高度以及间距都相同，同样第二凸起112的形状、凸起高度和间距都相同的情况下，第二凸起112设置在第一凸起111的间隙中并与第一凸起111共同形成矩阵状。

为了使炊具整个第一粗糙化表面11的不粘性相对均匀，优选第一凸起111和第二凸起112在呈矩阵式排布，矩阵式排布的第一凸起111和第二凸起112使得表面相对平整，从而能够提高整个炊具表面的不粘性的稳定性，延长不粘寿命。

优选地，多个第三凸起211的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第三凸起211之间的间距相同或不同；多个第四凸起212分布在第三凸起211上或由气相沉积涂层20凸起而成，多个第四凸起212的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个第四凸起212之间的间距相同或不同。

上述不粘炊具的第一粗糙化表面11和/或第二粗糙化表面21的粗糙度可以根据具体炊具种类的不同而进行合理调整。在本实用新型的一种优选的实施例中，上述第一粗糙化表面11和/或第二粗糙化表面12的表面粗糙度Ra的范围为1μm<Ra≤20μm。当第二粗糙化表面21的粗糙度大于20μm时，会使得不粘锅等炊具的内表面的不粘性下降；而当第一粗糙化表面11的粗糙度大于20μm时,极易导致第二粗糙化表面21的粗糙度过大，从而影响不粘性能。而粗糙度过低时，容易导致气相沉积涂层20在第一粗糙化表面上的粘附性能下降。同样，第二粗糙化表面12的粗糙度过大，影响使用效果。而过小则影响不粘效果。因而，将粗糙度控制在上述范围内，既能实现较好的疏水效果，且气相沉积涂层20的粘附性也较强，增强了炊具的不粘稳定性，延长不粘寿命。

更优选地，上述第二凸起112和/或第四凸起212的凸起高度10nm<h≤999nm。在保持粗糙度在上述范围内的基础上，控制第二凸起112和/或第四凸起212的凸起高度在该范围内，能够进一步增强炊具表面的疏水性能。

上述不粘炊具的气相沉积涂层20只要是能够用于炊具，且能够对第一粗糙化表面11的微纳米结构起到保护作用的不受破坏的气相沉积涂层20均适用于本实用新型。优选使用的气相沉积涂层20为二元非晶态化合物膜层，非晶态的化合物膜层具有低表面能、硬度高，耐磨性好的特性。

优选地，上述二元非晶态化合物膜层的元素组成为AX，其中，X为N、C、Si、B、或O；A为Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、Cu、Fe、W、Al、Ag、Zn、Sn或V。具体地，二元非晶态化合物膜层选自如下任意一种：氮化钛气相沉积膜层、碳化钛气相沉积膜层、碳化钨气相沉积膜层、硅化铁气相沉积膜层、硅化钴气相沉积膜层、硅化钛气相沉积膜层、硅化锆气相沉积膜层、硅化铌气相沉积膜层、硅化钒气相沉积膜层、硅化钨气相沉积膜层、硅化钼气相沉积膜层、硼化钛气相沉积膜层、硼化钒气相沉积膜层、硼化铬气相沉积膜层、硼化锆气相沉积膜层、硼化钼气相沉积膜层、硼化铌气相沉积膜层、氧化铝气相沉积膜层、氧化锆气相沉积膜层以及氧化镁气相沉积膜层。

上述气相沉积涂层20的实现方式包括但不仅限于通过磁控溅射法、多弧离子镀法、化学气相沉积法、离子束沉积法，脉冲激光沉积法等。

上述气相沉积涂层20的层数可以是单层或多层。单层时，气相沉积涂层20直接设置在炊具基体10的第一粗糙化表面11上。多层时，气相沉积涂层20中除了包含二元非晶态化合物膜层外，还包括过渡层，过渡层可以为一层或多层。无论层数多少，过渡层只要位于二元非晶态化合物膜层与炊具基体10之间即可，即多层过渡涂层与多层二元非晶态化合物膜层可以以任意的方式进行层叠，只要远离炊具基体10的最外层是二元非晶态化合物膜层即可。在本实用新型一种优选的实施例中，气相沉积涂层20包括交替叠置的多层二元非晶态化合物膜层和多层过渡层，且气相沉积涂层20的远离第一粗糙化表面11的表面上设置有二元非晶态金属陶瓷膜层。多种不同的气相沉积涂层20的设置方式有利于根据炊具的硬度、强度以及膜层厚度的要求不同进行合理选择和调整。

具体的过渡层的材质也可以根据炊具性能需要进行合理选择。优选过渡层为Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、Cu、Fe、W、Al、Ag、Zn、Sn、Si、V以及B中的一种或者几元素形成的膜层。具体地，上述过渡层可以为Cr层、Ti层、Zr层、Nb层、Mo层、Co层、Cu层、Fe层、W层、Al层、Ag层、Zn层、Sn层、Si层、V层、B层、硼化钛层、硼化钒层、硼化铬层、硼化锆层、硼化钼层、硼化铌层、硅化铁层、硅化钴层、硅化钛层、硅化锆层、硅化铌层、硅化钒层、硅化钨层或者硅化钼层。这些材质的过渡层能够满足各种炊具对膜层的厚度以及膜层整体强度的要求，制备炊具时具体选择单质层比如时铬层、铁层还是铜层，或者选择化合物层如硅化钛层或硼化钴层等，根据实际需要进行合理选择即可。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1)在锅体等炊具的内表面进行粗糙化处理，在炊具的内表面形成一层的粗糙化表面，然后在该粗糙化表面上沉积一层气相沉积薄膜，一方面粗糙表面能提供类似于“荷叶”疏水不粘的效应，提高表面的疏水不粘性；另一方面位于粗糙面上的气相沉积薄膜，该薄膜不仅硬度高、耐磨性好，而且具有非晶特性，表面能低，较低的表面能也可以使膜层具有一定的不粘性。粗糙化表面结合气相沉积而成的非晶特性低表面能薄膜，使炊具内表面具有优良的不粘效果。

与现有技术相比，本实用新型不仅在基材表面形成粗糙面，而且在基材的粗糙面上形成具有非晶不粘性的气相沉积薄膜，使锅内表面具有更佳的不粘性。性能比较结果如下表1：

表1：

不同处理的不粘锅	循环次数(次数越多，寿命越长)
		PTFE涂料不粘锅	10
陶瓷涂料不粘锅	3
		气相沉积涂层不粘锅(未粗糙化)	8
气相沉积涂层不粘锅(粗燥化)	20

2)本实用新型中的涂层薄膜硬度高、耐磨性好，附着在经过粗糙化的表面上，与现有技术中在未粗糙化的表面上形成的TiC、TiCN或TiN纳米疏水结构相比，本实用新型中粗糙度更大，综合硬度更高，表面结构更稳定，具有更好的耐磨性，寿命更持久。

3)本实用新型中的不粘锅，采用气相沉积工艺在粗糙表面上沉积气相沉积薄膜，不仅具有良好的不粘效果，同时利用气相沉积薄膜具有高硬度、高耐磨特性、良好化学性能，保证不粘表面具有良好耐磨性、良好的膜层强度、高抗腐蚀性和抗老化性能，为炊具表面提供较好的机械性能和化学性能，解决了传统不粘锅因使用PTFE不粘涂料和SOL-GEL陶瓷涂料的不粘锅不粘寿命短的问题。

4)本实用新型中所使用的材料符合食品卫生指标要求，不含对人体有害的重金属元素，安全健康。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不粘炊具，其特征在于，所述不粘炊具包括：

炊具基体(10)，所述炊具基体(10)包括第一粗糙化表面(11)，所述第一粗糙化表面(11)包括多个微米级的第一凸起(111)和多个纳米级的第二凸起(112)；以及

第二粗糙化表面(21)，所述第二粗糙化表面(21)设置在所述第一粗糙化表面(11)上，所述第二粗糙化表面(21)包括多个微米级的第三凸起(211)和多个纳米级的第四凸起(212)；所述第二粗糙化表面(21)是指所述不粘炊具与食材接触的表面。

2.根据权利要求1所述的不粘炊具，其特征在于，所述不粘炊具还包括：气相沉积涂层(20)，所述气相沉积涂层(20)完全覆盖于所述第一粗糙化表面(11)上，所述气相沉积涂层(20)的远离所述第一粗糙化表面(11)的表面形成所述第二粗糙化表面(21)。

3.根据权利要求1所述的不粘炊具，其特征在于，所述不粘炊具还包括：气相沉积涂层(20)，所述气相沉积涂层(20)覆盖在所述第一粗糙化表面(11)的任意相邻的两个所述第一凸起(111)之间、任意相邻的两个所述第二凸起(112)之间或者任意相邻的所述第一凸起(111)与所述第二凸起(112)之间，未被所述气相沉积涂层(20)覆盖的所述第一凸起(111)和所述第二凸起(112)与所述气相沉积涂层(20)共同形成所述第二粗糙化表面(21)，其中，未被所述气相沉积涂层(20)覆盖的所述第一凸起(111)形成部分或全部所述第三凸起(211)，未被所述气相沉积涂层(20)覆盖的所述第二凸起(112)形成部分或全部所述第四凸起(212)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的不粘炊具，其特征在于，多个所述第一凸起(111)的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个所述第一凸起(111)之间的间距相同或不同；多个所述第二凸起(112)分布在所述第一凸起(111)上或由所述炊具基体(10)凸起而成，多个所述第二凸起(112)的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个所述第二凸起(112)之间的间距相同或不同。

5.根据权利要求2或3所述的不粘炊具，其特征在于，多个所述第三凸起(211)的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个所述第三凸起(211)之间的间距相同或不同；多个所述第四凸起(212)分布在所述第三凸起(211)上或由所述气相沉积涂层(20)凸起而成，多个所述第四凸起(212)的形状和凸起高度相同或不同，任意相邻两个所述第四凸起(212)之间的间距相同或不同。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的不粘炊具，其特征在于，所述第一粗糙化表面(11)和/或所述第二粗糙化表面(21)的表面粗糙度为Ra，1μm<Ra≤20μm。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的不粘炊具，其特征在于，所述第二凸起(112)和/或所述第四凸起(212)的凸起高度为h，10nm<h≤999nm。

8.根据权利要求2或3所述的不粘炊具，其特征在于，所述气相沉积涂层(20)包括二元非晶态化合物膜层AX，其中，X为N、C、Si、B、或O；A为Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、Cu、Fe、W、Al、Ag、Zn、Sn或V。

9.根据权利要求2或3所述的不粘炊具，其特征在于，所述气相沉积涂层(20)包括交替叠置的多层二元非晶态化合物膜层和多层过渡层，且所述气相沉积涂层(20)在远离所述第一粗糙化表面(11)的表面上设置有所述二元非晶态化合物膜层。

10.根据权利要求9所述的不粘炊具，其特征在于，所述过渡层为Cr层、Ti层、Zr层、Nb层、Mo层、Co层、Cu层、Fe层、W层、Al层、Ag层、Zn层、Sn层、Si层、V层、B层、硼化钛层、硼化钒层、硼化铬层、硼化锆层、硼化钼层、硼化铌层、硅化铁层、硅化钴层、硅化钛层、硅化锆层、硅化铌层、硅化钒层、硅化钨层或者硅化钼层。