CN208925940U - 一种耐铁铲的不粘炊具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐铁铲的不粘炊具，其特征在于，包括基材和位于基材表面的硬质不粘层，其中所述硬质不粘层的孔隙率K的数值范围为：2％≤K≤40％。本实用新型的不粘炊具可配套使用铁铲，能够提供长久的不粘性能，且非常环保无重金属污染。

Description

一种耐铁铲的不粘炊具

技术领域

本实用新型涉及炊具领域，具体而言，涉及一种耐铁铲的不粘炊具。

背景技术

目前市面销售的不粘锅主要有两类，一类是喷涂聚四氟乙烯(PTFE)涂料不粘锅，另一类是喷涂溶胶凝胶(SOL-GEL)陶瓷涂料。聚四氟乙烯(PTFE)涂料不粘锅的表面涂层为PTFE高分子材质，虽其不粘性好，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)陶瓷涂料不粘锅的硬度高、表面机械性能较好，但由于该类不粘锅的材料自身特性而导致该类不粘锅耐温性较差，正常烹饪使用时便会在较短时间内出现不粘性快速下降的问题，从而导致不粘寿命较短。并且上述两种不粘锅不能使用铁铲，不符合中国人的烹饪习惯。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种耐铁铲的不粘炊具，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种耐铁铲的不粘炊具，其特征在于，包括基材和位于基材表面的硬质不粘层，其中硬质不粘层的孔隙率K的数值范围为：2％≤K≤40％。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层为热喷涂层或固相烧结层。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层为铁及其合金、锌及其合金、钛及其合金、铬及其合金、镍及其合金、钴及其合金、铜及其合金、铝及其合金、锆及其合金、钇及其合金、钼及其合金、钒及其合金、碳化钛、氮化钛、二硼化钛、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝中的一种或多种形成的涂层。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层的孔隙粒径R的数值范围为：0.01≤R≤20um。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层的厚度D的数值范围为：0.5≤D≤200um。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层的孔隙粒径R的数值范围为：1≤R≤10um，厚度D的数值范围为：30≤D≤120um。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，硬质不粘层的孔隙中还填充封闭填充结构。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，封闭填充结构由具有不粘性的高分子材料形成。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，高分子材料为二甲基硅氧烷、PTFE、PFA、FEP、ETFE中的一种或多种。

可选地，根据本实用新型的不粘炊具，其特征在于，基材为铝合金基材、铸铝基材、合金钢基材、铸铁基材和不锈钢基材中的至少一种。

根据本实用新型的技术方案，提供了一种耐铁铲的不粘炊具，该炊具表面可以通过例如热喷涂或粉末冶金的方式形成硬质不粘层，该不粘层主要通过创造合适的外界条件来降低表面能，从而实现不粘效果。而且，不粘层的原材料可以选用金属或陶瓷原材料，从而实现最终膜层的较高硬度，以完全可以满足金属铲的使用。本实用新型通过对制备工艺的多层次合理分析，制备了性能最优化的硬质不粘层，通过该方法制备出的炊具实现了耐铁铲性能、持久不粘性能以及环保性能等多重性能，从而极大地提高了用户体验。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的耐铁铲的不粘炊具100的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的硬质不粘层的膜层结构示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的耐铁铲的不粘炊具100的制备方法300的流程图；

图4示出了根据实用新型一个实施例的在锅胚上形成硬质不粘层的流程图；以及

图5示出了根据本实用新型一个实施例的对硬质不粘层进行封闭操作的流程图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然在下文中描述了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如前文所述，现有技术中的不粘炊具或多或少存在一定的功能缺陷，因此本实用新型提出了一种性能更优化的不粘炊具。图1示出了根据本实用新型一个实施例的耐铁铲的不粘炊具100的结构示意图，该炊具100包括基材120和位于基材表面的硬质不粘层140。其中，基材120通常是炊具主体，如当炊具为锅时，基材即为锅体。基材120可以是铝合金基材、铸铝基材、合金钢基材、铸铁基材和不锈钢基材中的至少一种。硬质不粘层140既可位于基材内表面，也可位于基材外表面，其可实现耐铁铲性能及耐清洗性能。硬质不粘层140的孔隙率K的数值范围为：2％≤K≤40％。这里，主要是考虑当孔隙率小于2％时，对不粘性无明显提升；而当大于40％时膜层结构强度又不够，不利于日常家庭使用。为了进一步保证其性能的更优化，孔隙率可以选择5≤K≤20％的范围，例如可以选择10％。应当理解，根据本实用新型的耐铁铲的不粘炊具100还可以具有炊具手柄(如锅柄)等常见炊具结构，图1中仅示例性的示出了炊具主体部分，其他部分暂未示出。

本实用新型的硬质不粘层主要通过降低表面能来实现不粘，其通过粉末颗粒与粉末颗粒之间融合、叠加形成。通过动力学可知，在一定外界条件下，粉末颗粒会经过粘接、烧结颈长大、闭孔阶段；当外界所提供的动力足以使颗粒之间开始融合并进入烧结颈长大阶段时，便会产生融合区域，融合区域晶体结构中个原子排列较融合前更加致密，产生了表面偏析、重组型表面重构。其中，表面偏析使表面结构异于晶体内部结构，表面具备纳米级微观结构，易产生吸附效应，吸附空气中分子、杂质等，使表面呈极性，因此可以降低表面能。表面重构由于其表面上原子配位数减少，所以处于表面上的原子缺少相邻的原子，会失去三维结构状态下原子之间作用力的平衡。这样，解离后那些处于表面上的原子必然要发生驰豫，以寻求新的平衡位置，因而会发生重构以降低表面的能量，同样降低了表面能。同时，当外界动力不足以使颗粒进行至完全融合时，便会产生孔隙，当表面孔隙达到一定数量级时，同样会产生吸附效应，降低表面能。

硬质不粘层可以为金属涂层或陶瓷涂层，选用金属或陶瓷材料形成的最终膜层硬度较高，完全可以满足金属铲的使用。根据一个实施例，原材料可以是由铁及其合金、锌及其合金、钛及其合金、铬及其合金、镍及其合金、钴及其合金、铜及其合金、铝及其合金、锆及其合金、钇及其合金、钼及其合金、钒及其合金、碳化钛、氮化钛、二硼化钛、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝中的一种或多种形成的涂层；材料形式可以为丝材、粉末、包芯丝材等。具体地，可以选用铁及其合金、钛及其合金、锆及其合金、碳化钛、氮化钛中的一种或多种形成硬质不粘涂层，用这几种材料制备的不粘层更能实现更优的炊具硬度，从而提高耐铁铲的使用寿命。

另外，硬质不粘层的原材料可以选用丝材形式或粉末形式等。其中粉末颗粒粒径d₁的数值范围为0.5um≤d₁≤100um，丝材的直径d₂的数值范围为0.1mm≤d₂≤4mm。这里，主要是考虑当颗粒粒径小于0.5um时，该尺寸的粒径粉末较难制备；当颗粒粒径大于100um时，一方面所需要的融合颗粒间的能量较大导致成本较高，另一方面形成不粘层最终粗糙度较大，翻炒过程中阻力较大，影响消费者使用体验，而且最后颗粒较大会导致膜层整体孔隙率降低，最终影响不粘性能。而对于丝材来说，当丝材直径小于0.1mm时，丝材成本较高；当丝材直径大于4mm时，会导致孔隙大小较大，孔隙率较低，影响不粘性能。为了进一步提高最终硬质不粘层的不粘及耐铁铲性能，粉末颗粒粒径范围可选择40um≤d₁≤100um，例如可以是60um；丝材的直径范围可以选择0.5mm≤d₂≤1.5mm，例如可以是1mm。

通常，可以采用热喷涂或粉末冶金方式将上述金属材料或陶瓷材料沉积到炊具的基材表面，这样形成的硬质不粘层为热喷涂层或固相烧结层。根据所选原材料的不同，可以选择不同的工艺处理方式来形成硬质不粘层，例如，当所选材料熔点较高时(如氮化硅、碳化钛)，可以采用等离子喷涂方法；当为铁粉末时，可直接采用固相烧结方法。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的硬质不粘层的膜层结构示意图，其中黑色区域为硬质涂层，白色区域为孔隙。根据一个实施例，硬质不粘层的孔隙粒径R的数值范围为0.01≤R≤20um。这里，主要是考虑当孔隙粒径小于0.01um时会导致形成膜层的功耗消耗较大，成本较高。当孔隙粒径大于20um，一方面膜层孔隙粒径较大对不粘性无明显提升，另外一方面较大的孔隙粒径中易填入实物残留物，不易清洗，影响使用体验。为了进一步提高最终硬质不粘层的性能，其孔隙粒径可以选择1≤R≤10um，例如可以是5um。

根据本实用新型的一个实施例，硬质不粘层的厚度D的数值范围为0.5≤D≤200um。这里，主要是考虑当厚度小于0.5um时，所堆积的颗粒层数较少，因此在工艺上难以实现；同时较薄的膜层在立体上无法很好的形成颗粒与颗粒之间的链接，因此膜层强度上也会较差。而当厚度大于200um时，所使用的粉末材质较多，会导致成本较高，且对最终的不粘性和硬度均无明显提升。为了进一步提高最终硬质不粘层的性能，其厚度可以选择30≤D≤120um，例如可以是80um。

进一步地，根据实际需求，还可以在硬质不粘层的孔隙内还可填充封闭填充结构，以增加不粘性和用户的不粘使用体验。封闭填充结构可以由具有不粘性的高分子材料形成，其中，高分子材料为二甲基硅氧烷、PTFE、PFA、FEP、ETFE中的一种或多种。所选用高分子材料自身具备一定的不粘性，因此当其作为封闭剂封闭在孔隙内时，可以提升工件整体的不粘性。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种制备如上所述的耐铁铲的不粘炊具100的制备方法300，图3示出了该制备方法300的流程图。如图3所示，该方法始于步骤S310。

在步骤S310中，形成锅胚，其中锅胚的形成方法可以采用现有任意技术，本实用新型对此不作限制。而且，根据本实用新型的一个实施例，在步骤S310之前，还可以先对锅胚表面进行清洗和表面粗化等预处理操作。

随后，在步骤S320中，在锅胚表面上形成硬质不粘层。其中，该硬质不粘层的孔隙率K的数值范围为：2％≤K≤40％，进一步地可以为5％≤K≤20％。

根据本实用新型的又一个实施例，在步骤S320之后，还可以在步骤S330中，将具有上述硬质不粘层的工件在高分子材料的环境中进行封闭操作，以在该硬质不粘层上涂覆高分子材料层。其中，高分子材料可以是如上所示的二甲基硅氧烷、PTFE、PFA、FEP、ETFE中的一种或多种。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的在锅胚表面上形成硬质不粘层的流程图，即步骤S320的详细流程图。如图4所示，该方法始于步骤S321。

在步骤S321中，将不粘层原材料装入到喷涂喷枪容器中。其中，不粘层原材料可以是钛粉，其粒径d₁可以选择40～70um，即40um≤d₁≤70um。

随后，在步骤S322中，在距离锅胚表面的预定距离处、采取预定送样量和预定压缩空气压力，向喷枪中通入特定气体。其中，预定距离可以为350mm～400mm，预定送样量可以为20～30g/min，喷涂时间为120s，压缩空气可以为氧气/乙炔混合气体，其气压比为2:5，预定压缩空气压力可以为0.4Mpa。

随后，在步骤S323中，利用喷涂喷枪将不粘层原材料熔融，并在压缩空气的气流下将该涂层原材料沉积在锅胚表面，从而在该锅胚上形成所述硬质不粘层。

图5示出了根据本实用新型一个实施例的对硬质不粘层进行封闭操作的流程图，即步骤S330的详细流程图。如图5所示，该方法始于步骤S331。

在步骤S331中，将具有上述硬质不粘层的工件进行清洗烘干的前处理。具体地，清洗操作为将已沉积了硬质不粘层的工件清洗干净，这里的工件即可认为是已经在锅胚表面沉积了硬质不粘层的炊具。烘干操作为将清洗干净的工件在烘干炉中连续烘干，例如可以在120度烘干炉中连续烘干20min，当然也可以选择其他温度数值或时间数值，本实用新型对此不作限定。

随后，在步骤S332中，将所述前处理的工件浸入所述高分子材料形成的溶液中，浸泡预定时间。通常，可以将烘后干的工件立即浸入到高分子材料溶液中。另外，高分子材料溶液例如可以为PTFE乳液，该乳液粘度为600且固体容积百分比为22％；浸泡时间可以为5min，当然也可以为其他数值，本实用新型对此不作限定。

随后，在步骤S333中，将浸泡后的工件取出并冷却至室温。具体地，可将浸泡后的工件在加热炉中加热一段时间后冷却至室温。其中，在加热炉中的加热操作可以为梯度加热。例如，将浸泡后的工件置于400度加热炉中加热，首先在常温至380度的低温段加热10～15min，然后在380度以上的高温段加热3-5min，且加热最高温度不超过430度。当然也可以选择其他梯度加热方式，本实用新型对此不作限定。

根据一个实施例，在步骤S333之后，还可以进行抛光和精修等后处理操作。其中，抛光操作是对冷却至室温的工件进行抛光处理，以去除覆在硬质不粘层表面的涂料。这里，可以将该工件固定于抛光夹具上，使用3M 96#百洁布进行抛光处理。精修操作是使用布轮对抛光后的内表面进行精修，使内表面更加美观。

根据本实用新型的技术方案，提供了一种耐铁铲的不粘炊具，该炊具表面可以通过例如热喷涂或粉末冶金的方式形成硬质不粘层，该不粘层主要通过创造合适的外界条件来降低表面能，从而实现不粘效果。而且，不粘层的原材料可以选用金属或陶瓷原材料，从而实现最终膜层的较高硬度，以完全可以满足金属铲的使用。本实用新型通过对制备工艺的多层次合理分析，制备了性能最优化的硬质不粘层，通过该方法制备出的炊具实现了耐铁铲性能、持久不粘性能以及环保性能等多重性能，从而极大地提高了用户体验。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种耐铁铲的不粘炊具，其特征在于，包括基材和位于基材表面的硬质不粘层，其中所述硬质不粘层的孔隙率K的数值范围为：2％≤K≤40％，所述硬质不粘层为热喷涂层或固相烧结层，且所述硬质不粘层为金属涂层或陶瓷涂层。

2.如权利要求1所述的不粘炊具，其特征在于，所述硬质不粘层为铁及其合金、锌及其合金、钛及其合金、铬及其合金、镍及其合金、钴及其合金、铜及其合金、铝及其合金、锆及其合金、钇及其合金、钼及其合金、钒及其合金、碳化钛、氮化钛、二硼化钛、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝中的一种或多种形成的涂层。

3.如权利要求1所述的不粘炊具，其特征在于，所述硬质不粘层的孔隙粒径R的数值范围为：0.01≤R≤20um。

4.如权利要求3所述的不粘炊具，其特征在于，所述硬质不粘层的厚度D的数值范围为：0.5≤D≤200um。

5.如权利要求4所述的不粘炊具，其特征在于，所述硬质不粘层的孔隙粒径R的数值范围为：1≤R≤10um，厚度D的数值范围为：30≤D≤120um。

6.如权利要求1至5任一项所述的不粘炊具，其特征在于，所述硬质不粘层的孔隙中还填充封闭填充结构。

7.如权利要求6所述的不粘炊具，其特征在于，所述封闭填充结构由具有不粘性的高分子材料形成。

8.如权利要求7所述的不粘炊具，其特征在于，所述高分子材料为二甲基硅氧烷、PTFE、PFA、FEP、ETFE中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的不粘炊具，其特征在于，所述基材为铝合金基材、铸铝基材、合金钢基材、铸铁基材和不锈钢基材中的至少一种。