ITUB20155076A1

ITUB20155076A1 - Pellicola metallica e metodo per riscaldarla

Info

Publication number: ITUB20155076A1
Application number: ITUB2015A005076A
Authority: IT
Inventors: Ennio Corrado; Chiara Cremonesi
Original assignee: E Wenco S R L
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27
Also published as: WO2017072656A1; US20180317702A1; EP3367856A1

Description

PELLICOLA METALLICA E METODO PER RISCALDARLA

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una pellicola metallica che trova applicazione in numerosi campi della tecnica, ad esempio nel settore alimentare per realizzare contenitori oppure nel settore automotive per realizzare componenti di veicoli e carrozzerie, e ad un metodo per riscaldare la pellicola utilizzando un campo magnetico. Stato dell'arte

E' noto che sottoponendo un elemento metallico ad un campo magnetico variabile nello spazio e/o nel tempo si inducono nell'elemento stesso delle correnti elettriche; gueste correnti elettriche sono definite correnti parassite (o correnti di eddy) e a loro volta riscaldano 1'elemento metallico per effetto Joule.

Numerose applicazioni pratiche sfruttano guesto fenomeno. Ad esempio tra le più conosciute vanno annoverate il riscaldamento di pentole su piani cottura ad induzione e la produzione di freni elettromagnetici in alcuni tipi di veicoli pesanti.

Non tutti i metalli sono adatti per realizzare oggetti di interesse pratico che sfruttino guesto fenomeno.

Ad esempio per la realizzazione di pentole per piani cottura ad induzione è necessario utilizzare un metallo che abbia resistenza elettrica sufficientemente bassa per condurre in modo efficiente le correnti parassite indotte, ma oltre un certo limite inferiore della resistenza elettrica non si ottiene la sufficiente dissipazione di energia per riscaldare la pentola per effetto Joule.

Lo stesso inconveniente è riscontrabile anche in altri settori tecnologici.

Pertanto nel tempo alcuni metalli sono stati preferiti ad altri, tanto che si sono creati degli standard di fatto nei mercati di riferimento.

Riferendosi ancora una volta all'esempio delle pentole per piani cottura ad induzione, la ghisa e alcuni acciai sono stati preferiti all'alluminio, sebbene guest'ultimo abbia un peso specifico minore - aspetto guesto che permetterebbe di realizzare pentole leggere e più economiche - e una elevata conducibilità termica che lo rendere più adatto per la cottura dei cibi. In realtà esistono pentole in alluminio adatte ai piani cottura ad induzione, ma si tratta di soluzioni come guella descritta in WO 2011/064455 in cui un inserto è accoppiato meccanicamente al corpo della pentola in alluminio per svolgere la funzione di elemento riscaldato per induzione; 1'inserto è generalmente realizzato in un acciaio magnetico adatto per guesta applicazione. Il piano cottura ad induzione scalda 1'inserto, che a sua volta cede calore al corpo in alluminio della pentola.

EP 2220975 descrive un altro esempio di contenitore per alimenti adatto ad essere scaldato su piani ad induzione. Il fondo del contenitore è realizzato in una lega costituita da materiale ferromagnetico e alluminio. La guantità minima di materiale ferromagnetico deve essere pari al suo indice di percolazione delle polveri.

Anche nel settore ferroviario, nell'automotive e nell'automazione industriale il ferro e alcuni acciai sono alcuni tra i metalli preferiti per realizzare freni elettromagnetici .

In altre parole ad alcuni metalli che hanno proprietà meccaniche e/o termiche più adatte per un particolare utilizzo sono stati preferiti altri metalli meno performanti dal punto di vista meccanico o termico, ma che rispondono meglio ai campi magnetici nell' ambito del fenomeno descritto sopra.

In generale i metalli che presentano elevati valori di conducibilità termica vantano anche un'elevata conducibilità elettrica, ma a volte eccessiva per ottenere un'efficiente dissipazione di calore causata con 1'induzione. Ad esempio argento, oro e alluminio si caratterizzano per le ottime conducibilità termica ed elettrica, ma sono scarsamente reattivi ai campi magnetici variabili .

Notoriamente i metalli possono essere classificati in base all'attitudine a magnetizzarsi in presenza di un campo magnetico . A livello guantitativo e pratico i metalli sono classificati come ferromagnetici , diamagnetici e paramagnetici a seconda del valore della permeabilità magnetica relativa , a sua volta corrispondente al rapporto:

(1) μΓ= μ/μο,

tra la permeabilità magnetica assoluta del metallo e la permeabilità magnetica μο del vuoto . La permeabilità magnetica assoluta è definita come rapporto tra 1'induzione magnetica B e 1'intensità H del campo magnetizzante , ovvero :

(2) μ = B/H.

La permeabilità magnetica del vuoto μο è una delle costanti fisiche fondamentali ; il suo valore è espresso in Henry /metro nel Sistema Internazionale:

(3) μο = 4π·1CT ' H/m.

La permeabilità magnetica relativa è costante nei metalli diamagnetici (μ <μο) e di poco inferiore all'unità. Nei metalli paramagnetici la permeabilità magnetica relativa è di poco maggiore dell'unità ed è inversamente proporzionale alla temperatura . Nei metalli ferromagnetici la permeabilità magnetica relativa è di molto maggiore dell'unità (μ >> μο) e varia, oltre che con la temperatura, anche al variare del campo magnetizzante.

Sono pochi i metalli che presentano proprietà

ferromagnetiche o ferrimagnetiche a temperatura ambiente,

come ad esempio ferro, cobalto e nichel. Alcune terre rare

sono ferromagnetiche a temperature anche molto inferiori

alla temperatura ambiente.

La seguente tabella 1 riassume la classificazione.

Tabella 1

Metallo permeabilità magnetica relativa Ferromagnetico Pr » 1 Diamagnetico Pr < 1 paramagnetico Pr > 1

La differenza tra i valori della permeabilità

magnetica relativa dei metalli paramagnetici rispetto ai

metalli diamagnetici è minima e spesso trascurabile ai fini

pratici, in particolare per guanto riguarda il

riscaldamento a induzione.

Indipendentemente dalla classificazione appena

riassunta, per semplicità nella descrizione che segue i

metalli paramagnetici e i metalli diamagnetici verranno

definiti semplicemente metalli amagnetici o non magnetici,

alla stregua di metalli che in generale non interagiscono

in maniera apprezzabile con i campi magnetici, tra i guali

è possibile menzionare ad esempio alluminio, rame, titanio,

tungsteno.

Come si è accennato sopra, alcuni metalli amagnetici hanno ottime proprietà meccaniche e di conducibilità termica, ma non sono direttamente utilizzati nelle applicazioni che prevedono il riscaldamento con correnti parassite proprio perché a questi si preferiscono altri metalli come il ferro, la ghisa o alcuni acciai che hanno una risposta più efficace ai campi magnetici. L'uso dei metalli amagnetici è possibile solamente in combinazione con metalli ferromagnetici, ad esempio assemblando parti realizzate con metalli diversi come descritto sopra nell'esempio delle pentole in alluminio.

Ad esempio 1'alluminio (laminato) ha una conducibilità termica pari a 190 kcal/m°C - cioè almeno sette volte maggiore di un comune acciaio inox, e il rame (elettrolitico) ha una conducibilità termica pari a 335 kcal/m°C - cioè almeno dodici volte maggiore dell'acciaio inox. Pertanto in un'applicazione che prevede il riscaldamento per induzione e per la quale avere la massima conducibilità termica è importante, il rame sarà preferibile all'alluminio e quest'ultimo all'acciaio.

E' auspicabile quindi riuscire a superare i limiti sopra descritti per sfruttare anche i metalli amagnetici in tutte le applicazioni pratiche che prevedono il riscaldamento causato dalle correnti parassite indotte da campi magnetici.

Sommario dell'invenzione

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un metodo per realizzare manufatti realizzati almeno in parte in un metallo amagnetico, ad esempio paramagnetico o diamagnetico o antiferromagnetico, ma comunque soggetti ad un efficiente riscaldamento causato da correnti parassite indotte nel metallo da campi magnetici.

E' ancora un altro scopo della presente invenzione mettere a disposizione manufatti del tipo appena descritto.

Un altro scopo della presente invenzione è rendere i metalli amagnetici compatibili con applicazioni che prevedono il riscaldamento per induzione.

IJn altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione manufatti che possono essere scaldati per induzione in modo più efficiente e consumando meno energia rispetto alle soluzioni note.

In un suo primo aspetto la presente invenzione concerne pertanto un metodo, secondo la rivendicazione 1, per realizzare una pellicola metallica soggetta a riscaldamento per effetto Joule creato da correnti parassite indotte da un campo magnetico variabile nel tempo.

In particolare il metodo, comprende le fasi:

a) preparare una lega metallica contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa nell<7>intervallo 901 - 991 in massa sul totale della lega (Swt), e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa nell'intervallo 1S - 101 in massa sul totale della lega (Swt);

b) realizzare una pellicola costituita da detta lega, con spessore uguale o minore di 500 pm, preferibilmente compreso tra 10 pm e 200 pm, e più preferibilmente compreso tra 5 pm e 100 pm.

Ai fini della presente invenzione il termine lega è utilizzato per identificare guei materiali nei guali la miscelazione dei metalli o di altri costituenti è intenzionale; il termine lega prescinde guindi dalla presenza o meno di impurità indesiderate nei composti di partenza, impurità che possono derivare dalla natura dei minerali dai guali i composti sono estratti, e dai processi estrattivi e metallurgici usati.

A differenza di guanto è possibile riscontrare nelle soluzioni secondo la tecnica nota, nel metodo gui proposto il primo metallo è un metallo amagnetico, cioè un metallo che non interagisce con i campi magnetici come un metallo diamagnetico o paramagnetico, e la prima miscela di metalli comprende esclusivamente metalli amagnetici; il secondo metallo è un metallo ferromagnetico, cioè un metallo che interagisce in modo sensibile con i campi magnetici, e la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici .

Il principale vantaggio consiste nel fatto che la pellicola presenta un comportamento ferromagnetico pur essendo costituita da una lega realizzata almeno al 901 con metalli non magnetici. Questo permette di ottenere una pellicola soggetta a riscaldamento per induzione pur utilizzando metalli non magnetici , diamagnetici e paramagnetici .

In altre parole il metodo secondo la presente invenzione amplia notevolmente le possibilità offerte al progettista, che può scegliere di sfruttare sia le caratteristiche meccaniche dei metalli non magnetici, sia le caratteristiche magnetiche dei metalli ferromagnetici.

La pellicola ottenuta con il metodo appena descritto, pure oggetto della presente invenzione, è utilizzabile in svariati settori della tecnica.

Ad esempio può essere utilizzata come rivestimento o anima interna di pentole e contenitori affini, per renderli adatti alla cottura con piani ad induzione. Considerando il caso dell'anima interna, la pellicola può essere realizzata con struttura multistrato, applicando due strati supplementari in corrispondenza rispettivamente della superficie superiore e di guella inferiore della pellicola, per ottenere un inserto in cui la pellicola risulta meccanicamente schermata .

Inoltre, qualora la pellicola fosse realizzata con materiali aventi temperature di fusione relativamente basse (come ad esempio 1'alluminio) , e qualora qli strati supplementari fossero realizzati in materiali isolanti, la pellicola risulterebbe anche termicamente schermata daqli strati supplementari .

Sempre in ambito alimentare, la pellicola permette di realizzare contenitori , ad esempio vaschette, per il cibo adatti ad essere scaldati direttamente sul piano ad induzione . Le vaschette in alluminio per alimenti sono tra le più diffuse, ma di solito non possono essere usate nei forni a microonde , ma solo nei forni tradizionali. Avendo cura di selezionare metalli adatti per uso alimentare , la pellicola secondo la presente invenzione permette di realizzare contenitori che possono essere scaldati ad induzione , con evidenti vantaqqi di praticità, velocità e risparmio energetico .

Il risparmio energetico è tale che in futuro la presente invenzione potrà consentire di cuocere cibi e riscaldare sfruttando la sola energia solare intercettata da pannelli fotovoltaici o fonti di energia alternative.

Un' altra applicazione consiste nella termoformatura di oggetti . La pellicola può essere utilizzata per rivestire un oggetto e riscaldata ad induzione fino al raggiungimento del punto di rammollimento o fusione della lega in modo tale che aderisca, quasi bagnando, la superficie dell'oggetto rivestito. In questo modo è possibile rivestire componenti e parti di veicoli, ma anche oggetti che altrimenti verrebbero cromati.

La pellicola può anche essere utilizzata interposta a sandwich, e in condizioni di sottovuoto, tra due strati di materiale elettricamente isolante . Il riscaldamento ottenuto per induzione può portare la pellicola a fondere completamente, e diventare liquida. Questo permette di sfruttare il calore latente di fusione, se necessario.

Un'altra possibile applicazione è nel settore dell'edilizia. La pellicola può servire per realizzare superfici radianti, per riscaldare 1'aria o fluidi.

In generale , la pellicola è accoppiabile a, o integrabile in, manufatti di per sé non adatti ad essere scaldati per induzione, dimodoché possano essere anch'essi riscaldati.

La Richiedente ha riscontrato che le pellicole ottenute con la lega descritta sopra, ma aventi spessore maggiore di 500 pm, non subiscono il riscaldamento per induzione. Sebbene i motivi di questo comportamento non siano ancora del tutto chiari, è opportuno sottolineare che 1'effetto desiderato è ottenuto solamente quando gli spessori in gioco sono piccoli, appunto minori di 500 pm (preferibilmente minori di 200 pm) e quando la lega contiene (anche poco) metallo ferromagnetico o ferrimagnetico . In queste condizioni, come già evidenziato, tutta la pellicola si comporta come se fosse realizzata completamente in metallo ferromagnetico.

Preferibilmente nella lega il contenuto del primo metallo o della prima miscela di metalli è complementare rispetto al contenuto del secondo metallo o della prima miscela di metalli con proporzioni pari, ad esempio, a 99/1, 98/2, 97/3, 96/4, 95/5, 94/6, 93/7, 92/8, 91/9, 90/10, oppure 98,5/1,5, 97,5/2,5, 96,5/3,5, ecc.. In questa circostanza non sono legati altri metalli oltre i primi e i secondi sopra menzionati.

In alternativa, in una forma di realizzazione la lega comprende anche meno del 11 in massa di uno o più elementi delle terre rare, dove le terre rare sono identificate secondo la definizione IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), o un loro ossido.

Preferibilmente i metalli sono classificati rispettivamente amagnetici o ferromagnetici in base alla permeabilità magnetica relativa alla temperatura ambiente e la pellicola presenta un comportamento ferromagnetico già a temperatura ambiente.

In una forma di realizzazione, in aggiunta ai metalli la lega comprende anche non metalli, come carbonio, e/o semimetalli, come il silicio, in quantità piccole, preferibilmente inferiori o pari al 11 (wt). Alcuni non metalli e alcuni semimetalli hanno un comportamento amagnetico oppure ferromagnetico. Pertanto il contenuto di non metalli e/o semimetalli nella lega terrà conto di questo aspetto. La scelta della natura e della quantità di non metalli e/o semi metalli dipende dal risultato che si desidera ottenere. Ad esempio la lega può contenere meno del 11 in massa (sul totale) di carbonio per aumentare il punto di fusione della lega stessa.

Preferibilmente la lega è ottenuta per fusione o sinterizzazione . Preferibilmente la pellicola viene ottenuta con la tecnica della laminazione.

Nella forma di realizzazione preferita il contenuto in massa del primo metallo o della prima miscela di metalli, rispetto al totale della lega, è compreso nell'intervallo 951-991, e il contenuto in massa del secondo metallo o della seconda miscela di metalli, rispetto al totale della lega, è compreso nell'intervallo 11-51.

Preferibilmente la pellicola è goffrata per massimizzare la superficie esposta al campo magnetico che deve causare il riscaldamento per induzione. A seconda delle applicazioni la goffratura può servire anche per massimizzare la superficie di scambio termico.

Solo a scopo esemplificativo, si citano questi esempi.

Il primo metallo è scelto tra argento, rame , alluminio, platino e la prima miscela è una miscela di due o più primi metalli . Il secondo metallo è scelto tra nichel , ferro, cobalto, e la seconda miscela è tra due o più secondi metalli .

In una forma di realizzazione il contenuto di titanio nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell' intervallo 0,11 - 0,21.

In una forma di realizzazione il contenuto di boro nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell' intervallo 0,1% - 0,21.

In una forma di realizzazione il contenuto di ferro nella lega, se presente, è inferiore al 3% in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 11 -

11 ^J c o.

La pellicola è direttamente utilizzabile come descritto sopra, oppure può essere accoppiata ad altri materiali , metallici o plastici, per definire una struttura multistrato . Questa soluzione permette di associare alla pellicola secondo la presente invenzione altri materiali aventi le desiderate caratteristiche meccaniche , termiche o elettriche , ad esempio per irrigidire la pellicola, massimizzare lo scambio termico o isolarla elettricamente.

Ad esempio se la pellicola è usata per costruire uno scambiatore di calore per liquidi, può risultare vantaggioso isolare la pellicola dal punto di vista elettrico accoppiandola ad un materiale adatto allo scopo, ad esempio una resina che isola elettricamente ma non termicamente.

Un secondo aspetto della presente invenzione concerne una pellicola secondo la rivendicazione 11.

Le caratteristiche e i vantaggi della pellicola sono i medesimi descritti sopra in relazione al metodo per ottenerla.

Le rivendicazioni 12-17 descrivono caratteristiche preferite della pellicola.

Breve elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio evidenziati dall'esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è uno schema di massima relativo al metodo secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista schematica di una prima pellicola secondo la presente invenzione sottoposta a un test;

- la figura 3 è una vista schematica di una seconda pellicola secondo la presente invenzione sottoposta a un test;

- la figura 4 è una vista in prospettiva della prima pellicola secondo la presente invenzione;

la figura 5 è una vista in prospettiva di una pentola rivestita con la prima pellicola secondo la presente invenzione;

- la figura 6 è una vista in sezione della pentola mostrata in figura 5;

la figura 7 mostra un cruscotto di autovettura parzialmente rivestito con una pellicola secondo la presente invenzione;

- la figura 8 è una vista schematica di una pellicola secondo la presente invenzione integrata in una struttura multistrato.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La figura 1 è uno schema semplificato del metodo secondo la presente invenzione. Un primo metallo 1, che ha un comportamento non magnetico - nel senso che a temperatura ambiente non interagisce in modo evidente con i campi magnetici - e un secondo metallo 2 ferromagnetico -cioè che a temperatura ambiente interagisce con i campi magnetici - sono utilizzati per realizzare una lega metallica 3. Le proporzioni dei due metalli sono guelle descritte sopra e nelle rivendicazioni.

La lega è ottenibile con diverse tecniche, ad esempio fusione, sinterizzazione, dispersione di un metallo in polvere in una fase metallica liquida.

Riferendosi per semplicità alla fusione, la lega viene solidificata in billette, che vengono poi usate in un laminatoio per ottenere la pellicola dello spessore desiderato, comunque inferiore a 500 pm.

La tecnica della laminazione è ben nota e non occorre descriverla in dettaglio. Ad esempio il seguente filmato disponibile sulla piattaforma internet YouTube spiega come in un laminatoio vengono prodotte le pellicole in alluminio per alimenti: https://www.youtube.com/watch?v=f40Tj9yNOak.

La produzione 4 può avvenire ad esempio proprio con la laminazione, che è la tecnica preferita.

La pellicola così prodotta è quindi pronta per la fase 5 di riscaldamento per induzione 5.

La lega è ottenibile anche a partire da più primi metalli la, lb, le, ... In, e più secondi metalli 2a, 2b, 2c,...2n, come descritto sopra.

La figura 2 è un esempio di test di efficacia. Un foglio di pellicola 10 viene posizionato su un piano ad induzione 11, la cui potenza è regolabile tra 10W e 3000W. Quando il piano ad induzione 11 è in funzione, la pellicola 10 si scalda rapidamente, in pochi secondi, a causa della dissipazione di energia per effetto Joule causato dalle correnti parassite indotte dal campo magnetic3 generato dal piano li stesso.

I seguenti esempi descrivono il fenomeno

ESEMPI

Esempio 1

Lega costituita da argento, rame, nichel e terre rare nelle percentuali in massa indicate nella tabella sotto.

Argento Rame metalli diamagnetici

471 49,5%

Nichel

Metallo ferromagnetico

3%

Siliciuro di Terre Rare 0,51 Altri metalli

oppure MishMetal 0,51 Spessore della pellicola 200 pm

A sua volta il siliciuro di terre rare è composto da Si=4 01-451, terre rare 81-101 e ferro per la parte restante ; il MishMetal, che è tipicamente composto da 50% di cerio, il 251 di lantanio e una piccola percentuale di neodimi o e praseodimio .

La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione 1 1 regolato alla potenza di 1000W e ha raggiunto la temperatura di circa 800°C (colore rosso) dopo poco meno di 10 secondi.

Esempio 2

Lega costituita da rame , nichel e terre rare nelle percentuali in massa indicate nella tabella sotto.

Rame

metalli diamagnetici

89,51

Nichel

Metallo ferromagnetico

101

Siliciuro di Terre Rare 0,5% Altri metalli

oppure MishMetal 0,5%

Spessore della pellicola 100 pm

A sua volta il siliciuro di terre rare è composto da Si=40%-45%, terre rare 83⁄4—10% e ferro per la parte restante ; il MishMetal è tipicamente composto d

La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione 1 1 regolato alla potenza di 100OW e ha raggiunto la temperatura di circa 1100°C (colore rosso vivo) in poco meno di 10 secondi.

Esempio 3

Lega costituita da alluminio e ferro nelle percentuali in massa indicate nella tabella sotto.

alluminio

metalli diamagnetici

97,3%

Ferro

Metallo ferromagnetico

2,7%

Spessore della pellicola 100 pm

La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione 11 regolato alla potenza di 25OW e ha raggiunto la temperatura di circa 350°C in poco meno di 10 secondi.

La figura 3 mostra una pellicola 10' identica alla pellicola 10 dell'esempio 3, ma goffrata per aumentare la superficie di scambio con il campo magnetico generato dal piano 11.

In figura 4 è illustrata in modo schematico una porzione di una prima pellicola 10 realizzata in lega di alluminio e ferro secondo 1'invenzione. Per ragioni grafiche, nelle figure lo spessore della pellicola 10 è stato volutamente rappresentato, a scopo illustrativo, molto più grande del reale e non proporzionato rispetto alle altre dimensioni della pentola: come si è detto, infatti, lo spessore della pellicola 10 è nell'ordine dei micron e una sua rappresentazione reale non sarebbe risultata apprezzabile nei disegni.

La pellicola 10 è realizzata in lega di alluminio e ferro, con 1'alluminio presente in guantità compresa fra il 971 e il 991 in massa (%wt) e il ferro presente in guantità compresa fra 1'1% e il 31 (%wt), vantaggiosamente fra 1'1% e 1'1,5% (Swt). La lega può comprendere inoltre titanio e/o boro, ciascuno in guantità non superiore allo 0,5%, vantaggiosamente compresa fra lo 0,11 e lo 0,21. Questi metalli hanno lo scopo di realizzare una soddisfacente affinazione della lega, permettendo la formazione di grani più piccoli e di forma sostanzialmente sferica e migliorandone le caratteristiche meccaniche complessive. Possono inoltre essere presenti altri elementi (metal- lici e non) in tracce, generalmente in una guantità complessiva inferiore allo 0,1%.

La pellicola 10 ha uno spessore compreso fra 5 pm e 200 pm ed è preferibilmente ottenuta per laminazione.

In figura 5 è illustrata una pentola P dotata di un fondo 12 e di una parete laterale 13 che definiscono un vano interno 14 atto a contenere sostanze liquide o solide destinate ad essere riscaldate. Vantaggiosamente , in corrispondenza della parete laterale 13 possono essere presenti manici 15 per la presa da parte da parte dell'utilizzatore . I manici 15 possono essere realizzati in materiale termicamente non conduttivo o con appropriato isolamento termico dal corpo della pentola, ad esempio in bakelite.

La pentola P ha il fondo piatto per fornire appoggio ottimale sul piano di cottura a induzione e può essere realizzata con gualsiasi materiale idoneo al riscaldamento e/o alla cottura di sostanze alimentari, cibi o bevande, ad esempio ceramica, vetro, vetro borosilicato, vetroresina, porcellana, materiale plastico, ecc., così come materie plastiche in grado di sopportare temperature nell'ordine di 180-200°C senza danneggiarsi e senza rilasciare sostanze tossiche che andrebbero altrimenti a contaminare le pietanze.

Almeno il fondo 12 della pentola P è rivestito con la pellicola 10 in lega di alluminio e ferro avente le caratteristiche sopra descritte. Quando viene attivato il campo magnetico di un piano a induzione, le correnti indotte all'interno della pellicola 10 la riscaldano e guesta cede a sua volta il calore al materiale che costituisce il fondo 12 e le pareti 13 della pentola.

In figura 6 è illustrato schematicamente (con una rappresentazione parziale) come la pellicola 10 possa essere prevista, per motivi estetici o se si desidera posizionare 1'induttore ai lati della pentola, anche come rivestimento della parete laterale 13 della pentola P.

La pellicola 10 può vantaggiosamente essere applicata al fondo 12 e alle pareti 13 della pentola P mediante colle o resine in grado di sopportare temperature di esercizio fra i 180 e i 200°C.

Come mostrato in figura 6 (con rappresentazione a linea tratteggiata), la pellicola 10 in lega di alluminio e ferro secondo 1'invenzione può essere prevista solo in corrispondenza della superficie esterna del fondo 12 (e, nel caso, della parete laterale 13) oppure anche (o solo) in corrispondenza delle superfici interne.

La soluzione con rivestimento esterno rappresenta comungue la soluzione ottimale sia perché evita un eventuale danneggiamento della pellicola stessa che si potrebbe verificare (se fosse presente all'interno) qualora il contenuto della pentola necessiti di essere mescolato o manipolato con cucchiai, forchette, ecc., sia perché consente che 1'interno della pentola, che è a diretto contatto con 1'alimento da riscaldare o da cuocere, sia mantenuto nel materiale (vetro, vetro borosilicato, vetroresina, porcellana, ceramica, materiali polimerici ecc.) più idoneo a quello specifico utilizzo.

Una pellicola in lega di metalli non magnetici e metalli ferromagnetici secondo 1'invenzione, applicata ad una pentola P in ceramica, vetro, vetro borosilicato, ecc., garantisce alla pentola P stessa caratteristiche ferromagnetiche e di conducibilità elettrica che la rendono idonea al funzionamento con piano cottura a induzione, pur mantenendo tutte le caratteristiche peculiari dei materiali che costituiscono il corpo della pentola P.

La figura 7 mostra un altro esempio di applicazione della presente invenzione. Una pellicola 10 è usata per rivestire parti 20 di un cruscotto 20 di automobile, a fini estetici. Uno dei vantaggi offerti dalla presente invenzione è la possibilità di ottenere elementi termoformati 20 invece che pressofusi, stampati o imbutiti. Nell'esempio mostrato in figura 7 gli elementi di rivestimento sono ottenuti utilizzando a partire dalla pellicola 10 avente la composizione dell'esempio 3. La pellicola 10 è posizionata su una forma e sottoposta a riscaldamento per induzione fino a raggiungere il punto di rammollimento . A guesto punto la pellicola 10 si adagia sulla forma per copiarne le superfóci , cioè copiarne lo sviluppo tridimensionale . Segue guindi una fase di raffreddamento, separazione dalla forma e rifinitura dei bordi . L'elemento 20' così ottenuto viene lucidato e incollato sul cruscotto 20.

Con lo stesso metodo è possibile realizzare componenti nei guali la forma resta inglobata nel rivestimento ottenuto rammollendo o portando a fusione la pellicola 10. Infatti la pellicola può essere scaldata fino al punto di fusione, per liquefarla se necessario.

La figura 8 mostra due possibili strutture multistrato 30, 30' ottenibili con una pellicola 10 o 10' secondo la presente invenzione . Al fine di ottenere una struttura 30, 30 meccanicamente resistente , o di conferirgli particolari caratteristiche termiche o elettriche , è possibile accoppiare alla pellicola 10 almeno uno strato supplementare 31. Nella figura 8 di sinistra la pellicola 10 è schiacciata a sandwich tra due strati (di spessore diverso) 31, ad esempio un materiale elettricamente isolante, come vetro, vetro borosilicato, vetroresina, porcellana, ceramica, materiali polimerici , ecc. . In tal modo è possibile massimizzare lo scambio termico della pellicola 10 proteggendola, ovvero evitando che si avvicini al punto di fusione. Nella figura 8 di destra due pellicole 10 schiacciano a sandwich uno strato di materiale 31.

Se si desidera conferire resistenza alla flessione, ad esempio, la pellicola 10 può essere accoppiata anche ad altri strati, ad esempio a una lamina di acciaio o titanio, avendo cura che la stessa non schermi la pellicola 10 rispetto al campo magnetico indotto.

Claims

RIVENDICA2IONI 1. Un metodo per realizzare una pellicola metallica (10) soggetta a riscaldamento per effetto Joule creato da correnti parassite indotte da un campo magnetico, comprendente le fasi: a) preparare una lega metallica contenente un primo metallo (1) o una prima miscela di metalli (la, lb, le, ... In) in percentuale compresa nell'intervallo 901 - 991 in massa sul totale della lega, e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n) in percentuale compresa nell' intervallo 11 - 101 in massa sul totale della lega; b) realizzare una pellicola (10) costituita da detta lega e avente spessore uguale o minore di 500 pm; caratterizzato dal fatto che il primo metallo è un metallo amagnetico e la prima miscela di metalli comprende esclusivamente metalli amagnetici , e dal fatto che il secondo metallo è un metallo ferromagnetico 0 ferrimagnetico e la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici , dimodoché la pellicola presenta un comportamento ferromagnetico .
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui i metalli (1, 2) sono classificati rispettivamente amagnetici , ad esempio diamagnetici o paramagnetici o antiferromagnetici, oppure magnetici, ad esempio ferromagnetici e ferrimagnetici, in base alla permeabilità magnetica relativa alla temperatura ambiente e la pellicola presenta un comportamento ferromagnetico alla temperatura ambiente.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui lo spessore della pellicola (10) è compreso tra 5 pm e 200 pm, e più preferibilmente è compreso tra 5 pm e 100 pm.
4. Metodo secondo una guaisiasi delle precedenti rivendicazioni 1-3, in cui la lega è ottenuta per fusione o sinterizzazione .
5. Metodo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-4, in cui la lega contiene meno del 11 in massa: - di uno o più elementi delle terre rare, dove le terre rare sono identificate secondo la definizione IUPAC, o un loro ossido, oppure: - di MishMetal, a sua volta composto da 501 di cerio, 251 di lantanio e una piccola percentuale di neodimio e praseodimio; - di non metalli, come carbonio, e/o semimetalli, come il silicio.
6. Metodo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-5, in cui il contenuto in massa del primo metallo (1) o della prima miscela di metalli (la, lb, le, ... In) , rispetto al totale della lega, è compreso nell' intervallo 951-991 , e il contenuto in massa del secondo metallo (2) o della seconda miscela di metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n), rispetto al totale della lega, è compreso nell' intervallo 11-51 .
7. Metodo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-5 , in cui il primo metallo (1) è scelto tra argento, rame, alluminio, platino, boro e la prima miscela è una miscela di due o più primi metalli (la, lb, le , ... In) e il secondo metallo (2) è scelto tra nichel, ferro, cobalto, e la seconda miscela è tra due o più secondi metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n).
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui: - il contenuto di titanio nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,11 - 0,21; il contenuto di boro nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,11 - 0,21; - il contenuto di ferro nella lega, se presente , è inferiore al 3I in massa sul totale, ed è preferibilmente compreso nell' intervallo 11 - 31.
9. Metodo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-8, in cui la pellicola (10), ottenuta ad esempio per laminazione, è accoppiata ad altri materiali, metallici o plastici, per definire una struttura multistrato, dove gli altri materiali sono scelti per conferire alla pellicola le desiderate caratteristiche meccaniche, termiche o elettriche , ad esempio per irrigidire la pellicola, massimizzare lo scambio termico o isolarla elettricamente.
10. Metodo secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-9, in cui la pellicola è accoppiata a, o integrata in, manufatti (P) di per sé non adatti ad essere scaldati per induzione, dimodoché possano essere anch'essi riscaldati.
11. Una pellicola (10) metallica soggetta a riscaldamento per effetto Joule creato da correnti parassite indotte da un campo magnetico, avente le seguenti caratteristiche : a') è costituita da una lega metallica contenente un primo metallo (1) o una prima miscela di metalli (la, lb, le, ... In) in percentuale compresa tra il 901 e il 991 in massa sul totale e contenente un secondo metallo (2) o una seconda miscela di metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n) in percentuale compresa tra 11 e 101 in massa sul totale; b') il suo spessore è uguale o minore di 500 pm; caratterizzata dal fatto che il primo metallo (1) è un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, e la prima miscela di metalli (la, lb, le, ... In) comprende esclusivamente metalli non magnetici, e dal fatto che il secondo metallo (2) è un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico e la seconda miscela di metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n) comprende esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici, dimodoché la pellicola presenta un comportamento ferromagnetico .
12. Pellicola (10) secondo la rivendicazione 11, avente spessore compreso tra 5 pm e 200 pm, e più preferibilmente compreso tra 5 pm e 100 pm.
13. Pellicola (10) secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, in cui la lega contiene meno del 11 in massa: - di uno o più elementi delle terre rare, dove le terre rare sono identificate secondo la definizione IUPAC, o un suo ossido, oppure - di MishMetal, a sua volta composto da 501 di cerio, 251 di lantanio e una piccola percentuale di neodimio e praseodimio; - di non metalli, come carbonio, e/o semimetalli, come il silicio.
14. Pellicola (10) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 11-13, in cui il contenuto in massa del primo metallo (1) o della prima miscela di metalli (la, Ib, le, ... In), rispetto al totale della lega, è compreso tra il 951 e il 991, e il contenuto in massa del secondo metallo (2) o della seconda miscela di metalli (2a, 2b, 2c, ... 2n), rispetto al totale della lega, è compreso tra 11 e 51, e preferibilmente tra 11 e 21.
15. Pellicola (10) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 11-14, in cui il primo metallo (1) è uno tra argento, rame, alluminio, platino, boro e la prima miscela è una miscela di due o più primi metalli e il secondo metallo (2) è uno tra nichel, ferro, cobalto, e la seconda miscela è tra due o più secondi metalli.
16. Pellicola (10) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 11-15, in cui: - il contenuto di titanio nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,11 - 0,21; il contenuto di boro nella lega, se presente, è inferiore allo 0,51 in massa sul totale , ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,11 - 0,21; - il contenuto di ferro nella lega, se presente , è inferiore al 31 in massa sul totale, ed è preferibilmente compreso nell' intervallo 11 - 31.
17. Pellicola (10) secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 11-16, caratterizzata dall' essere accoppiata ad altri materiali plastici o vetri, o vetri al boro o ceramiche, per definire una struttura multistrato, dove gli altri materiali sono scelti per conferire alla pellicola le desiderate caratteristiche meccaniche, termiche o elettriche, ad esempio per irrigidire la pellicola, massimizzare lo scambio termico o isolarla elettricamente .
18. Pellicola (10') secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto di essere confinata in una cavità definita da strati di altri materiali, in condizioni di sottovuoto, dimodoché possa passare allo stato liguido guando viene riscaldata per induzione fino a raggiungere il punto di fusione , e ritornare allo stato solido, raffreddandosi in assenza di induzione, per consentire di sfruttare il calore latente di fusione e il calore latente di solidificazione della lega di cui la pellicola è costituita.
19. Pellicola (10') secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni 11-18, caratterizzata dal fatto di essere goffrata per massimizzare la superficie esposta ai campi magnetici.
20. Una pellicola (10) direttamente ottenuta con il metodo secondo una gualsiasi delle rivendicazioni 1-10.
21. Uso della pellicola (10) secondo una gualsiasi delle rivendicazioni 11-20 per realizzare contenitori (P) adatti alla cottura di cibi con piani cottura ad induzione, ad esempio applicando la pellicola come rivestimento interno o esterno ad una pentola/padella.
22. Uso della pellicola (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11-20 per realizzare manufatti (20') termoformati, ad esempio componenti per 1'industria dell'automotive, in cui è previsto: - applicare la pellicola (10) ad una forma, uno stampo o un oggetto da rivestire; - sottoporre la pellicola (10) ad un campo magnetico variabile nel tempo per generare nella pellicola stessa correnti parassite che dissipano calore per effetto Joule; - riscaldare la pellicola (10) fino a raggiungere il punto di rammollimento o fusione, dimodoché la lega che costituisce la pellicola bagni la forma, lo stampo o 1'oggetto, aderendo alle relative superfici; annullare il campo magnetico per ottenere il raffreddamento della lega fino a solidificazione e separare dalla forma o dallo stampo il manufatto così ottenuto, oppure disporre dell'oggetto rivestito.