JP2007525596A - 調理器具用金属コーティング - Google Patents

Abstract

本発明は、調理器具用金属コーティングに関する。
前記コーティングは、８０重量％以上の、１以上の準結晶又は接近位相を有し、組成Ａｌ_ａ（Ｆｅ_１−ｘＸ_ｘ）_ｂ（Ｃｒ_１−ｙＹ_ｙ）_ｃＺ_ｚＪ_ｊを有するアルミニウムをベースとする合金を含む。（式中、Ｘは、Ｒｕ及びＯｓから選択される、Ｆｅと等電子の１以上の元素を表わし；Ｙは、Ｍｏ及びＷから選択される、Ｃｒと等電子の１以上の元素を表わし；Ｚは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｎｉ及びＰｄから選択される元素又は元素の混合物であり；Ｊは、銅以外の不可避の不純物を表わし；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｚ＝１００であり；５≦ｂ≦１５；１０≦ｃ≦２９；０≦ｚ≦１０であり；ｘｂ≦２であり；ｙｃ≦２であり；及びｊ＜１である。）

Description

本発明は、調理器具用金属コーティングに関する。

種々の金属又は合金、例えばアルミニウム合金が、それらの良好な機械的性質性質、良好な熱伝導性、それらの軽さ及び低コストのために知られており、特に調理器具及び容器のための多くの応用を長期間見出している。しかし、ほとんどの上記金属又は合金は、不十分な硬度及び不十分な耐摩耗性、又は低耐食性と関連する欠点を有している。

改良された性質を有する合金を得るための試みが行われ、それらは、結果として特に準結晶合金となる。例えば、仏国特許第２７４４８３９号明細書（ＦＲ−２ ７４４ ８３９）は、ＸがＢ、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ及びＳｉから選択される少なくとも１種の元素を表わし、ＹがＶ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄから選択される少なくとも１種の元素を表わし、Ｉが不可避の製錬不純物を表わし、０≦ｇ≦２、０≦ｄ≦５、１８≦ｅ≦２９及びａ＋ｄ＋ｅ＋ｇ＝１００％である、Ａｌ_ａＸ_ｄＹ_ｅＩ_ｇの原子組成を有する準結晶合金を開示している。Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス調理容器の内面コーティングとしての、組成Ａｌ_７１Ｃｕ_９Ｆｅ_１０Ｃｒ_１０を有する合金の使用も開示されている。仏国特許第２６７１８０８号明細書（ＦＲ−２ ６７１ ８０８）は、ＭがＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｖ、Ｍｇ、Ｚｎ及びＰｄから選択される１種以上の元素を表わし、ＮがＷ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｒｈ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ及び希土類から選択される１種以上の元素を表わし、Ｉが不可避の製錬不純物を表わし、ａ≧５０、０≦ｂ≦１４、０≦ｂ’≦２２、０＜ｂ＋ｂ’≦３０、０≦ｃ≦５、８≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦４、ｆ≦２及びａ＋ｂ＋ｂ’＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００％である、Ａｌ_ａＣｕ_ｂＣｏ_ｂ’（Ｂ，Ｃ）_ｃＭ_ｄＮ_ｅＩ_ｆの原子組成を有する準結晶合金を開示している。前記合金は、０≦ｂ≦５、０＜ｂ’＜２２、０＜ｃ＜５であり、ＭがＭｎ＋Ｆｅ＋Ｃｒ、又はＦｅ＋Ｃｒを表わす、Ａｌ_ａＣｕ_ｂＣｏ_ｂ’（Ｂ，Ｃ）_ｃＭ_ｄＮ_ｅＩ_ｆの組成を有し、調理器具用コーティングとして推奨されている。Ｚ．Ｍｉｎｅｖｓｋｉら、〔シンポジウムＭＲＳ、２００３年秋「焦げ付き防止、耐摩耗性調理器具用電着準結晶性コーティング」〕によれば、準結晶合金は、種々の応用、特に調理器具に有用な、良好な機械的性質及び表面特性を有している。特に、Ａｌ_６５Ｃｕ_２３Ｆｅ_１２が挙げられている。

準結晶合金は、一般に、良好な機械的性質、良好な熱伝導特性及び良好な衝撃強さ及び耐摩耗性を有している。しかし、それらの全てが、食品を調理するための器具用コーティングとして有用であるのではない。この特定の応用において、準結晶合金は食品と接触し、これは塩分を含んだ媒体（多くの食品に塩化ナトリウムが添加されているため）、おそらくは酸性媒体を構成する。従って、このタイプの媒体によって引き起こされる腐食に対する良好な耐性を示す、準結晶合金が必要である。現在、合金は一般に低耐食性をもたらす銅を含有することが推奨されている。

本発明の目的は、調理された食品と接触する調理器具の表面用コーティングとして用いることができ、良好な機械的性質、良好な耐引っかき性及び良好な耐食性を示す、準結晶合金を提供することである。

従って、本発明の主題は、調理された食品のための器具又は容器用コーティング、及び前記コーティングを有する器具又は容器である。

本発明のコーティングは、８０重量％以上の、１以上の準結晶又は接近位相を有し、組成Ａｌ_ａ（Ｆｅ_１−ｘＸ_ｘ）_ｂ（Ｃｒ_１−ｙＹ_ｙ）_ｃＺ_ｚＪ_ｊを有するアルミニウムをベースとする合金を含む。（式中、Ｘは、Ｒｕ及びＯｓから選択される、Ｆｅと等電子の１以上の元素を表わし；Ｙは、Ｍｏ及びＷから選択される、Ｃｒと等電子の１以上の元素を表わし；Ｚは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｎｉ及びＰｄから選択される元素又は元素の混合物であり；Ｊは、銅以外の不可避の不純物を表わし；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｚ＝１００であり；５≦ｂ≦１５；１０≦ｃ≦２９；０≦ｚ≦１０であり；ｘｂ≦２であり；ｙｃ≦２であり；及びｊ＜１である。）

特定の実施態様においては、準結晶合金は、原子組成Ａｌ_ａＦｅ_ｂＣｒ_ｃＪ_ｊを有する。
（式中、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｊ＝１００；及び５≦ｂ≦１５；１０≦ｃ≦２９；ｊ＜１である。）

本発明のコーティングは、予め製造されたインゴット、又はスパッタリングリアクタ中でターゲットとして取得された個々の元素のインゴットから、又はバルク材料の真空溶解によって製造された蒸気による蒸着によって得られ、全ての場合において材料は銅を含まない。

また、コーティングは、所望の最終組成を有する合金を含む粉末から開始し、例えば、酸素を含むガストーチ、超音波トーチ、又はプラズマトーチ等の溶射によって得ることができる。

また、コーティングは、最終コーティングのための所望の組成を有する準結晶合金の粉末から開始し、電着によって得ることができる。

本発明のコーティングの製造のための粉末におけるバルク形態において用いられることが意図される合金は、従来の冶金製錬法、すなわち、徐冷段階（すなわち、ΔＴ／ｔが数百℃／分）を含む方法によって得ることができる。例えば、インゴットは、個々の金属元素を溶解することによって、又は、シールドガス（アルゴン、窒素）の覆いの下の裏打ちされた黒鉛るつぼにおいて、又は冶金を製錬するか、減圧下で維持されたるつぼにおいて従来用いられてきたコーティングフラックスにおけるプレ合金から得ることができる。また、高周波電流により加熱された、冷却された銅又は耐火セラミック製のるつぼを用いることが可能である。従って、合金粉末は、機械粉砕によって製造することができる。更に、球状の粒子からなる粉末は、従来の技術によるアルゴンジェットを用いた液体合金を微粒化することによって得ることができ、このような粉末は、溶射によるコーティングの製造に特に適している。

本発明の他の主題は、食品と接触する表面が本発明のコーティングを有している、調理食品のための器具又は容器である。

本発明は、以下の実施例によって明らかになるが、限定されるものではない。

（プラズマ溶射によるＡｌＦｅＣｒコーティングの調製）
原子組成Ａｌ_≒７０Ｆｅ_≒１０Ｃｒ_≒２０（すなわち、重量組成Ａｌ_{≒５４．２}Ｆｅ_{≒１６．０}Ｃｒ_{≒２９．８}）を、４ｍｍの毛管直径及び４バールの窒素圧力により、微粒化によって粉末形態で製造した。粉末を粒径画分に分離し、２０μｍ〜９０μｍの粒径を有する粉末を保持した。微粒化後の実際の質量組成はＡｌ_{５３．８±０．５}Ｆｅ_{１６．４±０．２}Ｃｒ_{２９．９±０．３}であった。

このようにして得られた粉末を用いて、０．４Ｌ／分の水素流量を有するプラズマトーチを用いて、予め２５０℃まで加熱した３１６Ｌステンレス鋼基板にコーティングを蒸着した。得られたコーティングは、２００〜３００μｍの厚みを有していた。

対照として、相対的に銅に富む組成物Ａｌ_７１Ｃｒ_１０．６Ｆｅ_８．７Ｃｕ_９．７（クリストームＡ１）及び銅含有量が非常に低い、組成物Ａｌ_６９．５Ｃｕ_０．５４Ｃｒ_{２０．２６}Ｆｅ_９．７２（Ａ１１）を用いて、３１６Ｌステンレス鋼基板に、プラズマ溶射によってコーティングを蒸着した。

３μｍのダイヤモンド粒子を積層するための金属有機光沢剤によって処理した、直径２５ｍｍのディスクからなる試料について、腐食試験（電気刺激試験、インピーダンス測定及び浸漬試験）を実施した。

（電気刺激試験）
電気刺激試験は、加速された腐食をシミュレートした。それらは、実施例１の本発明のコーティング、及び比較として、以下の操作方法を用いたＡ１及びＡ１１合金コーティングについて実施された。作用電極として機能する、試験される試料、対極として機能する白金プレート、及び参照電極を、６０℃で０．３５Ｍ ＮａＣｌ溶液に浸した。参照電極及び試料の間に、増加電位を加えた。ΔＥは、浮遊電位（すなわち、本質的に試料及び参照電極の間に存在する電位）及びコーティングが溶解を開始する以上の電位の間の変化を表す。実施された電気刺激試験の結果は、以下の表に示される。

（インピーダンス測定）
インピーダンス測定を、電気刺激試験について用いたのと同じセル内で実施した。平衡電位から開始し、平衡電位の周囲のシヌソイド電位を加え、シヌソイドの周波数の関数として、複素インピーダンスを測定した。ナイキストプロットをプロットし、これは、界面電気容量（試料の展開面積と接触した）を生じさせる等価回路を用いて模範となり、電気抵抗（金属イオン溶液中の流れと接触した）を移動させる。腐食電流Ｉｃは、式Ｉｃ＝０．０２／Ｒｔにより求められ、Ｒｔは移動抵抗である。

（浸漬試験）
浸漬試験のために、試料を、０．３５Ｍ ＮａＣｌ溶液中に６０℃で２０時間保持した。試料を抽出した後、表面仕上を調べ、浸漬溶液を解析した。

試験の全ての結果を以下の表に示す。

これらの結果は、Ｃｕの欠如が、合金を、０．３５Ｍ ＮａＣｌ中の腐食に対して感受性の少ないものとし、塩水中の溶解性を少ないものとすることを示す。約０．５４原子％の非常に低濃度のＣｕ、すなわち不純物の濃度の桁は、合金の耐食性が有意に減少するために十分である。従って、調理器具コーティングに用いられる合金として、銅が完全に存在しないことが必須であると思われる。

Claims (3)

1. 調理食品のための器具又は容器用コーティングであって、１以上の準結晶又は接近位相を８０重量％以上含有し、組成Ａｌ_ａ（Ｆｅ_１−ｘＸ_ｘ）_ｂ（Ｃｒ_１−ｙＹ_ｙ）_ｃＺ_ｚＪ_ｊを有するアルミニウムをベースとする合金を含むことを特徴とするコーティング。
   （式中、Ｘは、Ｒｕ及びＯｓから選択される、Ｆｅと等電子の１以上の元素を表わし；Ｙは、Ｍｏ及びＷから選択される、Ｃｒと等電子の１以上の元素を表わし；Ｚは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｎｉ及びＰｄから選択される元素又は元素の混合物であり；Ｊは、銅以外の不可避の不純物を表わし；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｚ＝１００であり；５≦ｂ≦１５；１０≦ｃ≦２９；０≦ｚ≦１０であり；ｘｂ≦２であり；ｙｃ≦２であり；及びｊ＜１である。）
2. 準結晶合金が原子組成Ａｌ_ａＦｅ_ｂＣｒ_ｃＪ_ｊを有することを特徴とする請求項１に記載のコーティング。
   （式中、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｊ＝１００；及び５≦ｂ≦１５；１０≦ｃ≦２９；ｊ＜１である。）
3. 調理食品用の器具又は容器であって、食品と接触する前記器具又は容器の表面が、請求項１又は２に記載のコーティングを有することを特徴とする調理食品用の器具又は容器。