JP6978841B2 - Surface-treated metal parts for cooking utensils, cooking utensils - Google Patents
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Description
本発明は、ガスコンロ、グリル、五徳、ライター、鍋等の調理器具のように加熱時に直火が触れる器具に使用される金属部材において、高温による金属の酸化を防止することにより、その変色を長期にわたり効果的に防止することが可能な調理器具用の表面処理金属部材、並びにこれが使用される調理器具に関する。 The present invention, gas stove, grill, trivet, lighters, Oite the metal member to be used in open flame touches instrument at the time of heating as cooker tool such as a pan, by preventing oxidation of the metal due to the high temperature, surface-treated metal member for cookware capable of effectively preventing the discoloration over time, and to a cooking appliance which is used.
ステンレス鋼は、厚さ数nm〜十数nm程度の極めて薄い保護性の高い不動態皮膜を有しており、美麗な金属光沢を保ちながら優れた耐食性、耐熱性を呈する。このため従来より、ガスコンロ、グリル、五徳、ガスバーナー等のように加熱時に直火が触れる加熱器具や、ヒータ部品や乾燥焼成炉、ボイラー配管等のような高温環境下において使用される機器を構成する材料として用いられている。 Stainless steel has an extremely thin and highly protective passivation film with a thickness of several nm to several ten nm, and exhibits excellent corrosion resistance and heat resistance while maintaining a beautiful metallic luster. For this reason, conventionally, heating appliances such as gas stoves, grills, trivets, gas burners, etc. that are exposed to direct fire during heating, and equipment used in high temperature environments such as heater parts, drying and baking furnaces, boiler piping, etc. are configured. It is used as a material for grilling.
但し、このステンレス鋼は、上述の如き高温環境下において、その表面が変色し着色する、いわゆるテンパーカラーが発生する場合がある。このようなステンレス鋼の変色は、高温により当該ステンレス鋼が酸化して酸化物層が形成されることに基づくものである。この酸化物層の厚さが光の波長と一致する場合に、反射光が干渉して色の違いとして認知されるものである。このような酸化による変色が金属部材としてのステンレス鋼表面に現れると、外観や意匠性が急激に劣化した印象を与えてしまう。特に五徳やガスコンロ、ガスバーナー等の加熱器具は、購入時からそれほど日数が経過していないにも関わらず、直火に触れただけでこのような変色が現れてしまう場合があり、使用し尽くされて急激に古くなった印象を与えてしまう。 However, in the above-mentioned high temperature environment, the surface of this stainless steel may be discolored and colored, so-called temper color may occur. Such discoloration of stainless steel is based on the fact that the stainless steel is oxidized by high temperature to form an oxide layer. When the thickness of this oxide layer matches the wavelength of light, the reflected light interferes and is recognized as a color difference. When such discoloration due to oxidation appears on the surface of stainless steel as a metal member, it gives the impression that the appearance and design are sharply deteriorated. In particular, heating appliances such as trivets, gas stoves, and gas burners may show such discoloration just by touching an open flame, even though it has not been so many days since they were purchased. It gives the impression that it is suddenly out of date.
このため、高温環境下においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止することができる技術が従来より研究されている。先ず特許文献1には、表面にアルカリ珪酸塩皮膜を有するステンレス鋼材において、鋼素地とアルカリ珪酸塩皮膜の間に厚さ5〜100nmの反応層が介在させる技術が開示されている。この反応層を通じて、鋼材表面を覆うアルカリ珪酸塩皮膜への原子の拡散を抑制し、テンパーカラーの発生要因となるCr−Fe−O系酸化物層の生成を食い止め、変色を防止することを期待したものである。 Therefore, a technique capable of preventing discoloration due to oxidation of stainless steel in a high temperature environment has been conventionally studied. First, Patent Document 1 discloses a technique in which a reaction layer having a thickness of 5 to 100 nm is interposed between a steel substrate and an alkaline silicate film in a stainless steel material having an alkaline silicate film on the surface. Through this reaction layer, it is expected that the diffusion of atoms to the alkaline silicate film covering the surface of the steel material will be suppressed, the formation of the Cr-Fe-O oxide layer that causes the generation of temper color will be stopped, and discoloration will be prevented. It was done.
また特許文献2には、ステンレス鋼の表面にポリシラザンからなるケイ酸化合物膜を形成させる技術が開示されている。このケイ酸化合物は、酸素の拡散が遅い酸化物であることから、ステンレス鋼の表面近傍において生じる酸化の進行が抑制されることで、変色を防止することを期待したものである。
Further,
また特許文献3には、窒化シリコン膜によるガスバリアフィルムの技術が開示されている。化学気相成長法により堆積された窒化シリコン膜は透明で高いガスバリア性を持つ。この特許文献3の開示技術は、ガスバリア性の高い透明膜を成膜する技術のため、金属上に成膜することで酸化防止の効果が期待できる。 Further, Patent Document 3 discloses a technique of a gas barrier film using a silicon nitride film. The silicon nitride film deposited by the chemical vapor deposition method is transparent and has high gas barrier properties. Since the technique disclosed in Patent Document 3 is a technique for forming a transparent film having a high gas barrier property, the effect of preventing oxidation can be expected by forming the film on a metal.
また特許文献4には、アルミナ薄膜を酸化抑制被膜に用いる技術的思想が開示されている。アルミナ薄膜は優れた成膜性、緻密性、熱安定性、電気絶縁性などを併せ持ち、高温環境下においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止することを期待したものである。 Further, Patent Document 4 discloses a technical idea of using an alumina thin film as an oxidation-suppressing film. The alumina thin film has excellent film forming properties, compactness, thermal stability, electrical insulation, etc., and is expected to prevent discoloration due to oxidation of stainless steel in a high temperature environment.
しかしながら、特許文献1−4の開示技術によれば、確かに高温下においてステンレス鋼の酸化に基づく変色を防止はできるものの、長時間の高温使用により徐々に基材の酸化が進み、特に700℃を超えるような超高温域ではテンパーカラーに対しての耐久性が不足するという問題点があった。 However, according to the disclosed technology of Patent Document 1-4, although it is possible to prevent discoloration due to oxidation of stainless steel at high temperature, the base material is gradually oxidized by long-term high temperature use, and particularly at 700 ° C. There was a problem that the durability against the temper color was insufficient in the ultra-high temperature range exceeding the above.
また特許文献5、特許文献6には、ステンレス鋼中にAlを含有することで酸化を抑制する技術が開示されている。ステンレス中にAlを含有することでAl由来の酸化被膜を形成させることで確かに酸化は抑制されるが、その酸化抑制効果は高温での酸化による酸化増量や脆弱化を防止するに留まり、高温環境下で外観上の変色を防止するまでには至らない。
Further, Patent Document 5 and
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、高温環境下においての酸化による変色を長期にわたって防止することが可能な表面処理金属部材、特に調理器具用の表面処理金属部材、並びにこれが使用される加熱器具、特に調理器具を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、塗膜によるテンパーカラー抑制の耐久性を向上させることにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is a surface-treated metal member capable of preventing discoloration due to oxidation in a high temperature environment for a long period of time , particularly. It is an object of the present invention to provide a surface-treated metal member for a cooking utensil , as well as a heating utensil in which it is used , particularly a cooking utensil. That is, an object of the present invention is to improve the durability of temper color suppression by the coating film.
本発明者らは、上述した課題を解決するために、アルミニウムを含有する不動態被膜が形成されたステンレス鋼材の表面に単層のコーティング層が形成された調理器具用の表面処理金属部材であって、コーティング層は、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物の何れかを含有するとともに、上記コーティング層は、透明性を呈し、前記金属層の金属色を表面に表す構成である調理器具用の表面処理金属部材、並びにこれが使用される調理器具を発明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors are surface-treated metal members for cooking utensils in which a single coating layer is formed on the surface of a stainless steel material on which a passivation film containing aluminum is formed. The coating layer contains either a silicon compound or a zirconium compound, and the coating layer exhibits transparency, and the surface-treated metal member for cooking utensils has a structure in which the metallic color of the metal layer is exhibited on the surface. , As well as the cookware in which it is used.
第1発明に係る調理器具用の表面処理金属部材は、不動態被膜が形成された金属層の表面にコーティング層が形成された調理器具用の表面処理金属部材において、上記金属層は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材であり、上記コーティング層は、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物の何れかを含有する単層からなるとともに、上記コーティング層は、透明性を呈し、前記金属層の金属色を表面に表す構成であることを特徴とする。 Surface-treated metal member for cookware according to the first invention, the surface-treated metal member for cookware coating layer formed on the surface of the metal layer passive film is formed, the metal layer is aluminum It is a stainless steel material containing, and the coating layer is composed of a single layer containing either a silicon compound or a zirconium compound, and the coating layer exhibits transparency and exhibits the metallic color of the metal layer on the surface. It is characterized by being.
第2発明に係る調理器具用の表面処理金属部材は、第1発明において、上記コーティング層は、上記ケイ素化合物としてケイ酸化合物、上記ジルコニウム化合物として酸化ジルコニウム化合物の何れかを含有する単層からなることを特徴とする。 In the first invention, the surface-treated metal member for a cooking utensil according to the second invention is composed of a single layer containing either a silicic acid compound as the silicon compound and a zirconium oxide compound as the zirconium compound. It is characterized by that.
第3発明に係る調理器具は、加熱される金属部材を有し、第1発明又は第3発明の調理器具用の表面処理金属部材が当該金属部材に使用されることを特徴とする。 The cooking utensil according to the third invention has a metal member to be heated, and the surface-treated metal member for the cooking utensil of the first invention or the third invention is used for the metal member.
上述した構成からなる本発明によれば、コーティング層を構成するケイ素化合物、ジルコニウム化合物のガスバリア性により基材の酸化を抑制することができる。また本発明によれば、金属層を構成するステンレス鋼中にアルミニウムを含有させることにより、アルミニウムが含有しないステンレスに対し、高温環境下に長時間さらした場合に、酸化による変色を肉眼で検知できるまでの時間をより長期化させることができ、いわゆる耐久性を向上させることができる。この耐久性の向上は、基材同士の酸化変色防止耐久性の差からは類推できないほど著しい効果のあるものである。 According to the present invention having the structure described above, the silicon compound constituting the coating layer, it is possible to suppress the oxidation of the substrate by the gas barrier properties of the di Rukoniumu compound. Further, according to the present invention, by containing aluminum in the stainless steel constituting the metal layer, discoloration due to oxidation can be detected with the naked eye when the stainless steel containing no aluminum is exposed to a high temperature environment for a long time. It is possible to prolong the time until so-called durability can be improved. This improvement in durability has a remarkable effect that cannot be inferred from the difference in oxidative discoloration prevention durability between the base materials.
更に本発明によれば、長時間に亘り金属光沢状態を保持できるため、意匠性に優れた調理器具を提供することが可能となる。 Further, according to the present invention, since the metallic luster state can be maintained for a long period of time, it is possible to provide a cooking utensil having excellent design.
以下、本発明を適用した表面処理金属部材について、図面を参照しながら詳細に説明をする。 Hereinafter, the surface-treated metal member to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用した表面処理金属部材は、例えば図1(a)に示すような加熱調理時において直火が触れる加熱器具としての五徳3等に使用される。五徳3は、システムキッチンにおけるガスコンロ2に用いられる。五徳3は、ガスコンロ2の周囲から中心に向けて延長される爪の如き形状で構成される場合が多く、やかんや鍋等の加熱用容器が載置される。五徳3は、ガスコンロから出火される直火の近傍に位置するため、700℃以上もの高温環境下で使用される場合が多く、直火に触れる場合には1000℃以上もの高温環境下で使用される場合が多い。
The surface-treated metal member to which the present invention is applied is used, for example, in Gotoku 3 or the like as a heating appliance that is exposed to an open flame during cooking as shown in FIG. 1 (a). The trivet 3 is used for the
このような五徳3を構成する表面処理金属部材におけるB−B´断面図を図1(b)に示す。この五徳3を構成する表面処理金属部材は、その基材としての金属層11と、この金属層11の表面を覆うように被膜され積層されたコーティング層12とを備えている。
FIG. 1 (b) shows a cross-sectional view taken along the line BB'in the surface-treated metal member constituting the trivet 3. The surface-treated metal member constituting the trivet 3 includes a
金属層11は、例えばステンレス鋼を始めとした金属で構成されている。この金属層11は、そのステンレス鋼の中でもアルミニウムを含有してなることが必須となる。ステンレス鋼は、添加されたCrが空気中の酸素と結合することで厚さ数nm〜十数nm程度の極めて薄い保護性の高い不動態皮膜を形成させる。この不動態皮膜は、優れた耐食性、耐熱性を呈する。即ち、五徳3は、錆の発生については、この不動態皮膜が形成された金属層11により防止することができる。
The
ちなみに、この金属層11を構成するステンレス鋼の例としては、少なくともアルミニウムを含有させたステンレス鋼等を使用する。このときステンレス鋼全重量に対するアルミニウムの含有量は、特に制限されるものではないが、例えば1〜12重量%とされていることが望ましく、2〜4重量%とされていることが更に望ましい。
Incidentally, as an example of the stainless steel constituting the
コーティング層12は、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物の何れか1種類を含有する単層で構成されている。
The
コーティング層12は、ケイ素化合物を含有する層で構成されている場合には、そのケイ素化合物の例としては、Siを有する化合物であれば全てを含む概念であり、例えば、脱水縮合したシリコンテトラエトキシドや、ポリシラザン、シロキサン、ケイ酸塩、窒化ケイ素、炭化ケイ素等である。但し、このケイ素化合物は、これらの例に限定されるものではない。
When the
コーティング層12は、アルミニウム化合物を含有する層で構成されている場合には、そのアルミニウム化合物の例としては、Al2O3、窒化アルミニウム、ムライト、スピネル等である。但し、このアルミニウム系化合物は、これらの例に限定されるものではない。
When the
コーティング層12は、ジルコニウム化合物を含有する層で構成されている場合には、そのジルコニウム化合物の例としては、ZrO2、安定化ジルコニア、ジルコン等である。但し、このジルコニウム化合物は、これらの例に限定されるものではない。
When the
コーティング層12は、透明性を呈する材料で構成されていることで、自身が被覆する金属層11の金属色を表面に積極的に現すことが可能となる。但し、コーティング層12は、透明性を呈する材料以外で構成されていてもよいことは勿論である。
Since the
コーティング層12を構成するケイ素化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物は、空気中の酸素が金属基材を酸化する事を抑制するバリア層として機能することで、いわゆる酸化の変色によるテンパーカラーが発生してしまうのを防止することができる。
The silicon compound, aluminum compound, and zirconium compound constituting the
上述した構成からなる表面処理金属部材を有する五徳3の作用について、以下説明をする。五徳3に載置した調理用容器をガスコンロ2による直火で加熱した場合、五徳3は直火の近傍に位置し、場合によっては直火が直接触れることとなる。その結果、五徳3は、1000℃を超える高温環境下に置かれることとなる。また直接直火に触れない場合においても、その直火の近傍においては700℃以上もの高温環境下におかれることとなる。
The operation of the trivet 3 having the surface-treated metal member having the above-mentioned structure will be described below. When the cooking container placed on the trivet 3 is heated by the direct fire by the
かかる場合において、コーティング層12は、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物を介して、空気中の酸素が金属基材に到達することを抑制することで高温環境下で酸化するのを防止することができ、変色してしまうのを防止することができる。更に金属層11を構成するステンレス鋼中にアルミニウムが含有してなることにより、アルミニウムが含有しないステンレスに対し本件発明のコーティング層12を施したものや、アルミニウムが含有する耐熱ステンレスにコーティングを施さないものに比べ、700℃を超える高温環境下に長時間さらした場合に、酸化による変色を肉眼で検知できるまでの時間が著しく長時間になった。このように、酸化による変色防止の耐久性が著しく向上する作用が生まれる。
In such a case, the
なお本発明は、火が直接当たる五徳3のような器具に適用される場合以外に、火が直接当たらないものの、高温における耐久性が求められる対象物に適用される。本発明は、五徳3以外にガスコンロやグリル、ライター、鍋等のような加熱器具に適用される場合に限定されるものではなく、高温環境下において使用される金属部材であればいかなるものに適用されるものであってもよい。例えば、図3に示すようなガスバーナー5やヒータ部品、ストーブ、排気管、ボイラー配管等に本発明を適用するようにしてもよいことは勿論である。仮に図3に示すガスバーナーにおいても、その表面を構成する金属部材を構成する金属層11の上層にコーティング層12が形成されている。そして、この金属層11は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材で構成されている。
It should be noted that the present invention is applied to an object that is not directly exposed to fire but is required to be durable at high temperatures, except when applied to an instrument such as the trivet 3 that is directly exposed to fire. The present invention is not limited to the case where it is applied to a heating appliance such as a gas stove, a grill, a lighter, a pan, etc. other than the trivet 3, and is applied to any metal member used in a high temperature environment. It may be what is done. For example, it goes without saying that the present invention may be applied to a gas burner 5, a heater component, a stove, an exhaust pipe, a boiler pipe, or the like as shown in FIG. Even in the gas burner shown in FIG. 3, the
また本発明によれば、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物の何れかからなるコーティング層12を単層で構成しても、アルミニウムを含有するステンレス鋼材に被覆することにより、酸化による変色防止効果を発現させることができる。このため、特に直接火が当たらない箇所において酸化による変色防止の耐久性を向上させることを目的とするのであれば、コーティング層12を2層以上で構成する場合と比較して、材料コストを低減させることができ、積層工程を減らすことによる製造労力の軽減、ひいては製造時間の短縮化を図ることも可能となる。
Further, according to the present invention, even if the
また本発明は、これらに限定されるものではなく、高温に加熱される金属部材を有するいかなる器具に適用されるものであってもよい。かかる場合にはアルミニウムを含有するステンレス鋼材で構成されている当該金属部材の上層にコーティング層12が形成されることとなる。
Further, the present invention is not limited to these, and may be applied to any device having a metal member heated to a high temperature. In such a case, the
以下、本発明を適用した表面処理金属部材の効果を確認するために行った実験的検証について詳細に説明をする。 Hereinafter, the experimental verification performed to confirm the effect of the surface-treated metal member to which the present invention is applied will be described in detail.
この実施例1における実験的検証においては、先ず表1に示すように複数種のサンプルを作成し、水鍋変色試験を行った。 In the experimental verification in Example 1, first, as shown in Table 1, a plurality of types of samples were prepared and a water pot discoloration test was performed.
サンプルは、金属層11のみで構成し、その表面に何らコーティング層12を積層させない比較例1〜4と、アルミニウムを含まない金属層11上に上述した成分を含有するコーティング層12を単層に亘り積層させた比較例5〜11と、アルミニウムを含む金属層11上に上述した成分を含有するコーティング層12を単層に亘り積層させた本発明例1〜7と、金属層11上に上述した成分を含有するコーティング層12を2層に亘り積層させた比較例12、13からなる。
The sample is composed of only the
比較例1、2並びに5〜12については、金属層11として、アルミニウムを含有しないステンレス鋼(SUS304)、アルミニウムを含有しないステンレス鋼(SUS430)を使用し、本発明例1〜7並びに比較例2、3、13については金属層11としてステンレス鋼全重量に対して4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼(15Cr−4Al−LC,N)、金属層11としてステンレス鋼全重量に対して2重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼(18Cr−2Al−Ti)を使用している。
For Comparative Examples 1, 2 and 5 to 12, stainless steel containing no aluminum (SUS304) and stainless steel containing no aluminum (SUS430) were used as the
比較例5、6並びに本発明例1、2では、ケイ素化合物主体膜Aとして、濃度10%の平均直径25nm以上のシリカが主体となった結晶分散液をコーティング層12として塗布している。
In Comparative Examples 5 and 6 and Examples 1 and 2 of the present invention, a crystal dispersion liquid mainly composed of silica having a concentration of 10% and an average diameter of 25 nm or more is applied as the
比較例7並びに本発明例3ではケイ素化合物主体膜Bとして、濃度20%のポリシラザンをコーティング層12として塗布している。
In Comparative Example 7 and Example 3 of the present invention, polysilazane having a concentration of 20% is applied as the
比較例8、9並びに本発明例4、5では、アルミニウム化合物主体膜として、濃度3%、平均直径200nm以上の水酸化アルミニウムナノ粒子分散液をコーティング層12として塗布している。
In Comparative Examples 8 and 9 and Examples 4 and 5 of the present invention, an aluminum hydroxide nanoparticle dispersion having a concentration of 3% and an average diameter of 200 nm or more is applied as a
比較例10、11並びに本発明例6、7では、ジルコニウム化合物主体膜として、平均直径10nm以上のジルコニウムナノ粒子分散液をコーティング層12として塗布している。
In Comparative Examples 10 and 11 and Examples 6 and 7 of the present invention, a zirconium nanoparticle dispersion having an average diameter of 10 nm or more is applied as a
比較例12、13では、上述したケイ素化合物主体膜Aを金属層の直上に積層させ、このケイ素化合物主体膜Aの直上に上述したアルミニウム化合物主体膜を積層させた2層構造としている。 In Comparative Examples 12 and 13, the above-mentioned silicon compound main film A is laminated directly on the metal layer, and the above-mentioned aluminum compound main film is laminated directly on the silicon compound main film A to form a two-layer structure.
上述した各サンプルについて水鍋変色試験による実験的検証を行った。水鍋変色試験ついては、ステンレス鋼からなる金属層11を有する鍋(直径24cm)に2lの水を入れ、4.4kWのハイカロリーバーナーで1時間連続で加熱することを繰り返し行い、JIS K5600-4-3(光源のみLED(オーム電機LEDPL48W)を使用している)に則り変色を目視評価した。この水鍋変色試験ついては、床面壁面が全て白色(SCI値が90.61)の部屋にて行い、観察位置の照度は、約2300Luxであった。
Each of the above-mentioned samples was experimentally verified by a water pot discoloration test. For the water pot discoloration test, 2 liters of water was placed in a pot (diameter 24 cm) having a
なお、表1では金属層11にアルミニウムを含有しない金属の代表としてSUS304、アルミニウムを含有する金属の代表として4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼 (15Cr−4Al−LC,N)を例にとり、アルミニウム含有金属での変色防止耐久性向上効果を倍率で表した。この変色防止耐久性向上効果は、
変色防止耐久性向上効果=(4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼の供試体における変色開始時間(h))/(SUS304のサンプルにおける変色開始時間(h))
で表される。この変色防止耐久性向上効果が3倍以上確認され、更に変色防止耐久性が310hを超えるものを◎、アルミニウム含有基材の効果が3倍以上確認されるが変色防止耐久性が310hを下回るものを○、アルミニウム含有基材の効果が確認されないものを×とし、総合評価を行った。
In Table 1, SUS304 is taken as a representative of the metal containing no aluminum in the
Discoloration prevention durability improving effect = (discoloration start time (h) in a stainless steel specimen containing 4% by weight of aluminum) / (discoloration start time (h) in a SUS304 sample)
It is represented by. This discoloration prevention durability improvement effect is confirmed more than 3 times, and the discoloration prevention durability is more than 310h ◎, the effect of the aluminum-containing base material is confirmed more than 3 times, but the discoloration prevention durability is less than 310h. A total evaluation was performed with ◯ and × for those for which the effect of the aluminum-containing base material was not confirmed.
水鍋変色試験では、上述した条件の下での目視評価を行った。先ず比較例1〜4としてアルミニウムを含有しないSUS304、SUS430並びに4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼、2重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼についてコーティングを行わない状態で水鍋変色試験を行い、変色開始時間を測定した。
その結果、変色開始時間は基材によらず2分であった。このことから何らコーティングを行わない状態ではアルミニウム含有基材の変色防止耐久性向上効果は確認されず、総合評価は×となった。
In the water pot discoloration test, visual evaluation was performed under the above-mentioned conditions. First, as Comparative Examples 1 to 4, a water pan discoloration test was performed on SUS304 and SUS430 containing no aluminum, stainless steel containing 4% by weight of aluminum, and stainless steel containing 2% by weight of aluminum without coating. The discoloration start time was measured.
As a result, the discoloration start time was 2 minutes regardless of the substrate. From this, the effect of improving the discoloration prevention durability of the aluminum-containing substrate was not confirmed without any coating, and the overall evaluation was x.
次に比較例5〜7としてアルミニウムを含有しないSUS304、SUS430について、本発明例1〜3として4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼、2重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼について、本発明例のコーティング条件の下でケイ素化合物主体膜A並びにケイ素化合物主体膜Bのコーティングを行い、それぞれについて水鍋変色試験を行い、変色開始時間を測定した。その結果、比較例5〜7の変色開始時間は全て110時間であったが、本発明例1〜3は全て470時間時点でも変色は確認されなかった。 Next, as Comparative Examples 5 to 7, SUS304 and SUS430 containing no aluminum, and Examples 1 to 3 of the present invention include stainless steel containing 4% by weight of aluminum and stainless steel containing 2% by weight of aluminum. Under the above coating conditions, the silicon compound main film A and the silicon compound main film B were coated, and a water pot discoloration test was conducted for each of them, and the discoloration start time was measured. As a result, the discoloration start time of Comparative Examples 5 to 7 was 110 hours, but the discoloration of all of Examples 1 to 3 of the present invention was not confirmed even at 470 hours.
このことから、ケイ素化合物を含むコーティング層12をアルミニウムを含有する金属層11上に積層させることにより、アルミニウムを含有しない金属層11上に積層させた際と比べ、変色防止耐久性向上効果は少なくとも4倍以上となることがわかり、その耐久性もアルミニウムを含まない金属層11において最も変色防止耐久性の良い2層膜の比較例12の310時間を超えることから、総合評価は◎となった。
From this, by laminating the
次に比較例8、9としてアルミニウムを含有しないSUS304、SUS430について、本発明例4、5として4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼、2重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼について本発明例のコーティング条件の下でアルミニウム化合物主体膜のコーティングを行い、それぞれについて水鍋変色試験を行い、変色開始時間を測定した。 Next, with respect to SUS304 and SUS430 containing no aluminum as Comparative Examples 8 and 9, stainless steel containing 4% by weight of aluminum as Examples 4 and 5 of the present invention and stainless steel containing 2% by weight of aluminum of the present invention. The aluminum compound main film was coated under the coating conditions, and a water pot discoloration test was conducted for each of them, and the discoloration start time was measured.
その結果、比較例8、9はそれぞれ変色開始時間が10時間、4時間であったが、本発明例4、5では何れも145時間時点でも変色は確認されなかった。
このことから、アルミニウム化合物を含むコーティング層12をアルミニウムを含有する金属層11上に積層させることにより、アルミニウムを含有しない金属層11上に積層させた際と比べ、変色防止耐久性向上効果は少なくとも14.5倍以上となることがわかり、アルミニウム含有基材の効果は確認されたが、その耐久性は310時間を超えていないため、総合評価は○となった。
As a result, in Comparative Examples 8 and 9, the discoloration start time was 10 hours and 4 hours, respectively, but in the present invention Examples 4 and 5, no discoloration was confirmed even at 145 hours.
From this, by laminating the
次に比較例10、11としてアルミニウムを含有しないSUS304、SUS430について、本発明例6、7として4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼、2重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼について本発明例のコーティング条件の下でジルコニウム化合物主体膜のコーティングを行い、それぞれについて水鍋変色試験を行い、変色開始時間を測定した。 Next, as Comparative Examples 10 and 11, SUS304 and SUS430 containing no aluminum were used, and as Examples 6 and 7, stainless steel containing 4% by weight of aluminum and stainless steel containing 2% by weight of aluminum of the present invention were used. Under the coating conditions, the aluminum compound main film was coated, and a water pot discoloration test was conducted for each, and the discoloration start time was measured.
その結果、比較例10、11の変色開始時間は何れも45分であったが、本発明例6、7の変色開始時間はそれぞれ4時間、18時間であった。 As a result, the discoloration start time of Comparative Examples 10 and 11 was 45 minutes, but the discoloration start time of Examples 6 and 7 of the present invention was 4 hours and 18 hours, respectively.
このことから、ジルコニウム化合物を含むコーティング層12を、アルミニウムを含有する金属層11上に積層させることにより、アルミニウムを含有しない金属層11上に積層させた際と比べ、変色防止耐久性向上効果は5倍となることがわかり、アルミニウム含有基材の効果は確認されたが、その耐久性は310時間を超えていないため、総合評価は○となった。
From this, by laminating the
次に比較例12、13としてアルミニウムを含有しないSUS304、4重量%のアルミニウムを含有するステンレス鋼について本発明例のコーティング条件の下で上述したケイ素化合物Aを金属層の直上に積層させ、このケイ素化合物Aの直上に上述したアルミニウム化合物主体膜を積層させるコーティングを行い、それぞれについて水鍋変色試験を行い、変色開始時間を測定した。 Next, as Comparative Examples 12 and 13, SUS304 containing no aluminum and stainless steel containing 4% by weight of aluminum were laminated with the above-mentioned silicon compound A directly above the metal layer under the coating conditions of the example of the present invention, and the silicon was laminated. The above-mentioned aluminum compound main film was laminated directly on the compound A, and a water pan discoloration test was performed on each of them, and the discoloration start time was measured.
その結果、比較例12の変色開始時間は310時間であり、比較例13の変色開始時間は1700時間であった。 As a result, the discoloration start time of Comparative Example 12 was 310 hours, and the discoloration start time of Comparative Example 13 was 1700 hours.
このことから、ケイ素化合物を含むコーティング層とアルミニウム化合物を含むコーティング層の2層構造を持つコーティング層12を、アルミニウムを含有する金属層11上に積層させることにより、アルミニウムを含有しない金属層11上に積層させた際と比べ、変色防止耐久性向上効果は5.5倍となることがわかり、その耐久性も310時間を超えることから、総合評価は◎となった。
Therefore, by laminating the
また、本実施例においては製造容易性についても評価した。製造容易性は、アルミニウムを含む金属層11(15Cr−4Al−LC,N)に対してそれぞれコーティング層を積層させた本発明例1、本発明例3、本発明例4、本発明例6、比較例13について評価した。製造容易性の評価指標は、コーティング層をコーティングする上での時間を計測すると共に、実際のコーティングの労力の負担について作業者に3段階で評価してもらい、製造時間が長く、製造労力の負担が大きい場合は×、製造時間が中程度、製造労力の負担が中程度の場合は△、製造時間が短く、製造労力の負担が軽い場合は○とした。なお、比較例3は、コーティング層を施していないため、評価対象外ということで“−”としている。 In addition, in this example, the ease of manufacture was also evaluated. For ease of manufacture, the present invention example 1, the present invention example 3, the present invention example 4, and the present invention example 6 are obtained by laminating a coating layer on a metal layer 11 (15Cr-4Al-LC, N) containing aluminum, respectively. Comparative Example 13 was evaluated. The evaluation index for ease of manufacture measures the time required to coat the coating layer, and also asks the operator to evaluate the actual burden of coating labor in three stages. The manufacturing time is long and the burden of manufacturing labor is burdened. When is large, it is marked with x, when the manufacturing time is medium, the burden of manufacturing labor is medium, it is marked with Δ, and when the manufacturing time is short and the burden of manufacturing labor is light, it is marked with ○. In Comparative Example 3, since the coating layer is not applied, it is not evaluated, so it is set as “−”.
その結果、本発明例1、本発明例3、本発明例4、本発明例6は何れも製造容易性が○であったのに対して、比較例13は、2層をコーティングしなければならず、製造容易性が△であった。 As a result, the ease of manufacture was ◯ in all of the present invention example 1, the present invention example 3, the present invention example 4, and the present invention example 6, whereas in the comparative example 13, two layers had to be coated. However, the ease of manufacture was Δ.
以上より、水鍋変色試験の総合評価が○以上であり、かつ製造容易性が○であるのは、何れも本発明例1、3、4、6であることが分かる。 From the above, it can be seen that the cases in which the comprehensive evaluation of the water pot discoloration test is ◯ or higher and the manufacturability is ◯ are all the examples 1, 3, 4, and 6 of the present invention.
以上の実験結果から、金属層11のみではアルミニウム含有の有無により、変色防止の耐久性の差異は確認出来ないが、金属層11としてアルミニウムを含有させ、更にこの金属層11の上層にケイ素化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物の何れかを含有する単層からなるコーティング層12を形成された本発明例は金属層11としてアルミニウムを含有しないものの上層に上述したコーティング層12を形成された場合と比較して、変色防止耐久性が著しく向上することが分かった。
From the above experimental results, it is not possible to confirm the difference in the durability of discoloration prevention depending on the presence or absence of aluminum in the
更にこのコーティング層12がケイ素化合物を含む単層であった場合、アルミニウムを含まない金属層で2層膜を積層させた比較例を超える変色防止耐久性を単層で発揮できることがわかった。
Further, it was found that when the
また、比較例13も同様にアルミニウム含有基材の効果が示され、更なる耐久性向上が可能であるが、2層に亘り積層させることで材料コストが過大になってしまい、積層工程が増加することによる製造労力の増大、製造時間の長期化の観点から本発明例よりも劣る点があることが分かった。 Further, Comparative Example 13 also shows the effect of the aluminum-containing base material, and it is possible to further improve the durability, but the material cost becomes excessive by laminating over two layers, and the laminating process increases. It was found that there is a point inferior to the example of the present invention from the viewpoint of increasing the manufacturing labor and prolonging the manufacturing time.
2 ガスコンロ
3 五徳
5 ガスバーナー
11 金属層
12 コーティング層
2 Gas stove 3 Gotoku 5
Claims (3)
上記金属層は、アルミニウムを含有するステンレス鋼材であり、
上記コーティング層は、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物の何れかを含有する単層からなるとともに、
上記コーティング層は、透明性を呈し、前記金属層の金属色を表面に表す構成であること
を特徴とする調理器具用の表面処理金属部材。 In a surface-treated metal member for cooking utensils in which a coating layer is formed on the surface of a metal layer in which a passivation film is formed,
The metal layer is a stainless steel material containing aluminum.
The coating layer is composed of a single layer containing either a silicon compound or a zirconium compound, and is also composed of a single layer .
The coating layer is a surface-treated metal member for cooking utensils , which exhibits transparency and has a structure in which the metallic color of the metal layer is represented on the surface thereof.
請求項1又は2項記載の調理器具用の表面処理金属部材が当該金属部材に使用されることを特徴とする調理器具。 Has a metal member to be heated,
Cookware surface-treated metal member for cookware according to claim 1 or 2 wherein wherein is characterized in that it is used for the metal member.
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