KR101802743B1 - 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난연 마그네슘 합금 주방용기를 제공한다. 상기 난연 마그네슘 합금 주방용기는 난연 마그네슘 합금으로 형성되는 용기 몸체부와; 상기 용기 몸체부의 내측면에 형성되는 티타늄 코팅층; 및 상기 용기 몸체부의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 주방용기의 제조 방법도 제공한다.

Description

난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법{NON-COMBUSTIBLE MAGNESIUM ALLOY KITCHEN UTENSILS AND METHOD FOR MANUFACTURING THREROF}

본 발명은 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난연 마그네슘 합금을 주조 공법을 사용하여 인덕션 프라이팬과 같은 주방 용기를 제조할 수 있는 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비중이 큰 강(鋼) 소재로 이루어진 종래의 주방용기는 무게가 무겁고, 부식성이 높고 열전도도가 낮기 때문에 이러한 문제점을 개선하기 위해 열전도도가 높은 경량 소재인 알루미늄합금을 사용하여 주방용기를 제조하고 있지만 이와 같은 알루미늄합금 소재의 주방용기는 외부의 가벼운 충격에 의해서 흠집이 생기기 쉽고, 이러한 흠집에 의해 알루미늄 소재가 쉽게 부식되거나 또는 용출되는 알루미늄이 인체에 흡수되어 축적될 경우 독성에 의해 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있음에 따라, 새로운 소재를 사용한 주방용기의 개발이 요구되는 있는 실정이었다.

이에 따라, 알루미늄 소재보다 가볍고 인체에 무해한 소재인 마그네슘합금 소재를 이용한 주방용기의 기술로서 국내 등록특허 제0415876호에는 마그네슘합금을 이용하여 다이캐스팅에 의해 주조한 후 열처리하여 주방용기를 제조하는 방법이 개시되어 있지만 상기와 같은 주방용기의 제조방법은 마그네슘합금을 주조에 의해 제조하는 방식이어서 주방용기의 형상과 표면이 거칠어 성형성과 가공정밀도가 낮은 문제점이 있었으며, 마그네슘합금을 주조하기 위하여 마그네슘합금을 용해하여 발암물질인 베릴륨(Be) 투입, 탈가스처리하는 공정을 거쳐야함에 따라 베릴륨의 선진국 규제와 에너지의 소비가 과다하고, 제조공정이 복잡하여 생산성이 낮은 문제점들이 있었다. 또한, (불을 사용하지 않는) 유도 가열하는 인덕션 방식은 마그네슘이나 알루미늄(합금)은 불가함에 따라 (철성분이) 스테인리스를 부착하여 높은 열효율 및 가스, 전기 등 모든 열원에서 사용가능 하게 된다.

특히 상기와 같은 마그네슘합금 소재는 다이캐스팅 주조에 의해 주방용기를 제조함으로써, 상기와 같은 문제점들을 근본적으로 해결하기 위해 프레스 성형에 의해 주방용기를 제조하려면 첫째 상온가공이 되지 않아 가공비가 많이 투입되고, 열간가공에 따른 가공불량이 많고, 마그네슘에 알루미늄 9.0 중량%, 아연 0.7 중량% 및 망간 0.13 중량% 정도가 함유된 마그네슘 합금소재로서, 알루미늄의 함량이 너무 높아 마그네슘 합금 조직에 Mg17Al12와 같은 제2상이 형성되어 연성이 현저하게 저하되어 프레스 성형에는 적합하지 않고, 응력부식균열을 일으키기 쉬운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 난연 마그네슘 합금을 주조 공법을 사용하여 인덕션 기능 프라이팬과 같은 주방 용기를 제조할 수 있는 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 알루미늄 주물로 제조됨에 따르는 유해성을 줄일 수 있는 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 난연 마그네슘 합금 주방용기를 제공한다.

상기 난연 마그네슘 합금 주방용기는 난연 마그네슘 합금으로 형성되는 용기 몸체부와; 상기 용기 몸체부의 내측면에 형성되는 티타늄 코팅층; 및 상기 용기 몸체부의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함한다.

여기서, 상기 난연 마그네슘 합금은, 마그네슘 94 ~97 중량%, 알루미늄 1~2 중량%, 아연 0.5 ~ 0.8 중량% 및 칼슘 0.8 ~ 1.7 중량%, 이트륨 0.8 ~ 1.5로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 용기 몸체부는, 스테인레스 금속을 접합하여 인덕션 기능을 부여하여 높은 열효율과 가스,전기 등 모든 열원에서 사용하도록 한다.

상기 용기 몸체부의 표면에는 플라즈마 전해 산화 처리되어 산화 피막층이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄 코팅층은, 상기 산화 피막층에 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율이, 플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가되고, 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가되는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명은 난연 마그네슘 합금을 갖는 잉곳을 주조하여 용기 몸체부를 형성하는 제 1단계와; 상기 용기 몸체부의 표면에 산화 피막층을 형성하는 제 2단계와; 상기 용기 몸체부의 내측면에 티타늄 코팅층을 형성하는 제 3단계; 및 상기 용기 몸체부의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층을 형성하는 제 4단계를 포함한다.

상기 난연 마그네슘 합금은, 마그네슘 94 ~97 중량%, 알루미늄 1~2 중량%, 아연 0.5 ~ 0.8 중량% 및 칼슘 0.8 ~ 1.7 중량%, 이트륨 0.8 ~ 1.5로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제 1단계 이후에, 상기 용기 몸체부에, 스테인레스 금속을 접합시켜 열전도부를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 용기 몸체부의 표면에 플라즈마 전해 산화 처리하여 산화 피막층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 열전도부를 형성한 이후에, 플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율을, 플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가하고, 상기 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 난연 마그네슘 합금을 주조공법을 (주조 공법을) 사용하여 인덕션 프라이팬과 같은 주방 용기를 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 종래의 알루미늄 주물로 제조됨에 따르는 유해성을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, Ca, Y를 첨가하는 난연 마그네슘합금을 사용하여 프라이팬을 제조함으로써 종래와 같이 발암 물질인 Be을 첨가하지 않음으로써 친환경과 난연성, 내식성 모두(을 동시에) 향상시키고, 기계적 특성 또한 우수한 제품을 제조하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 인덕션의 기능을 수행할 수 있도록 스테인레스 금속을 용기 몸체부에 (플라즈마 전해 산화 처리를 하여) 접합되도록 함으로써, 높은 열효율과 (열전도율을 향상시켜) 가스나 전기 등 모든 열원에서 사용이 가능하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의난연 마그네슘 합금 주방용기를 제조하기 위한 제조 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기를 제조하기 위한 제조 과정을 보여주는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법을 설명한다.

상기의 제조 방법을 설명함을 통해, 본 발명의 주방 용기를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의난연 마그네슘 합금 주방용기를 제조하기 위한 제조 과정을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기를 제조하기 위한 제조 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 1을 참조 하면, 먼저, 난연 마그네슘 합금의 잉곳(1)을 준비한다.

상기 잉곳(1)을 가열로(10)에서 용융 상태로 형성하고, 이를 다이케스팅 공법을 통해 설정된 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명에서 제조하고자하는 주방 용기는 프라이팬이다.

강재로 형성되는 금형(20)을 준비한다. 상기 금형(20)에는 프라이팬의 형상을 이룰 수 있는 성형 공간(21)이 형성된다.

이어, 용융 상태의 난연 마그네슘 합금(1a)은 고온으로 용융되는 상태로, 금형(20)의 성형 공간(21)에 주입될 수 있다.

그리고, 온도가 낮아지면서 금형(20)의 성형 공간(21)에서는 프라이팬의 형상을 이루는 주물이 완성된다.

이에 따라, 본 발명에서는 다이케스팅 공법을 통해 프라이팬 형상의 주물을 형성할 수 있다.

이를 용기 몸체부(100)라 하면, 상기 용기 몸체부(100)는 상술한 난연 마그네슘 합금으로 형성된다.

상기 난연 마그네슘 합금은, 마그네슘 94 ~97 중량%, 알루미늄 1~2 중량%, 아연 0.5 ~ 0.8 중량% 및 칼슘 0.8 ~ 1.7 중량%, 이트륨 0.8 ~ 1.5로 이루어지는 것이 좋다.

그리고, 불을 사용하지 않는 인덕션 방식은 마그네슘이나 알루미늄합금은 불가함에 따라 철 성분인 스테인레스를 준비한다.

상기 스테인레스는 연도성이 우수한 금속으로서, 용기 몸체부(100)에 접합되는 경우, 높은 열효율과 가스나 전기 등 모든 열원에서 사용가능하다. 즉, 다양한 열원에 의해 열을 효율적으로 전도할 수 있다.

도 2를 참조 하면, 상기 스테인레스를 용기 몸체부(100)에 접합시켜 열전도부(200)를 형성한다.

이어, 용기 몸체부(100)의 표면, 바람직하게는 스테인레스가 접합되는 면을 플라즈마 전해 산화 처리하여, 산화 피막층을 형성한다.

예컨대, 산화 피막층을 형성하는 조건은 하기와 같을 수 있다.

즉, 플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율을, 플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가한다.

이어, 상기 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가할 수 있다.

상기와 같은 플라즈마 전해 산화 처리는 전해액을 이용하여 금속 표면에 코팅을 형성하기위한 방법으로 사용될 수 있다.

바람직하게, 상기 전해액에 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 몰리브데넘(Mo), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 하프늄(Hf), 비스무트(Bi), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 디스프로슘(Dy), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb)염 또는 이들 각각의 혼합물 중의 어느 하나를 0.05 wt% 내지 2 wt% 첨가할 수 있다.

그리고, 상기와 같이 산화 피막층이 용기 몸체부(100)에 형성된 이후에, 상기 용기 몸체부(100)의 내측면에 티타늄 코팅층(300)을 형성할 수 있다.

그리고, 상기 용기 몸체부(100)의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층(400)을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 티타늄 코팅층(300) 및 세라믹 코팅층(400) 각각은 상기 산화 피막층에 접착되는 것이 좋다.

여기서, 본 발명에서는 PEO 반응 초기에는 짧은 시간 높은 전압을 인가하여 PEO 반응을 개시시켜서 표면산화층을 형성시키고, 이후에는 정상적인(보다 낮은) 전압을 인가하여 균일한 산화피막이 형성되도록 하는 방법을 사용함으로써, 전압이 높고, 전해액의 농도가 높은 경우 표면 거칠기가 증가하고 표면 버닝(Burning)층이 생성되지 않도록 할 수 있으며, PEO반응 시작을 용이하게 하고, 전력 및 시간 낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다.

상기와 같이, PEO 처리 및, 용기 몸체부(100)의 내측면 및 외측면의 코팅 처리가 완료된 이후, 용기 몸체부(100)에 손잡이(110)를 설치하고, 포장 및 납품하는 과정을 거쳐 공정이 마무리될 수 있다.

다음은, 상기와 같은 제조 공정을 통해 제조되는 본 발명의 주방용기인 프라이팬을 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 프라이팬인 난연 마그네슘 합금 주방용기는 난연 마그네슘 합금으로 형성되는 용기 몸체부(100)와, 상기 용기 몸체부(100)의 내측면에 형성되는 티타늄 코팅층(300)과, 상기 용기 몸체부(100)의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층(400)으로 구성된다.

여기서, 본 발명에 따르는 난연 마그네슘 합금은, 마그네슘 94 ~97 중량%, 알루미늄 1~2 중량%, 아연 0.5 ~ 0.8 중량% 및 칼슘 0.8 ~ 1.7 중량%, 이트륨 0.8 ~ 1.5로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 용기 몸체부(100)의 표면에는 스테인레스 금속이 접합되어 형성되는 열전도부(200)가 형성된다.

상기 열전도부(200)가 형성됨으로써, 기존의 가스나 전자렌지를 비롯한 다양한 열원에 의해 가열될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르는 용기 몸체부(100)의 표면에는 플라즈마 전해 산화 처리되어 산화 피막층이 형성된다.

상기 산화 피막층은, 플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율이, 플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가되고, 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전압과 관련한 PEO 처리 조건 및 이에 따르는 이점은 상술한 바와 동일할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르는 티타늄 코팅층(300)은 용기 몸체부(100)의 내측면에서 상기 산화 피막층에 부착될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 세라믹 코팅층(400)은 용기 몸체부(100)의 외측면에서 산화 피막층에 부착될 수 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라, 본 발명에 따르는 실시예는 난연 마그네슘 합금을 주조공법을 주조 공법을 사용하여 인덕션 프라이팬과 같은 주방 용기를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 종래의 알루미늄 주물로 제조됨에 따르는 유해성을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 Ca, Y를 첨가하는 난연 마그네슘 합금을 사용하여 프라이팬을 제조함으로써, 종래와 같이 Be 을 첨가하지 않음으로써, 발암물질을 제거하였으며, 난연성과 내식성을 동시에 향상시키고, 기계적 특성 또한 우수한 제품을 제조하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 인덕션의 기능을 수행할 수 있도록 스테인레스 금속을 용기 몸체부에 접합되도록 하고 플라즈마 전해 산화 처리를 함으로써, 높은 열효율에 가스나 전기 등 모든 열원에서 사용이 가능하도록 할 수 있다.

이상, 본 발명의 난연 마그네슘 합금 주방용기 및 이의 제조 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 용기 몸체부
200 : 열전도부
300 : 티타늄 코팅층
400 : 세라믹 코팅층

Claims (8)

1. 난연 마그네슘 합금으로 형성되는 용기 몸체부;
   상기 용기 몸체부의 내측면에 형성되는 티타늄 코팅층; 및
   상기 용기 몸체부의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함하되,
   상기 용기 몸체부에, 스테인레스 금속을 접합시켜 열전도부가 형성되고,
   상기 용기 몸체부의 표면에는 플라즈마 전해 산화 처리되어 산화 피막층이 형성되되, 상기 스테인레스가 접합되는 면이 상기 플라즈마 전해 산화 처리되어, 상기 산화 피막층이 형성되고,
   상기 산화 피막층은,
   플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율이,
   플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가되고,
   상기 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가되고,
   상기 플라즈마 전해 산화 처리가 전해액을 통해 상기 용기 몸체부의 표면에 코팅되되,
   상기 플라즈마 전해산화 과정의 초기에는, 상기 과정의 중반의 전압 보다 상대적으로 높은 전압을 설정된 시간 동안 인가하여 상기 플라즈마 전해 산화를 개시시켜 표면 산화층이 형성되고, 상기 표면 산화층이 형성된 이후, 상기 높은 전압 보다 낮은 전압을 인가하여 상기 산화 피막층이 균일하게 형성되고,
   상기 전해액에는, 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 몰리브데넘(Mo), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 하프늄(Hf), 비스무트(Bi), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 디스프로슘(Dy), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb)염 또는 이들 각각의 혼합물 중의 어느 하나가 더 첨가되고,
   상기 티타늄 코팅층 및 세라믹 코팅층은 상기 산화 피막층에 접착되는 것을 특징으로 하는 난연 마그네슘 합금 주방용기.
   
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5. 난연 마그네슘 합금을 갖는 잉곳을 주조하여 용기 몸체부를 형성하는 제 1단계;
   상기 용기 몸체부의 표면에 산화 피막층을 형성하는 제 2단계;
   상기 용기 몸체부의 내측면에 티타늄 코팅층을 형성하는 제 3단계; 및
   상기 용기 몸체부의 외측면에 형성되는 세라믹 코팅층을 형성하는 제 4단계를 포함하되,
   상기 제 1단계 이후에, 상기 용기 몸체부에, 스테인레스 금속을 접합시켜 열전도부를 형성하고,
   상기 용기 몸체부의 표면에 플라즈마 전해 산화 처리하여 산화 피막층을 형성하되, 상기 스테인레스가 접합되는 면을 상기 플라즈마 전해 산화 처리하여, 상기 산화 피막층을 형성하고,
   상기 열전도부를 형성한 이후에,
   플라즈마 전해 산화조 내의 플러스 전극과 마이너스 전극에 대한 전압 인가 시 플러스 전압 펄스와 마이너스 전압 펄스 사이의 회수 비율을,
   플라즈마 전해산화 과정의 초기에 1 : 1 내지 3 : 1 의 비율로 인가하고,
   상기 과정의 중반 이후에 30 : 1 내지는 90 : 1 의 비율로 인가하고,
   상기 플라즈마 전해 산화 처리를 전해액을 이용하여 상기 용기 몸체부의 표면에 코팅하되,
   상기 플라즈마 전해산화 과정의 초기에는, 상기 과정의 중반의 전압 보다 상대적으로 높은 전압을 설정된 시간 동안 인가하여 상기 플라즈마 전해 산화를 개시시켜 표면 산화층을 형성시키고, 상기 표면 산화층이 형성된 이후,
   상기 높은 전압 보다 낮은 전압을 인가하여 상기 산화 피막층을 균일하게 형성하고,
   상기 전해액에 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 몰리브데넘(Mo), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 하프늄(Hf), 비스무트(Bi), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 디스프로슘(Dy), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb)염 또는 이들 각각의 혼합물 중의 어느 하나를 더 첨가하고,
   상기 티타늄 코팅층 및 세라믹 코팅층을 상기 산화 피막층에 접착하는 것을 특징으로 하는 난연 마그네슘 합금 주방용기의 제조 방법.
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