SE438818B - Pleterat metallalster - Google Patents

Description

7811688-6 ställda enligt uppfinningen enligt våra tidigare ansökningar och hos kokkärl framställda från alstret enligt dessa uppfin- ningar är deras egenskap att minska vidhäftning till ytan. Alla metallkokkärl har utsatts för problemet med fas klibbade mat- substanser på deras ytor när de värmes. Teflon och andra syn- tetiska beläggningar har använts på senare tid för att förhindra detta. Materialet enligt föreliggande uppfinning är emellertid i huvudsak lika som Teflon - belagda kokkärl i att förhindra klibbning.

Tester för att bestämma de olika termiska egenskaperna hos många metaller använda inom husgerådshandeln genomfördes för att be- stämma skillnader som kan räda i deras förmåga att överföra värme på ett jämnt sätt. Följande testprocedurer användes för att be- döma material för användning i kökskärl: En gaseldad värmekälla liknande en Bunsen-brännare placerades på ett lika avstånd under varje kokkärl. Mängden gas tillförd brän- naren var konstant. Lågan slog direkt vid centrum på bottenut- sidan hos kokkärlet föranledande en cirkulär kontakt 76 mm i dia- meter. Termokors anslöts på insidan hos kokkärlet sträckande sig i över botten till yttre kanten med l2,7 mm mellanrum, inbegripande upp för sidoväggen. Alla kokkärl var av samma form; dvs en stek- panna 254 mm diameter. Resultaten av temperaturerna vid punkten för anslâende visas i bifogade figur, som grafiskt illustrer detta. De utmärkta värmeöverföringsegenskaperna bör noteras för massivt aluminium; koppar/aluminiumpläterat rostfritt; rostfritt pläterat aluminium/kopparkärna och rostfritt pläterat aluminium som tvâ-skiktsalster. Eftersom koppar betraktas ha den yttersta värmeledningsförmågan och generellt betraktas vara l00 %, så är dess förmåga att överföra värme väl känd. Aluminium i dess rena tillstånd betraktas generellt som två i värmeöverföring och äger ca 57 % av kopparns förmåga. Gjutjärn som även användes som kok- kärl har ca 16,6 % av värmeledningsförmågan hos koppar medan kolstål såsom använt i kärnan hos med rostfritt pläterade kolstål framställda i enlighet med våra US-patentskrifter 2 7l8 690 och 2 758 368 äger l5,l % av ledningsförmâgan hos ren koppar. Rost- fritt stål av typ 304 (18 % krom, 8 % nickel) har ca 3,83 % av 7811688-6 värmeledningsförmàgan för ren koppar. Keramiska material liknande glas är totala motstånd i avseende på värmeöverföring och har ledningsförmågor ca l % av den hos ren koppar.

En direkt beräkning av procentandelarna av varje metall använd i tvärsektionen hos en pläterad metall som är potentiellt använd- bar för kokkärl förenat med procenthalten för värmeledningsför- måga i relation till koppar skulle giva de värmeöverföringsvärd- en som är nödvändiga för att bestämma värmeledningsförmågan hos den pläterade metallen i sin helhet. Tjockleken eller massan hos de använda metallerna i kroppen hos ett kokkärl är också viktig när man betraktar kokningsbeteendet, varför här rekommenderas en minsta materialtjocklek av l,2 mm för sådan tillämpning.

Tester genomfördes för att bestämma matens lössläppningsegenskaper för olika material. Kokkärl med samma dimensioner placerades på en köksspis, gasuppvärmd eller elektriskt uppvärmd, innehållande ett centralt termokors i stånd att vidröra exakt centrum hos kok- kärlets botten på utsidan. Insidan av kokkärlet bereddes genom att belägga den med matolja. Mjöl pudrades sedan på kokkärlsytan täckt med matoljan. Uverskottsmängder av mjöl avlägsnades genom att vända upp och ned på kokkärlet. Den kvarvarande tunna belägg- ningen av mjöl på ytan hos kokkärlet iakttogs sedan beträffande dess färg. Kokkärlet placerades pä brännaren eller spisen med termostat och värme tillfördes genom att inreglera denna på l77OC.

Kokkärlet utsattes sedan för en värmningstid av 2,5 minuter, av- lägsnades sedan från brännaren. Ett försök att avlägsna det värmda mjölet från ytan hos kokkärlet gjordes genom att placera kokkärlet under en vattenkran som gav ett vattentryck av 16,3 kg. Vatten- temperaturen var ca 43°C. Tiden för att avlägsna mjölet genom den beskrivna sköljningen noterades. Klibbningsmotståndet betraktades som en direkt relation med tiden för avlägsnande medelst vatten- sköljningen. Färgen hos mjölet påverkas av värmekoncentrationen.

Desto större värmekoncentration desto mörkare bränt utseende hos mjölet. Kokkärlsmetaller med mycket hög ledningsförmåga förorsa- kade föga eller ej någon värmefärgning på mjölytan. Resultaten, korrigerade till en likformig bas av 3,18 mm tjock, âtergivas nedan: 7811688-6 4 Produkt Färgutseende Tid för bort- hos mjöl tagande sek. l. Cu/Al/SS (3,l8 mm tjockt) gulvitt 22 2. Teflon -belagt Al (3,l8 mm gulvitt 23 tjockt) 3. Al (3,l8 mm tjockt) gulvitt 25 4. SS pläterat Al (3,l8 mm gulvitt 29 tjockt) 5. SS/Al/Cu/Al/SS (2,79 mm gulvitt 33 tjockt) _ SS/Al/SS (2,79 mm tjockt) brungult 37 SS Al botten (0,89 mm SS/ brungult-brunt 48 2,29 mm Al) 8. porslinsbelagt stål brungult-brunt 39,4 (2,l6 mm tjockt) 9. SS kolstål (järnkärna) mörkbrunt 63,0 (l,42 mm tjockt) lO. Högtemperaturglas mörkbrunt lO5 Födoämnenas lössläppningsförmåga från rostfritt stållaluminium/ kopparkokkärl var oerhört överlägsen alla andra metaller och glas- ytor. Lössläppningsförmâgan hos syntetiska ytor ökar med tjocklek och var lika när 3,18 mm aluminiumtjocklek användes. Kokkärl av lika tjocklek framställd från koppar/aluminiumlrostfritt stål ägde lössläppningsegenskaper överlägsna med Teflon belagt alu- minium av lika tjocklek och kokkärl av rostfritt stål/aluminium- koppar/aluminium/rostfritt stål var i samma område som med Teflodâä belagt aluminium. De enastående termiska egenskaperna hos de plä- terade metallerna som ett resultat av tillämpning av föreliggande uppfinning beskrives här. Dessa egenskaper är i hög grad viktiga för att åstadkomma överlägsenheten hos metallkompositionerna en- ligt föreliggande uppfinning.

Förevarande uppfinnare har upptäckt att när rent aluminium enbart användes som pläteringen för koppar, det förekommer fall då apel- sinyta uppträder. Denna apelsinyta kan ej regleras medelst någon mekanisk behandling eller värmebehandling. Förevarande uppfinnare 7811688-6 har emellertid upptäckt att apelsinytan kan elimineras genom att använda ett pläterat metallalster, som har en kärnskiktdel från gruppen bestående av koppar och kopparlegeringar och ett yttre skikt av rostfritt stål på åtminstone en sida. Alstret utmärkes av att det uppvisar ett skikt av aluminiumlegering, innehållande mindre än 99 % aluminium, belagt med i huvudsak rent aluminium, innehållande åtminstone 99 % aluminium, på åt- minstone ena sidan av kopparkärnskiktet, mellan kopparkärnan och det rostfria stålet, varvid i huvudsak rent aluminium ligger an mot såväl kopparskiktet på en sida om aluminiumlegeringsskik~ tet som mot det rostfria stâlskiktet på motsatta sidan av alumi- niumlegeringsskiktet. Det har alltså visat sig att basen kan vara en aluminiumlegering, t.ex. 3003, 3004, 5005 eller någon annan sådan aluminiumprodukt som betraktas vara en legering snarare än renaluminium. som den tunna renaluminiumbeläggningen på aluminium- legeringen kan exempelvis användas EC, ll00, ll30, l230, ll45, ll75 eller 7072 kvaliteter av aluminium. Detta renaluminium bör pläteras på de ytor hos aluminiumlegeringen som skall bindas till kopparn och det rostfria stålet.

I denna beskrivning användes uttryäket "(tunn)plåt" eller "(tunn)- plåtar" som synonym med bandring eller hasplad plåt som är van~ ligt inom metallindustrin. Enligt föreliggande uppfinning åstad- kommes följaktligen en aluminiumpläterad koppar där aluminiumet kan vara pläterat på en eller båda sidor av kopparn. Den alumi- niumpläterade kopparn eller aluminium med kopparkärna kan sedan pläteras med rostfritt stål på en eller båda sidor av aluminiumet.

Aluminiumet måste vara i huvudsak renaluminium, såsom typerna ll00, ll30, l230, ll45, ll75 eller 7072, belagt på en aluminium- legering som av typ 3003, 3004, 5005. Företrädesvis användes ett aluminium av typ ll45 belagt som ett pläteringsskikt på en eller båda sidor av en aluminiumlegering av t.ex. typerna 3003, 3004 och 5005. Samtliga medlemmar av det sammansatta materialet ren- göres och ytbehandlas företrädesvis pâ deras ytor genom slipning för att avlägsna alla oxider, men detta kan uteslutas beträffande det rostfria stålet men måste tillämpas pâ den yta hos aluminium- legeringen som skall pläteras med renaluminium. Företrädesvis kan alstret framställas genom att man först framställer en förkomposit av aluminium och koppar, varvid förkompositen kan vara koppar plä- 7811688~6 terad på en sida med aluminiumlegering pläterad med renalumi- nium eller aluminium på båda sidor av en kopparkärna, och att man därefter binder en plätering av rostfritt stål till en eller båda sidor av den med renaluminium pläterade aluminiumlegering- en. Denna i förväg framställda plätering eller kärna rengöres och ytbehandlas företrädesvis på renaluminiumytan eller -ytorna genom avskavning eller stålborstning eller medelst annan lämp- lig mekanisk metod för att avlägsna alla oxider, ehuru detta kan utelämnas för det rostfria stålet. Kopparn pläterad med aluminium- legering i sin tur pläterad med renaluminium, eller kopparkärna med aluminiumlegering som pläterats med ren aluminium som ren- gjorts enligt ovan, bindes samman kallt under tryck, t.ex. genom kraftig reduktion i en nivå av 40 - 80 % i ett eller flera stick i ett valsverk, varefter eventuellt värmebehandlas för att öka hâllfastheten hos bindningarna. Den i förväg framställda pläte- ringen eller kärnan bestående av med renaluminium pläterad alumi- niumlegering och koppar värmes tillsammans med det rostfria stålet till en temperatur av ca l50 - 42500 (ca 3000 - 800°F), reduceras 20 till 70 % i ett stick eller alternativt reducerar man upp till 5 % i ett valspar följt av en reduktion av l0 till 25 % i ett andra valspar, och sedan värmes på nytt till ca 315 - 42500 (6oo° - soo°F), företrädesvis vid a7o°c för att åstadkomma dif- fusion mellan angränsande skikt av metaller. Denna diffusion för- anleder en ökning i bindningshållfastheten mellan de tre olika metallerna, och föranleder även en viss grad av avspännings- glödgning. Det erhållna alstret kan lätt djupdragas till kokkärl.

Som ett andra alternativ kan alstret framställas genom att man först bildar en förkomposit eller kärna av med ren aluminium plä- terad aluminiumlegering och koppar och därefter anbringar den rostfria stålpläteringen pà en eller båda sidor av renaluminium- ytan. I detta fall rengöres och ytbehandlas plåtarna av med ren- aluminium pläterad aluminiumlegering och koppar genom slipning, bringas i kontakt med varandra, värmes till l49 - 37l°C och under- kastas 30 - 70 % reduktion. Den med renaluminium pläterade alumi- niumlegeringen och den i förväg framställda kopparkompositen kan eftervärmas för att öka hållfastheten hos förbindningen. Den er- hållna koppar/aluminiumkroppen renas genom slipning på renalumi- 7811688-6 niumytan eller -ytorna och användes som en plätering eller kärna för plätering med rostfritt stål. I detta fall värmes enheten av pläteringen eller det rostfria stålet pâ nytt till ca l50 - 42500, och underkastas företrädesvis en första reduk- tion av ca 2 - 5 %, och därefter en andra reduktion i området 5 - 25 %, alternativt kan enheten reduceras i ett enda reduk- tionsstick av ca 20 - 70 %. Alstret värmes sedan till ca 37006 för att föranleda glödgning och diffusion som diskuterats ovan.

I ett tredje alternativ rengöres mekaniskt en eller två plåtar av med renaluminium pläterad aluminiumlegering, värmes till iso - 42s°c och bringas 1 kontakt med en eiier bada ytorna has en kopparplât som är vid rumstemperatur, och reduceras medelst antingen en enda eller en tvåstegsreduktion som nämnts ovan.

Förkompositen av med renaluminium pläterad aluminiumlegering och koppar kan eventuellt värmas för att öka hállfastheten hos bindningen dem emellan. Denna komposit eller kärna placeras sedan mellan plåtar av rostfritt stål, reduceras och glödgas med följ- ande av ovan angivna praxis.

Ett fjärde alternativ skulle inbegripa framställning av förkom- positen av med renaluminium pläterad aluminiumlegering på en eller båda sidor av kopparn genom kall- eller varmbindning, som diskuterats i det första alternativet, och att kallbindningen hos förkompositen av med renaluminium pläterad aluminiumlegering och koppar på en eller båda sidor pläteras med rostfritt stål ge- nom användning av en kraftig reduktion vid en nivå av 30 - 70 ß i ett eller två stick. Den resulterande kompositen av rostfritt, koppar och aluminium värmebehandlas som diskuterats i alternativ nummer ett.

I ett femte alternativ rengöres och ytbehandlas företrädesvis kompositens samtliga medlemmar, dvs. koppar, med renaluminium pläterad aluminiumlegering och rostfritt stal, på deras expone- rade ytor genom siipning för att avlägsna samtliga oxider, men detta kan utelämnas för det rostfria stålet. Plåtarna värmes separat eller bringas samman före värmning, värmes till en temperatur av ca l50 - 42500, reduceras 20 - 70 % i ett stick 7811688-6 eller reduceras alternativt upp till ca 5 % i ett valspar följt av en reduktion av l0 - 25 % i ett andra valspar och återvärmes sedan :iii ca sis - 42s°c (företrädesvis s7o°c) för att tiiiafa diffusion att uppträda mellan angränsande skikt av metall. Dif- fusionen föranleder en ökning i bindningshållfasthet mellan de tre olika metallerna.

Föreliggande uppfinning kanske förstås bäst under hänvisning till efterföljande exempel på alster och sätt enligt uppfinningen att framställa dem under hänvisning till bifogade figur som i sektion visar ett sammansatt alster enligt föreliggande uppfinning.

Exempel l En kopparplåt med en tjocklek av 0,25 mm borstades ren med en stâlborste och placerades mellan två plåtar av typ 3003 alumi- nium vardera l,9l mm tjocka, belagda med ett tunt skikt av typ ll45 aluminium på båda sidor som ävensâ borstades rena. Koppar- plåten och den renaluminiumbelagda aluminiumlegeringsplåten redu- cerades ca 50 - 65 % för att bindas samman. Den l,27 mm tjocka förkompositen av aluminiumpläterad koppar borstades ren på den exponerade renaluminiumytan, bragtes sedan i kontakt med tvä plåtar av typ 304 rostfritt stål 0,25 mm tjocka, och placerades med det rostfria stålet mot de rengjorda renaluminiumytorna. Enhet- en av metaller värmdes till 370°C och bragtes genom ett valsverk för att reducera tjockleken till l,65 mm, bragtes sedan genom ett andra valsverk och reducerades till en tjocklek av l,27 mm. Det erhållna alstret värmdes sedan på nytt till 370°C under en till- räcklig tid för att åstadkomma diffusion mellan angränsande metallskikt i hela deras mellanytor. Det färdigglödgade alstret utdrogs till kokkärl såsom Stekpannor.

När det är önskvärt att ha en yta av rostfritt stål och den andra av koppar består förkompositen av ett kopparpläterat aluminium- material vid samma procedurer som ovan angivits, men endast en sida av kopparn pläteras. I Exempel 2 En 0,25 mm tjock kopparplåt renades genom stålborstning och 7811688-6 placerades mellan tvâ stålborstade plåtar av 3,18 mm typ Alclad 3094 aluminium belagt med typ 1145 aluminium. Metal- lerna värmdes till 23200 och gavs ett första valsstick med ca 2 % reduktion, och valsades sedan till 2,79 mm tjocklek i ett färdigstick. Den valsade produkten värmdes på nytt till 370°C för att tillåta diffusion mellan metallskikten. Färdig- alstret skars till ämnen och djupdrogs till kokkärl.

När det är önskvärt att ha en yta av rostfritt stål och den andra av aluminium eller koppar, följer samma procedurer som ovan angivits med uteslutande av den beläggning som ej skall an~ vändas.

Exempel 3 En kopparplât med en tjocklek av 0,25 mm rengjordes medelst en stâlborste och placerades mellan två plåtar av typ 3003 aluminium- legering vardera 1,91 mm tjocka, belagda med 1145 aluminium och likaså rengjorda med stålborste. Två plåtar av typ 304 rostfritt stål 0,25 mm tjocka stålborstades och placerades på varje sida av plåtarna av med renaluminium pläterade aluminiumlegeringen.

Enheten värmdes till 370°C och bragtes genom ett valsverk för att reducera tjockleken till 3,05 mm. Det resulterande alstret värmdes sedan på nytt till 370°C under tillräcklig tid för att åstadkomma diffusion mellan angränsande metallskikt vid deras mellanytor.

Det färdigglödgade alstret djupdrogs till kokkärl.

Det har visat sig att alstret enligt föreliggande uppfinning kan användas inom kokkärlsomràdet på en mångfald olika sätt och kombi- nationer. Exempelvis kan ett material med nio skikt visat i bifog- ade ritningsfigur, bestående av en kopparkärna l0 pläterad på var- dera sidan med en aluminiumplåt ll belagd på vardera sidan med renaluminium 12 som i sin tur på båda sidor är belagd med rost- fria stâlplåtar 13, användas för att formas till kokkärl som har de önskvärda egenskaperna hos rostfritt stål på de exponerade ytorna men har en likformig värmeöverföring ouppnáelig med något material enligt tidigare teknik.

Ett material med sju eller åtta skikt som har en kopparkärna på 7811688-6 io varje sida belagd med aluminiumlegering i sin tur belagd med renaluminium och som har ett ytterskikt av rostfritt stål är mycket tillfredsställande för att framställa kokkärl som skall beläggas med porslin eller beläggas efter formning på den expo- nerade renaluminiumytan eller användas som skivor anslutna till botten av kokkärl framställda från vanlig massiv eller pläterad metall. Här uppnås återigen den höga värmeöverföringsverkan. I sådant fall där skivor användas är beläggningen av renaluminium på ytan som skall exponeras utelämnad. Ett material med fem skikt kan slutligen användas och framställas enligt de ovan beskrivna procedurerna med ett kopparskikt belagt på en sida med en alumi~ niumlegeringskärna belagd med renaluminium och med ett kopparskikt och med rostfritt stål bundet till renaluminiumytan för att åstad- komma ett alster som kan formas till kokkärl som har en yttre kopparyta för dekorativa och värmeöverföringssyften och med den andra ytan av rostfritt stål med en kärna av aluminium.

Metallalstret enligt föreliggande uppfinning har i första hand diskuterats i uttryck av kokkärl eftersom detta är ett omrâde där de största mängderna av sådana metaller användes, men det pläterade metallalstret enligt föreliggande uppfinning kan användas i en mångfald industriella tillämningar där värmeöverföring är av vikt och där även önskas härdighet mot missfärgning, oxidation etc.

I det föregående har beskrivits speciellt föredragna utförings- former och tillämpningsformer enligt uppfinningen, men det är underförstått att uppfinningen kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (4)

7811688-6 Patentkrav

1. l. Pläterat metallalster. som har en kärnskiktdel från gruppen bestående av koppar och kopparlegeringar och ett yttre skikt av rostfritt stål på åtminstone en sida. n a t av att det uppvisar ett skikt av aluminiumlegering, innehållande mindre än 99 % aluminium. belagt med i huvudsak k ä n n e t e c k ~ rent aluminium. innehållande åtminstone 99 2 aluminium. på åtminstone ena sidan av kopparkärnskiktet. mellan kopparkärnan och det rostfria stålet. varvid i huvudsak rent aluminium ligger an mot såväl kopparskiktet på en sida om aluminium- legeringsskiktet som mot det rostfria stålskiktet på motsatta sidan av aluminiumlegeringsskiktet.

2. Alä2w'enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att det har ett skikt av aluminiumlegering belagt med i huvudsak rent aluminium på varje sida av kopparkärnskiktet. så att i huvud- sak rent aluminium gränsar intill kopparn. och ett yttre pläteringsskíkt av rostfritt stål på ett av aluminiumskikten med aluminiumet mellan det rostfria stålet och kopparn.

3. Alster enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a t av att kärnan är gjord av ett kopparskikt, med skikt av aluminium- legering belagda med i huvudsak rent aluminium på varje sida, varvid det i huvudsak rena aluminiumet gränsar intill kopparn och ett skikt av rostfritt stål på varje sida av ren-a1umi- niumskikten mellan det rostfria stålet och kopparn på varje sida.

4. Alster enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att det består väsentligen av ett skikt av aluminiumlegering belagt med rent aluminium på båda sidor och en yttre plätering av koppar på en sida och en yttre plätering av rostfritt stål på den andra sidan. så att aluminiumlegeringsskiktet belagt med i huvudsak rent aluminium ligger mellan det rostfria stålet och kopparn. med vardera av kopparn och det rostfria stålet i kon- takt med beläggningen av i huvudsak rent aluminium.