TW201916846A - 包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋及其製備方法，包括以下步驟：1.以鈦和鋁複合壓模成型一胚材板；2.將該胚材板進高溫爐450℃以內加熱，待該胚板材強制形成二氧化鈦皮膜後，回火再加工製作出內表層包含該二氧化鈦皮膜的鍋體；3.將該內表層包含二氧化鈦的鍋體進行壓邊處理；再者，4.以200℃~850℃的光束施打該鍋體內表層的表面，形成一氮化鈦花紋；本發明鈦鍋具加工工藝，賦予鈦鍋具特別的花紋特色及價值，除了無毒性金屬析出，同時可以提升鈦鍋導熱性好，傳熱均勻，重量輕，並解決烹製菜品時易出現粘鍋、焦糊等問題。

Description

包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋及其製備方法

本發明有關於一種包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋及其製備方法，不僅提升了產品層次和品質，賦予鈦鍋具特別的花紋特色及價值，同時可以提升鈦鍋導熱性好，傳熱均勻，重量輕，並解決烹製菜品時易出現粘鍋、焦糊等問題。

目前市售鍋具中，主要是鐵鍋、不銹鋼鍋、鋁合金鍋，此三種鍋各具有優缺點，其中鐵鍋中的鐵鏽，即鐵鍋中的鐵原子與空氣中的氧原子發生化學反應而生成的氧化鐵，對人類肝臟的損害最大；而不銹鋼製成的器皿美觀耐用，但不銹鋼鍋是由鐵鉻合金滲入鎳、鈦、鎘、錳等微量金屬元素製成，這些微量金屬元素有些對人體有害，不銹鋼鍋容易出現鉻、鎳超標，而鹽、醬油、菜湯等酸鹼性食物都可以將這些有害的元素可能會溶解出來，人體多次攝入有害的元素同樣會在體內慢慢累積，當達到某一限度時，就會危害人體健康；而用鋁鍋炒菜，認為鋁傳熱好，既省燃料又省時間，但長期使用鋁製品作炊具可使鋁攝入過量，對健康不利，雖然鋁鍋以其漂亮的外表吸引了不少人的目光，但是鋁的性質活潑，極易與其他物質發生化學反應，它們最怕酸、鹼、鹽，可是炒菜做飯時又必須和這些佐料打交道，長期過量攝人鋁可導致早衰，甚至會引起老年性癡呆。且隨著人民生活水平的提高，對綠色安全炊具的要求越高，在常用金屬材料中，鈦材料是唯一對人體安全無毒害且可工業化推廣的金屬。

鈦金屬在1791年被克拉普羅斯(Klaproth)發現，在地球的含量僅次於鋁、鐵、鎂的金屬物質，其之所以命名為"鈦"，是以希臘神(Titan，泰坦)為名，鈦金屬及其合金有很多的特性，其中鈦合金於1957年開始被廣泛的運用在太空及航空科技上，作為製造太空梭、衛星、飛機等的材料，到了1963年鈦合金甚至被用於製造潛水艇的外殼，現在現代科技已經到離不開鈦金屬的地步了。由於鈦合金的特性很類似鋁合金與碳纖維的綜合，它可以有類似碳纖維的彈性，也可以享有鋁合金般的輕巧與剛性，因此鈦合金在日常生活上的運用非常的廣泛。

分析鈦合金的特性點和優點：1.熔點高：鈦的純金屬的熔點大約為1670℃(3035℉)，因此鈦合金的熔點也比鋼鐵及金屬的熔點來得高，這使的鈦合金產品不會因為受到高溫而有燒毀的危險，因此鈦鍋可以接受日積月累的高溫烹調，不怕空燒，增加鍋具的使用壽命；2.質料輕：鈦的密度比較小，大約介於鋁與鐵之間，是屬於輕金屬，其密度大約只有鋼鐵的一半左右，所以鈦鍋比一般鋼鐵鍋具大約可以減輕40%~50%左右的重量，因此鈦鍋重量較輕，使用較為省力；3.抗腐性：鈦在常溫下十分穩定，不怕強酸與強鹼的腐蝕，耐腐蝕的性能是所有金屬中最好的，即使是高溫、高濃度之強酸與強鹼，它也都完全毫不在乎，因鈦鍋不懼怕任何酸鹼性的物質，適合高溫烹調時的各式酸鹼度調味品；4.高相對強度：鈦及鈦合金的韌性特別好，它的相對強度(抗張力/密度)大約10500公斤/平方公分，高出其他金屬很多，其硬度甚至可以和鋼鐵匹敵，所以它們的機械強度明顯地優於其他的合金材料，相較之下，鈦及鈦合金是最理想的高強度材料，因此鈦鍋可以使用鋼鐵鍋鏟、鐵刷用力刷洗；5.耐撞擊性：由於鈦及鈦合金具有高強度，因此鈦合金具有堅硬耐撞之特性，甚至在低溫下，鈦及鈦合金也不會像鋼鐵一樣，在低溫時會突然產生破碎之現象，因此鈦鍋強度高，且延展性好，不易因掉落而摔破；6.抗疲乏：鈦及鈦金屬具有優良的耐久特性，不易產生金屬疲乏的現象，鈦合金的抗疲乏性約為鋼鐵的兩倍，即使是薄片形狀的鈦合金也是這樣；7.抗熱性高：鈦和鈦合金具有極大的熱穩定性，純鈦的熱擴張變形率很低，約為鋼鐵的75%，無論是在高溫或低溫之下，鈦合金依然能夠保持原貌，因此鈦合金被運用來做為太空梭的外 殼，因為太空梭在飛行時有時要到-100℃以下的溫度，有時又要遇到500℃以下的高溫，因此只有鈦才能承受這種溫差劇變的考驗；8.其他特性：鈦合金除了上述的特性之外，它還具有高拉張強度，尤其純鈦合金之拉張度更超過390%。另外它也延續金屬的特性，具有高散熱性，這些特性都是鈦合金被廣泛運用於日常生活用品當中的原因。

但鈦金屬及鈦合金在使用仍有一些主要的限制於高溫與其它材料的化學反應性差，此性質迫使鈦合金與一般傳統的精煉、熔融和鑄造技術不同，甚至常常造成模具的損壞，增加成品良率降低，這使的鈦合金的價格變的十分昂貴，用於製造鍋具的產品價格仍然偏高，多屬於高價位的產品。此外目前鈦鍋在使用上尚有下列的缺點：如鈦鍋的鍋面易髒，手紋容易殘留於鍋面；鈦鍋強度很高容易變形，當受熱後鍋蓋無法密合；鈦鍋因為傳熱很差所以容易起油煙；鈦鍋沾鍋情形嚴重等問題...等問題。

因此鈦鍋的導熱不均，容易出現鍋巴、焦糊的情況，在烹調食物時需要不斷調整火候，降低了做菜效率和使用不便之處，因此希望開發出質輕、不粘糊的鈦鍋外，由於鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，生產工藝複雜，產品粗糙，觀感差，更使鍋具失去使用安全性，亦無法使用鍋蓋來烹煮，因此急需解決鈦鍋的導熱不均、切削加工技術和實現高層次的藝術化處理的問題，以提升鈦鍋的安全性、方便性和美觀。

有鑑於此，為了解決上述問題，本發明提供了一種包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋及其製備方法，此鈦鍋面可用金屬鏟，磨傷還能修復、手紋不殘留好清洗、不易變形可使用鍋蓋的設計、且鍋體表層經奈米細化後，可作輕鬆烹調，不易沾鍋。

此鈦鍋的製備方法包括：步驟1：以鈦和鋁複合壓模成型一胚材板；步驟2：將該胚材板進高溫爐以450℃以內溫度加熱30分鐘，待該胚板材強制形成一二氧化鈦皮膜後，回火再加工製作出一鍋體，該鍋體內表層包含該二氧化鈦皮膜； 步驟3：將該內表層包含二氧化鈦的鍋體進行壓邊處理，以防止鍋體變形，且設計特殊的凹槽設計可使鈦鍋的鍋體使用鍋蓋來烹煮時不易變形；步驟4：以200℃~850℃的光束施打該鍋體內表層的表面，形成一氮化鈦紋路，使鈦鍋外觀上做特殊設計外，亦提升鈦鍋導熱性好，傳熱均勻，重量輕，和解決了烹製菜品時易出現粘鍋、焦糊等問題。

在一實施方案中，於該鍋體內表層的該氮化鈦紋路表面積比例小於該二氧化鈦皮膜表面積，其紋路可為一輻射狀、一專用商標圖或一專用商標文字，有助於導熱均勻和美觀花紋設計。

由前述之製備方法，本發明提供一種鈦鍋，包含一鍋體，該鍋體內表層包含一二氧化鈦皮膜以及一氮化鈦紋路。較佳地，該鍋體邊緣具有一凹槽壓邊，且該鍋體內表層的該氮化鈦紋路表面積比例小於該二氧化鈦皮膜表面積，其紋路可為一輻射狀、一專用商標圖或一專用商標文字。

S102~S108‧‧‧本發明鈦鍋的製備步驟

200、300‧‧‧鍋體

202‧‧‧壓邊凹槽

310‧‧‧二氧化鈦皮膜

320‧‧‧氮化鈦紋路

圖1顯示本發明鈦鍋的製備流程圖。

圖2A與2B顯示本發明鈦鍋的凹槽壓邊示意圖。

圖3顯示本發明鈦鍋的立體圖。

請參考第1圖，該圖揭示本發明一種包含二氧化鈦和氮化鈦鈦鍋的製備方法，其包含：

步驟1：以鈦和鋁複合壓模成型一胚材板S102。

在一實施例中，本發明鍋體的胚材板為0.1~0.9公厘的鈦和2~4公厘的鋁複合壓模成型。較佳地，該鍋體的最佳胚材板為0.5公厘的鈦和2公厘的鋁複合壓模成型。

步驟2：將該胚材板進高溫爐以450℃以內溫度加熱30分鐘，待該胚板材強制形成一二氧化鈦皮膜後S104a，回火再加工製作出一鍋 體，該鍋體內表層包含該二氧化鈦皮膜S104b。

二氧化鈦的安全性高，依據文獻，歐洲食品安全局(EFSA)在1969年批准了食品級二氧化鈦，被稱為E-171，著色食品添加劑，二氧化鈦通常用作牙膏或食品中的白色顏料，以提高產品的亮度，另在2016年，EFSA對食品添加劑E-171的安全性進行了重新評估，得出結論認為E-171沒有證據表明引起基因毒性，也沒有致癌性，E-171中最低的未觀察到的不良反應水平(NOAEL)為2250mg/Kg.day，且鈦鍋使用期間愈久，二氧化鈦膜厚會愈厚，耐磨硬度越用越硬，能於烹飪過程中持續吸收氧，減緩食材氧化，是一般金屬所望塵莫及的，也就是說鈦金屬的二氧化鈦皮層能隨著時間而增加，功能更強。

步驟3：將該內表層包含二氧化鈦的鍋體進行壓邊處理S106。

請參考第2A與2B圖，在一實施例中，鈦鋁複合材質鍋體200可壓邊設計，且此設計為有加凹槽202的壓邊，使鍋體200的結構更加堅固不易變形，且為可承受鍋蓋的設計。

步驟4：以200℃~850℃的光束施打該鍋體內表層的表面，形成一氮化鈦紋路S108。

透過對該鈦鍋具加工工藝，不僅提升了產品層次和品質，賦予鈦鍋具特別的花紋特色及價值，且特殊壓邊的設計更防止鍋體變形和可使用鍋蓋來烹煮食，滿足了現代家居人們對時尚的追求，而無毒性金屬析出，同時可以提升鈦鍋導熱性好，傳熱均勻，重量輕，烹製菜品時不易出現粘鍋、焦糊等問題。

在一實施方案中，於該鍋體內表層的該氮化鈦紋路表面積比例小於該二氧化鈦皮膜表面積，其紋路可為一輻射狀、一專用商標圖或一專用商標文字，有助於導熱均勻和美觀花紋設計；此外，食用油可留存於圖案內凹處.增加不沾功能.也能當食材起鍋時.食用油留存鍋面.少吃到食用油。

請參考第3圖，由前述之製備方法，本發明提供一種鈦鍋，包含一鍋體300，該鍋體內表層包含一二氧化鈦皮膜310以及一氮化鈦紋路 320。較佳地，該鍋體300邊緣具有一凹槽壓邊，且該鍋體內表層的該氮化鈦紋路320表面積比例小於該二氧化鈦皮膜310表面積，其紋路320可為一輻射狀、一專用商標圖或一專用商標文字。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。

Claims (7)

1. 一種包含二氧化鈦和氮化鈦的鈦鍋製備方法，其包括：步驟1：以鈦和鋁複合壓模成型一胚材板；步驟2：將該胚材板進高溫爐以450℃以內溫度加熱，待該胚板材強制形成一二氧化鈦皮膜後，回火再加工製作出一鍋體，該鍋體內表層包含該二氧化鈦皮膜；步驟3：將該內表層包含二氧化鈦的鍋體進行壓邊處理；以及步驟4：以200℃~850℃的光束施打該鍋體內表層的表面，形成一氮化鈦紋路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的鈦鍋製備方法，其中，該胚材板為以0.1~0.9公厘的鈦和2~4公厘的鋁複合壓模成型。
3. 如申請專利範圍第2項所述的鈦鍋製備方法，其中，該胚材板為0.5公厘的鈦和2公厘的鋁複合壓模成型。
4. 一種鈦鍋，包含一鍋體，該鍋體內表層包含一二氧化鈦皮膜以及一氮化鈦紋路。
5. 如申請專利範圍第4項的鈦鍋，其該鍋體邊緣具有一凹槽壓邊。
6. 如申請專利範圍第4項的鈦鍋，該氮化鈦紋路表面積比例小於該二氧化鈦皮膜表面積。
7. 如申請專利範圍第4項的鈦鍋，該氮化鈦紋路為一輻射狀、一專用商標圖或一專用商標文字。