TWI838292B

TWI838292B - 鑽石不沾表面及其烹飪器具

Info

Publication number: TWI838292B
Application number: TW112124368A
Authority: TW
Inventors: 顏天淵
Original assignee: 樺榆國際有限公司
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明在於提供一種鑽石不沾表面，其特徵在於：鑽石不沾表面具有金屬基材及鑽石不沾表層；鑽石不沾表層附著於金屬基材上，並包含有金屬黏結層、數個鑽石結晶及間隙填料，鑽石結晶通過金屬黏結層結合於金屬基材上，且鑽石結晶具有自形晶形狀，間隙填料由不沾塗料形成，配置於鑽石結晶與鄰近鑽石結晶之間的縫隙處，且位於金屬黏結層上；而金屬黏結層的第一平均厚度與間隙填料的第二平均厚度之和，小於鑽石結晶的篩分粒徑。而烹飪器具，其特徵在於，其與食物接觸的表面，具有上述的鑽石不沾表面。

Description

鑽石不沾表面及其烹飪器具

本發明屬於廚房用具領域，涉及一種更安全、可靠、耐久的鑽石不沾表面以及應用其於表面上的烹飪器具。

在廚房烹飪的過程中，鑽石的親油性，使得鑽石表面，會自動處於高度鈍化狀態，具有不沾特性。

鑽石的熱傳導率是非常高的，雖然會隨著溫度、晶粒大小、晶形和化學組成而有所變化，一般在900至2320W/mK(RT)之間，是已知物質中最高的之一，而純銅的熱傳導率僅僅為401W/mK(RT)，所以應用於烹飪器具上時，可以均勻加熱，快速煮熟食材，節省烹飪加熱的能源消耗。

鑽石極高的硬度，幾乎不會被刮傷損耗，再者鑽石也具有極高的化學惰性，在500℃以下，不受任何酸鹼侵蝕，因此鑽石無庸置疑是最終極的不沾鍋具塗層材料。

關於鑽石塗層的化學氣相沉積(CVD)技術，至今已發展好幾十年，但卻一直無法獲得大規模的商業應用，最主要的原因是化學氣相沉積鑽石塗層與基材的黏附力小，且大面積化學氣相沉積鑽石塗層的生產成本極高。

相反地，目前全球每年大約消耗超過3500公噸的高壓高溫 (HPHT)合成的鑽石，大都當作超級磨料用於切削、研磨，從粗切石料、水泥到超精密加工電子陶瓷與半導體晶圓。

參閱圖1的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)照片，為通過高壓高溫法合成的鋸切級鑽石結晶，如照片所示，晶形完整的HPHT合成鑽石，通常具有自形晶(Euhedral)形狀，表面由清晰、光滑的結晶小平面(facet)構成。

商業上HPHT合成鑽石結晶的粒度(particle size)，可由粒徑38μm(美國ANSI篩網400目)至1000μm(美國ANSI篩網18目)。

參閱圖2的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)照片，為鑽石微粉的形貌，鑽石微粉通常是指粒徑小於54μm的鑽石細粉，鑽石微粉不具有自形晶形狀，它主要是由低品質的HPHT合成鑽石經壓碎、研磨而成，因此形狀不規則類似碎玻璃，表面粗糙有許多尖角與凹窩。

利用大量生產的HPHT合成鑽石來製作不沾鍋具塗層，是個可行的方法，美國專利Diamond-tiled workpiece for durable surfaces(US Pat.No.6,514,605)揭露一種器具，該器具包括：一個基材、以及形成在該基材上的鑽石貼面(Diamond-tiled)被覆層，該被覆層包括有一包含瓷漆的陶瓷黏著劑，以及與陶瓷黏著劑結合的多個相互接觸之鑽石顆粒，用以形成一個暴露的鑽石貼面表面。其中該器具的裸露表面至少有40%是鑽石，且鑽石顆粒的最大尺寸為小於等於50μm，大於0.01μm。

前述專利文獻中的鑽石貼面表面具有下列問題：

第一是分佈鑽石顆粒在一基材表面上，鑽石顆粒與鑽石顆粒之間，一定會有縫隙，若縫隙當中的材料，不具備不沾特性，烹飪的食材就會沾黏在縫隙位置處，在前述專利文獻當中的鑽石貼面表面，有大約50% 的裸露表面，是不具備不沾特性的瓷漆材料，因此會大幅度降整體鑽石貼面表面的不沾性。

第二是在前述專利文獻當中採用的鑽石顆粒，是粒徑較小的鑽石微粉，請參考圖2照片，鑽石顆粒表面粗糙、形狀不規則，當與食材接觸時，形成機械互鎖(mechanical interlock)的機會大增，實質上會降低鑽石結晶的不沾特性。

第三是在前述專利文獻當中採用瓷漆材料來當做鑽石顆粒的黏結劑，由於陶瓷黏著劑的脆性大，對於鑽石的結合力也弱，在承受機械應力下極易碎裂，造成黏結的鑽石顆粒掉落。

因此，現有的鑽石貼面表面，其抗沾黏、不沾特性，仍需要改善，鑽石顆粒與基材的結合強度，也需要進一步提升，如何解決前述問題，便成為本發明欲改進的課題。

本發明的目的在於提供一種鑽石不沾表面，擁有極佳的不沾性和極佳的鑽石與基材的結合強度。

本發明的另一目的在於提供一種烹飪器具，其食物接觸面擁有本發明鑽石不沾表面。

為解決上述問題及達到本發明的目的，本發明的技術手段是這樣實現的，為一種鑽石不沾表面，其特徵在於：所述鑽石不沾表面具有一金屬基材、以及一鑽石不沾表層；所述鑽石不沾表層附著於該金屬基材上，並包含有一金屬黏結層、數個鑽石結晶及一間隙填料，該鑽石結晶通過該金屬黏結層結合於該金屬基材上，且該鑽石結晶具有自形晶形狀，該間隙填料由不沾塗料形成，配置於該鑽石結晶與鄰近該鑽石結晶之間的縫隙處，且位於該金屬黏結層上；而所述金屬黏結層的第一平均厚度與該間隙填料的第二平均厚度之和，小於該鑽石結晶的篩分粒徑。

更優選的是，所述鑽石結晶的自形晶形狀還為六八面體晶形。

更優選的是，所述金屬黏結層以硬焊方式，結合固定各個該鑽石結晶。

更優選的是，所述鑽石結晶的粒度還為應用美國標準協會規範，篩目從230/270目至20/25目，篩分粒徑從53μm至710μm。

更優選的是，所述金屬黏結層的第一平均厚度，為指兩相鄰的該鑽石結晶中間位置處的該金屬黏結層厚度的平均值，還為20μm至500μm；

所述間隙填料的第二平均厚度，為指兩相鄰的該鑽石結晶中間位置處的該間隙填料厚度的平均值，還為12μm至150μm。

更優選的是，所述鑽石結晶的粒度還為應用美國標準協會規範，篩目從170/200目至25/30目，篩分粒徑從75μm至600μm。

更優選的是，所述金屬黏結層的第一平均厚度，為指兩相鄰的該鑽石結晶中間位置處的該金屬黏結層厚度的平均值，還為25μm至420μm；

所述間隙填料的第二平均厚度，為指兩相鄰的該鑽石結晶中間位置處的該間隙填料厚度的平均值，還為20μm至120μm。

更優選的是，所述金屬黏結層的成份還包含5wt%至26wt %的鉻；所述金屬基材還是為不鏽鋼。

更優選的是，所述金屬黏結層的成份還包含1.5wt%至20wt%的鈦。

更優選的是，所述間隙填料的不沾塗料，還為氟碳樹脂塗料、矽樹脂塗料、溶膠-凝膠陶瓷塗料其中之一者。

本發明的另一技術手段，是這樣實現的，為一種烹飪器具，其特徵在於：所述烹飪器具，其與食物接觸的表面，具有如請求項1所述的鑽石不沾表面。

本發明具有以下有益技術效果：

第一點：本發明在鑽石結晶與鑽石結晶之間的縫隙，填入具有優良不沾特性的間隙填料，以防止食材沾黏在鑽石結晶與鑽石結晶之間的縫隙處，可以大幅提升整體鑽石不沾表面的不沾性。

第二點：本發明採用具有光滑結晶面、為六八面體晶形的鑽石結晶，可有效減少鑽石結晶與食材接觸時，產生機械互鎖的機會，增強鑽石結晶的不沾效果。

第三點：本發明的金屬黏結層，採用含有鉻或鈦的活性硬焊合金，可以與鑽石結晶表面反應，形成碳化物，並且與金屬基材冶金結合，大大提高對鑽石結晶的結合強度，在承受極高的機械應力下，鑽石結晶也不會脫落。

1:金屬基材

2:鑽石不沾表層

21:金屬黏結層

22:鑽石結晶

23:間隙填料

100:鑽石不沾表面

200:烹飪器具

B:第一平均厚度

G:第二平均厚度

〔圖1〕為鋸切級鑽石結晶的掃瞄式電子顯微鏡照片。

〔圖2〕為鑽石微粉的掃瞄式電子顯微鏡照片。

〔圖3〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的方塊示意圖。

〔圖4a〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖一。

〔圖4b〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖二。

〔圖4c〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖三。

〔圖4d〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖四。

〔圖4e〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖五。

〔圖4f〕為本發明鑽石不沾表面製造流程的剖面示意圖六。

〔圖5〕為本發明烹飪器具的立體示意圖。

下面結合說明書附圖，通過實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明的保護範圍。

如圖3至圖5所示，圖中揭示出，為一種鑽石不沾表面，其特徵在於：所述鑽石不沾表面100具有一金屬基材1、以及一鑽石不沾表層2；所述鑽石不沾表層2附著於該金屬基材1上，並包含有一金屬黏結層21、數個鑽石結晶22及一間隙填料23，該鑽石結晶22通過該金屬黏結層21結合於該金屬基材1上，且該鑽石結晶22具有自形晶形狀，該間隙填料23由不沾塗料形成，配置於該鑽石結晶22與鄰近該鑽石結晶22之間的縫隙處，且位於該金屬黏結層21上；而所述金屬黏結層21的第一平均厚度B與該間隙填料23 的第二平均厚度G之和，小於該鑽石結晶22的篩分粒徑。

參閱圖3和圖4a，首先步驟一S1：提供一個金屬基材1。作為本發明的金屬基材1，可選用碳鋼、不鏽鋼、鑄鐵、銅、銅合金、鈦和鈦合金其中之一者。優選使用碳鋼和不鏽鋼。在步驟一S1中，有需要的話，可以對金屬基材1表面粗化處理，表片粗化處理可以採用任何方法，包括但不限於：酸性化學蝕刻、鹼性化學蝕刻、機械打磨、或噴砂。

參閱圖3和圖4b，步驟二S2：置放用於形成金屬黏結層21的材料在金屬基材1表面上。

置放的方法，可以依據用於形成金屬黏結層21的硬焊合金的形態，例如：箔片、粉末、線材等來決定。可選用箔片狀硬焊合金，經剪裁成任何形狀後，用膠黏劑暫時固定在金屬基材1表面上。

優選使用粉末狀硬焊合金，可在合金粉末中再加入有機黏劑和溶劑調製成柔性墊料、焊膏或焊漆；柔性墊料可以很容易加工成所需要的任何形狀，再以膠黏劑暫時故固定在金屬基材1表面上；焊膏則可使用網印或刷塗方式，塗敷在金屬基材1表面上；而焊漆可以利用噴塗、網印、刷塗等方式，塗佈在在金屬基材1表面上。

較佳的是，採用硬焊合金粉末調製成焊漆後，再以噴塗的方式，塗佈在在金屬基材1表面上。

在步驟二S2中，作為可用於本發明的金屬黏結層21，主要是含有例如鉻(Cr)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、釩(V)、鈦(Ti)、鋯(Zr)等，強碳化形物形成元素的活性硬焊合金(active brazing alloy)，特別是含有鉻(Cr)或鈦(Ti)元素的活性硬焊合金。利用活性硬焊合金行所形成的金屬黏結層21，可以與鑽石結晶22表面的碳反應，形成強化學鍵，生成非常穩定的碳化物，例如：Cr3C2、Cr7C3、NbC、TaC、V4C3、TiC、ZrC，且與金屬基材1能形成冶金結合(metallurgical bonding)，大大提高對鑽石的結合強度。

優選用於本發明的金屬黏結層21的含鉻Cr硬焊合金，包括但不限於，可以有利地選自表1所列的商業含鉻硬焊合金成份。

表1：商業含鉻硬焊合金成份

有利地，用於本發明的金屬黏結層21的成份，較佳的是包含5wt%至26wt%的鉻(Cr)；而配合的金屬基材1，較佳的是為不鏽鋼。

優選用於本發明的金屬黏結層21的含鈦(Ti)硬焊合金，包括但不限於，可以有利地選自表2所列的商業含鈦硬焊合金成份。

表2：商業含鈦硬焊合金成份

有利地，用於本發明的金屬黏結層21的成份，較佳的是包含1.5wt%至20wt%的鈦(Ti)；而配合的金屬基材1，並無特別限制，泛用性高。

參閱圖3和圖4c，步驟三S3：分佈鑽石結晶22在用於形成金屬黏結層21的材料上面。

分佈鑽石結晶22的方法，並沒有特別的限制，任何適當的方式皆可。可採用篩網均勻灑佈，或者也可以利用網版、絲網或其他模板，將鑽石結晶22分佈成任何形態。為了方便操作，可以利用膠黏劑，例如壓敏膠，將鑽石結晶22暫時定位在用於形成金屬黏結層21的材料上面。

有利地，作為本發明的鑽石結晶22，主要是具有自形晶形狀的鑽石。如果鑽石的晶形完整，通常會包含兩種晶面，即立方體的面和八面體的面。隨著垂直這兩種晶面方向的生長速率的快慢，立方體面和八面體面的大小會跟著消長，形成一系列六八面體(cubo-octahedron)結晶外形。

HPHT合成鑽石的形貌，通常是由立方體面和八面體面的小結晶面組合而成的各種六八面體晶形。

有利地，本發明所採用的鑽石結晶22，尤其可以是具有六八面體晶形。

商業上HPHT合成鑽石的粒度分級，一般都採用篩網來篩分(sieving)。

有利地，本發明的鑽石結晶22的粒度(particle size)可選用美國標準協會(ANSI)規範，篩目從230/270目至20/25目，例如：230/270目、200/230目、170/200目、140/170目、120/140目、100/120目、80/100目、70/80目、60/70目、50/60目、45/50目、40/45目、35/40目、30/35目、25/30目、20/25目。

有利地，用於本發明的鑽石結晶22的粒度，優選使用美國標準協會(ANSI)規範，篩目從170/200目至25/30目，例如：170/200目、140/170目、120/140目、100/120目、80/100目、70/80目、60/70目、50/60目、45/50目、40/45目、35/40目、30/35目、25/30目。

總體而言，在本發明構思下對鑽石結晶22的粒度上限，並沒有什麼限制，但在商業上，越大粒度號，例如大於20目，鑽石的成本會急遽上升，變得不太實用；若使用較小粒度號的鑽石結晶22，例如小於270目，鑽石的晶形會較不完整、不規則，不沾性能也會降低。

根據本發明，鑽石結晶22的篩分粒徑，定義為每一個粒度號之下篩網的方形篩孔寬度，以D_S表示，單位為μm。

例如：230/270目鑽石結晶22的篩分粒徑D_S為270目篩網的方形篩孔寬度，亦即230/270目鑽石結晶22的篩分粒徑D_S為53μm。

有利地，用於本發明中鑽石結晶22的粒度，可選用篩分粒徑D_S從53μm至710μm，例如：53μm、63μm、75μm、90μm、106μm、125μm、150μm、180μm、212μm、250μm、300μm、355μm、425μ m、500μm、600μm、710μm。

更有利地，用於本發明中鑽石結晶22的粒度，還可選用篩分粒徑D_S從75μm至600μm，例如：75μm、90μm、106μm、125μm、150μm、180μm、212μm、250μm、300μm、355μm、425μm、500μm、600μm。

參閱圖3和圖4d，步驟四S4：硬焊鑽石結晶22於金屬基材1表面上。也就是說，對已組裝在一起的金屬基材1、硬焊合金及鑽石結晶22，進行硬焊處理。

為了防止鑽石在高溫硬焊過程中，發生石墨化，以及避免硬焊合金和金屬基材1氧化，加熱氣氛的選擇重要。

硬焊的加熱方式，可選擇還原性氣氛爐、惰性氣體氣氛爐或真空爐。

較佳是採用真空爐硬焊，真空壓力能從大約0.1Pa至大約0.0001Pa。最佳的硬焊溫度通常是在比硬焊合金的液相線(Liquidus)溫度稍高的溫度，以促進硬焊合金的流動與潤濕鑽石和金屬基材1，例如參見表1和表2中各種硬焊合金成份的硬焊溫度範圍。

關於硬焊時加熱爐的加熱週期，對此熟悉該領域的技術人員，能針對實際需求，選擇適當的數值。

參閱圖4d，為經過硬焊步驟後，鑽石結晶22被硬焊在金屬基材1表面，在硬焊合金熔化的過程中，鑽石結晶22的底面及側面會被合金潤濕，形成特有的潤濕外形，最終在金屬黏結層21表面形成一個凹面，亦即金屬黏結層21在兩個相鄰的鑽石結晶22中間位置處有一個最低點。

本發明定義金屬黏結層21的厚度，為指兩相鄰的該鑽石結晶22中間位置處的金屬黏結層21厚度，而且金屬黏結層21的第一平均厚度B，為指兩相鄰的鑽石結晶22中間位置處的金屬黏結層21厚度的平均值。

關於金屬黏結層21的厚度，能藉由光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡(SEM)的剖視觀察，進行顯微影像測量獲得。

雖然圖中未揭示，但依據本發明，只要先在鑽石不沾表面100的剖面上，隨機測量20個相鄰鑽石結晶22中間位置處的金屬黏結層21厚度，然後再以這20個測量厚度的平均值，當作金屬黏結層21的第一平均厚度B。

由於硬焊合金對鑽石的潤濕性好，會緊附於鑽石表面，形成特有的潤濕外形，增大硬焊合金與鑽石結晶22的接觸面積，形成非常穩固的結合。

因此，本發明所需要的金屬黏結層21厚度，能在大約0.2倍至大約0.7倍的鑽石之篩分粒徑D_S，即可與鑽石結晶22形成穩固的結合。

有利地，本發明金屬黏結層21的第一平均厚度B，能從20μm至500μm，例如：20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm、155μm、160μm、165μm、170μm、175μm、180μm、185μm、190μm、195μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μ m、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm、430μm、440μm、450μm、460μm、470μm、480μm、490μm、500μm。

更有利地，本發明金屬黏結層21的第一平均厚度B，較佳的是從25μm至420μm，例如：25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm、155μm、160μm、165μm、170μm、175μm、180μm、185μm、190μm、195μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm、390μm、400μm、410μm、420μm。

若金屬黏結層21厚度太大，硬焊合金可能會流過鑽石結晶22表面，並蓋上一層金屬；若金屬黏結層21厚度太小，對於鑽石結晶22的黏結強度可能會比較差。

參閱圖3和圖4e，步驟五S5：配置間隙填料23於鑽石結晶22與鑽石結晶22之間縫隙且位於金屬黏結層21上。其中該間隙填料23為由不沾塗料所形成。

有利地，能用於本發明作為該間隙填料23用的不沾塗料，包括氟碳樹脂塗料、矽樹脂塗料、溶膠-凝膠陶瓷塗料。

有利地，能用於本發明氟碳樹脂塗料，為傳統應用於不沾塗層的氟碳樹脂塗料，並優選使用聚四氯乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、全氟烷氧基(perfluoroalkoxy，PFA)、氟化乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylene propylene，FEP)以及它們的混合物。

較佳地，氟碳樹脂塗料還能進一步包含強化填充料及/或顏料。

對於本發明中所提及的氟碳樹脂塗料的成份，並非關鍵要素，有許多傳統用於不沾塗層的氟碳樹脂塗料成份，均能用作為本發明的間隙填料23。

再者，氟碳樹脂塗料較佳是包含多層塗料結構，例如一層底塗料(Primer)和至少一層表層塗料(Topcoat)。

更優選的是，氟碳樹脂塗料還能包含一種或一種以上的耐熱黏結樹脂，例如：聚醯胺醯亞胺樹脂(Polyamide-imide，PAI)、聚醯亞胺樹脂(Polyimide，PI)、聚醚碸樹脂(Polyethersulfone，PES)、聚苯硫醚樹酯(PolyPhenylene，PPS)、聚醚醚酮樹脂(polyetheretherketone，PEEK)。

有利地，能用於本發明的矽樹脂(silicone resin)塗料，為傳統應用於不沾塗層的矽樹脂塗料。較佳地矽樹脂塗料，還能進一步包含顏料及/或填料。

例如：碳黑、石墨、二氧化鈦(TiO₂)、氧化鐵(Fe₂O₃，Fe₃O₄)、二氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、鋁粉、玻璃粉、雲母(mica)、碳酸鈣(CaCO₃)、碳化矽(SiC)。

對於本發明中所提及的矽樹脂塗料的成份，並非關鍵要素，有許多傳統用於不沾塗層的矽樹脂塗料成份，均能用作為本發明的間隙填料23。

有利地，能用於本發明的溶膠-凝膠(sol-gel)陶瓷塗料，為傳統應用於不沾塗層的溶膠-凝膠陶瓷塗料。

優選用於本發明的溶膠-凝膠陶瓷塗料為任何成份中含有矽(Si)的不沾陶瓷塗料。

再者，溶膠-凝膠陶瓷塗料還能進一步包含顏料及/或填料。

例如：二氧化鈦(TiO₂)、氧化鐵(Fe₂O₃，Fe₃O₄)、雲母(mica)、二氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)。

對於本發明中所提及的溶膠-凝膠陶瓷塗料的成份，並非關鍵要素，有許多傳統用於不沾塗層的溶膠-凝膠陶瓷塗料成份，均能用作為本發明的間隙填料23。

配置間隙填料23的方式，能採用各種傳統的塗佈方法，包括例如：噴塗、刷塗、滾塗、淋塗、浸塗、旋轉塗佈。

較佳的方式，是採用噴塗的方式配置間隙填料23。

當間隙填料23配置完成後，接著要進行乾燥和烘烤，讓間隙填料23固化，並與金屬黏結層21結合再一起。關於乾燥和烘烤的溫度與時間，將根據不同間隙填料23的成份和厚度，會有不同的溫度與時間。熟悉不沾塗層工藝的技術人員，已知各種不同間隙填料23的成份和厚度，所需要的乾燥和烘烤的溫度與時間。

參閱圖4e，為本發明在經過配置間隙填料23於鑽石結晶22與鑽石結晶22之間縫隙，並且進行乾燥和烘烤，讓間隙填料23固化；固化後的間隙填料23表面，形成一個凹面，亦即間隙填料23在兩個相鄰的該鑽石結晶22中間位置，有一個最低點。

本發明定義間隙填料23的厚度，為指兩個相鄰的該鑽石結晶 22中間位置處的間隙填料23厚度，而且間隙填料23的第二平均厚度G，為指兩相鄰的鑽石結晶22中間位置處的間隙填料23厚度的平均值。

關於間隙填料23的厚度，能藉由光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡(SEM)的剖面觀察，進行顯微影像測量獲得。

雖然圖中未揭示，但依據本發明，只要先在鑽石不沾表面100的剖面上，隨機測量20個相鄰鑽石結晶22中間位置處的間隙填料23厚度，然後再以這20個測量厚度的平均值，當作間隙填料23的第二平均厚度G。

有利地，在本發明中金屬黏結層21的第一平均厚度B與間隙填料23的第二平均厚度G之和，小於數個鑽石結晶22的篩分粒徑D_S，如此設計能讓間隙填料23的表面凹面低於相鄰鑽石結晶22。

當本發明的鑽石不沾表面100在烹飪或清洗過程中，被刮或受到研磨作用力時，只有鑽石結晶22的高點，會遭受到機械應力。位於鑽石結晶22之間縫隙低點的間隙填料23，會受到鑽石結晶22的保護，免於被破壞或磨損。

有利地，本發明間隙填料23的第二平均厚度G，能從12μm至150μm，例如：12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、32μm、34μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、46μm、48μm、50μm、52μm、54μm、56μm、58μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm。

更有利地，本發明中間隙填料23的第二平均厚度G，較佳的能從20μm至120μm，例如：20μm、22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、32μm、34μm、36μm、38μm、40μm、42μm、44μm、46μm、48μm、50μm、52μm、54μm、56μm、58μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm。

若間隙填料23的厚度太大，間隙填料23可能會蓋過鑽石表面；若間隙填料23的厚度太小，不沾性可能會較差。

如圖4e所示，在配置間隙填料23的過程中，鑽石結晶22頂部會有多餘的間隙填料23沉積。

接下來，參閱圖3，在步驟六S6：除去鑽石結晶22頂部多餘的間隙填料23。可以採用任何熟知的方法，例如：刷洗、擦洗、以研磨片刷磨或機械打磨、拋光。

參閱圖4f，鑽石結晶22的頂部，已被清潔乾淨，露出光亮的結晶面。有利地，本發明所採用的鑽石結晶22為具有六八面體晶型的鑽石顆粒，外形由光滑的結晶生長面所構成，表面粗糙度小。

再者，六八面體晶型的鑽石顆粒圓度好，因此，本發明鑽石不沾表面100在烹飪過程中，鑽石顆粒不會阻礙接觸食材的脫出，整體的不沾能力大為提升。

如圖5所示，圖中揭示出，為一種烹飪器具，其特徵在於：所述烹飪器具200，其與食物接觸的表面，具有如請求項1至11任一項所述的鑽石不沾表面100。

其中，通過鑽石不沾表面100的設置，烹飪器具200能獲得更加良好的不沾性，讓消費者能安心、安全的使用，而且使用上相對於現有的不沾鍋具，使用限制幾乎沒有，烹飪時不拘泥於矽膠鍋鏟、木頭鍋鏟，一般鐵鏟也能使用，清潔時更便利，能輕鬆使用與清潔，無學習成本，有利於推廣。

其次，烹飪器具200為下列之一者：煎鍋、歐式炒鍋、中式炒鍋、燒烤煎鍋、平板煎鍋、煎餅鍋、BBQ盤、烤盤、燉鍋、荷蘭鍋、悶鍋、湯鍋、平底鐵鍋。

再者，烹飪器具200通常還包含有至少一設在邊緣外表面上的把手。

【00100】在以下實施例中，金屬黏結層21的第一平均厚度B與間隙填料23的第二平均厚度G，為通過掃描式電子顯微鏡(SEM)的剖面觀察進行估量。

【00101】首先，在鑽石不沾表面100的剖面上，隨機測量20個相鄰鑽石結晶22中間位置處的金屬黏結層21厚度，然後再以這20個測量厚度的平均值，當作金屬黏結層21的第一平均厚度B。

【00102】接著，隨機測量20個相鄰鑽石結晶22中間位置處的間隙填料23厚度，然後再以這20個測量厚度的平均值，當作間隙填料23的第二平均厚度G。

實施例一：

採用市售8吋不鏽鋼烤盤，作為金屬基材，對烤盤的內表面先以丙酮進行脫脂，接著噴砂粗化表面，然後水洗，最後熱風烘乾。

金屬黏結層的材料，採用BNi-2的硬焊合金，成份：鉻 (6~8wt%)、硼(2.75~3.50wt%)、矽(4~5wt%)、鐵(2.5~3.5wt%)、鎳(餘量)，顆粒大小為小於325目。

在硬焊合金粉末中，加入水性壓克力樹脂和去離子水溶劑，調製成焊漆，然後以重力式噴槍(噴嘴口徑為0.5mm)，噴塗氣壓為0.25MPa，將焊漆噴塗在不鏽鋼烤盤的內表面，接著在80℃熱風乾燥15分鐘。控制焊漆的噴塗厚度，能調整金屬黏結層的第一平均厚度。採用的合成鑽石型號為HSD90(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目20/25目，鑽石的晶形為六八面體。

先在乾燥的焊漆表面上，刷塗壓敏膠FB49(3M公司製造)，然後灑佈鑽石結晶，通過壓敏膠緻密地黏住一層鑽石。接著將烤盤放入真空爐中進行高真空硬焊，真空壓力約為0.01Pa，硬焊溫度為1010℃，恆溫時間為10分鐘，硬焊完成後，隨爐冷卻。採用的間隙填料為氟碳脂塗料，包含一黑色的底塗料(primer)420G-703(Chemous公司製造)和一PFA的表層塗料(topcoat)858G-210(Chemous公司製造)。

塗料以以重力式噴槍(噴嘴口徑為0.5mm)噴塗，噴塗氣壓為0.2MPa。底塗料在220℃熱風乾燥10分鐘，表層塗料在150℃熱風乾燥10分鐘，接著塗料在400℃空氣爐烘烤15分鐘。

經過多次噴塗，能獲得所需要的間隙填料的第二平均厚度。隨後在水中以研磨片，商品名為Scotch-Brite 96S-5M(3M公司製造)，研磨鑽石結晶表面，除去噴塗在鑽石結晶頂部多餘的塗料，露出光亮的結晶面。

所獲得的鑽石不沾表面的金屬黏結層的第一平均厚度，和間隙填料的第二平均厚度，請參見表3。

實施例二和三：

採用市售8吋不鏽鋼烤盤，作為金屬基材，以與實施例一相同的方法，製作鑽石不沾表面。

實施例二採用的合成鑽石型號為HWD92(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目40/45目。

實施例三採用的合成鑽石型號為SDB1100(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目25/30目。

實施例四：

採用市售8吋碳鋼煎鍋，作為金屬基材，對煎鍋的內表面，先以丙酮進行脫脂，接著噴砂粗化表面，然後水洗，最後熱風烘乾。

金屬黏結層的材料，採用CuSnTi的硬焊合金，成份：鈦(9~11wt%)、錫(18~20wt%)、銅(餘量)，顆粒大小為小於300目。

在硬焊合金粉末中，加入水性壓克力樹脂和去離子水溶劑，調製成焊漆，然後以重力式噴槍(噴嘴口徑為0.5mm)，噴塗氣壓為0.25MPa，將焊漆噴塗在碳鋼煎鍋的內表面，接著在80℃熱風乾燥15分鐘。控制焊漆的噴塗厚度，能調整金屬黏結層的第一平均厚度。採用的合成鑽石型號為HFD-D(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目120/140目，鑽石的晶形為六八面體。

先在乾燥的焊漆表面上，刷塗壓敏膠FB49(3M公司製造)，然後灑佈鑽石結晶，通過壓敏膠緻密地黏住一層鑽石。接著將煎鍋放入真空爐中進行高真空硬焊，真空壓力約為0.01Pa，硬焊溫度為920℃，恆溫時間為20分鐘，硬焊完成後，隨爐冷卻。接下來的製作方法，與實施例一相同。

實施例五：

採用的合成鑽石型號為HWD-92(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目45/50目。採用的間隙填料為矽樹脂塗料，為PAOFLON9666-161(寶坤化學公司製造)，成份中含有碳黑和鋁粉顏料。塗料以重力式噴槍(噴嘴口徑為0.5mm)，噴塗氣壓為0.2MPa。噴塗後在150℃熱風乾燥10分鐘，接著在280℃空氣爐烘烤15分鐘。經過多次噴塗，能獲得所需要的間隙填料的第二平均厚度。

實施例六到八：

採用市售8吋碳鋼煎鍋，作為金屬基材，以與實施例四相同的方法，製作鑽石不沾表面。

實施例六採用的合成鑽石型號為HFD-D(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目140/170目。

實施例七採用的合成鑽石型號為HFD-D(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目100/120目。

實施例八採用的合成鑽石型號為PDA999(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目80/90目。

採用的間隙填料為矽樹脂塗料，製作的方法，與實施例五相同。

實施例九：

採用的合成鑽石型號為PDA999(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目170/200目。採用的間隙填料為溶膠-凝膠陶瓷塗料，NC-9168-4711(寶坤化學公司製造)，為一含有矽溶膠(silica sol)的不沾陶瓷塗料。塗料以重力式噴槍(噴嘴口徑為0.5mm)，噴塗氣壓為0.2MPa。噴塗後在150℃熱風乾燥10分鐘，接著在280℃空氣爐烘烤15分鐘。

實施例十：

採用的合成鑽石型號為HFD-D(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目230/270目。採用的間隙填料為溶膠-凝膠陶瓷塗料，製作方法與實施例九相同。

比較例一到三：

採用市售8吋不鏽鋼烤盤，作為金屬基材，以與實施例一相同的方法，製作鑽石不沾表面，不過沒有在鑽石結晶與鑽石結晶之間的縫隙配置間隙填料。

比較例一採用的合成鑽石型號為PDA446(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目170/200目。

比較例二採用的合成鑽石型號為SDB1100(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目35/40目。

比較例三採用的合成鑽石型號為PDA999(Element Six公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目80/90目。

比較例四和五：

採用市售8吋碳鋼煎鍋，作為金屬基材，以與實施例四相同的方法，製作鑽石不沾表面，不過沒有在鑽石結晶與鑽石結晶之間的縫隙配置間隙填料。

比較例四採用的合成鑽石型號為W3.5(悅丰金剛石公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目約6000目。

比較例五採用的合成鑽石型號為HFD-D(黃河旋風公司製造)，鑽石的粒度為美國標準協會(ANSI)，篩目230/270目。

不沾性測試：

用一個電熱加熱板加熱烤盤或煎鍋到150℃，鍋面溫度以接觸式電熱偶測溫儀測量，鍋面沒有使用或噴塗烹飪油，放入雞蛋液約50ml，加熱2分鐘。

不沾性評估根據雞蛋沾黏在鍋面的程度而定，以5分制評分，5分：雞蛋可以完全剝離。4分：雞蛋大部分可以剝離，僅少許殘留，大約1cm²或更少。3分：雞蛋沾黏，大約有3到4cm²殘留。2分：大約有50%雞蛋沾黏。1分：大約有75%或以上雞蛋沾黏。

不沾性測試結果，請參見表3。

表3：本發明實施例與比較例的測試結果

由表3的結果清楚顯示，本發明鑽石不沾表面實施例一到十的不沾性，遠優於比較例一到五，因此本發明鑽石不沾表面，非常適合應用於不沾烹飪器具。

以上依據圖式所示的實施例詳細說明本發明的構造、特徵及作用效果；惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，但本發明不以圖面所示限定實施範圍，因此舉凡與本發明意旨相符的修飾性變化，只要在均等效果的範圍內都應涵屬於本發明專利範圍內。