锅具和烹饪器具的制作方法

本发明涉及电热电器技术领域，具体涉及一种锅具和一种烹饪器具。

背景技术

铝合金、304不锈钢等材质在家用电器产品中应用非常广泛，但这些非磁性或弱导磁性材质的锅具的电磁加热功能不理想。ih内锅的显存工艺大多采用爆炸焊制备的al/430不锈钢的复合板冲压成型，或采用高压力在加热的铝合金底部镶嵌430不锈钢薄板，通过锅具外表的磁性430不锈钢板在高频交变磁场的作用下形成的涡流效应进行感应加热。第一种方案的工艺过程较复杂、成本较高。而第二种方案暂时无法解决锅体高位复底不锈钢板的问题，且其电磁加热功率较小。因此，对现有常用的以非磁性或弱导磁性材质作为锅具基体的锅具进行改进，研发一种具有良好的电磁加热效果、且导磁涂层与锅具基体间具有较强的结合力的锅具，具有重要的实际应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种锅具和一种烹饪器具，本发明的锅具和烹饪器具具有良好的电磁加热效果，且导磁涂层与锅具基体具有较强的结合力。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种锅具，所述锅具包括锅具基体和设置在所述锅具基体的底部区域外表面上的导磁涂层，所述锅具在常温下的电阻值为1.5-2.5ω，和/或所述锅具在常温下的电感为60-75μh。

本发明第二方面提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括本发明所述的锅具。

本发明中，锅具包括锅具基体和设置在所述锅具基体的底部区域外表面上的导磁涂层，通过在非磁性材质或弱导磁性材质的锅具底部通过冷喷涂处理方式喷涂厚度较薄但孔隙率很低的导磁涂层，可顺利实现这些材质的锅具产品具备良好的电磁加热能力，能够有效提高其电磁加热效率，且导磁涂层与锅具基体间具有较强的结合力。为确保含导磁涂层内胆的锅具或炊具或烹饪器具具有良好的电磁加热效果，本发明对锅具本身的电参数如电阻、电感等特征参数进行了有效控制，具体地，本发明的含冷喷涂导磁涂层的锅具锅体的电阻值、电感值满足一定的范围值(现有的锅具在常温下的电阻值不大于1.0ω，常温下的电感不大于58μh)，即本发明的锅具在常温下的电阻值为1.5-2.5ω(优选1.8-2.2ω)，在常温下的电感为60-75μh(优选65-70μh)。也就是说，本发明的锅具具备高电阻值，可以保证其具备良好的电磁加热效果，整体发热量较大，且锅具电磁加热的能效较高；本发明的锅具的电感值可以使得锅具在电磁加热过程中，锅体和整机电磁加热系统具备良好的匹配性，提高其加热过程中电磁加热系统的可靠性。

其中，根据本发明的一种优选的实施方式，通过冷喷涂方式形成一层力学和物理性能优良的导磁涂层，并通过严格控制冷喷涂(加热状态下的高速气流辅助的超音速冷喷涂技术)的工艺参数，降低磁性材料的氧化率(≤1％)、提高导磁涂层内部结构的致密性(孔隙率为0.1-1％，优选为0.1-0.2％)、提高导磁涂层与基体间的结合力，可以在非导磁材质或弱导磁材质的锅具表面制备一层高致密、结合力强、组织较单一的导磁涂层，能够有效实现非磁性材质锅具的导磁性能或提高弱导磁性材质锅具的电磁加热功能，获得较高效的电磁加热效率(当输入功率为1300w时，输出功率可达1200-1280w，功率利用率在92.3％以上，优选为96-98.5％)。此外，当导磁涂层为fe层或铁合金层时，为提高锅具磁性涂层的耐蚀性等，需要在该磁性涂层的表面再制备防锈涂层及树脂类保护涂层。

其中，冷喷涂处理制备的导磁涂层的性能明显优于热喷涂处理制备的导磁涂层，有望部分取代目前的铝合金/复底不锈钢板，和铝合金/不锈钢复合板制备的锅具，显著降低ih加热锅具的制造成本，且还可达到类似的快速高效电磁加热的目的。

本发明中，根据一种优选的实施方式，虽然导磁涂层外表面设置有保护涂层(如硅树脂涂层)作为一种防锈保护层，但硅树脂涂层具有较多的孔隙，容易促使水蒸气等透过该层的孔隙而进入导磁涂层，因此，为了提升导磁涂层的使用寿命，在其外表面依次设置有一层较薄的防锈涂层和相应的阳极氧化层，防锈涂层优选为铝合金防锈涂层，铝合金防锈涂层和相应的阳极氧化层可作为腐蚀介质浸入导磁涂层的阻挡层，能够提升整个涂层的耐蚀性能，且阳极氧化层不仅能进一步提高防锈涂层的耐腐蚀性能，还能提高最外层保护涂层(如树脂涂层)的结合力。此外，本发明中的铝合金防锈涂层中的铝几乎不会被腐蚀，其更不会像铁腐蚀而形成大量颗粒状凸起，严重破坏整个涂层的外观，因而可以有效提升整个涂层锅具的使用寿命。此外，较薄的或合适厚度的铝合金防锈涂层不仅可以保证导磁涂层的电磁感应不被屏蔽，还可以提升整个锅具的电磁加热功率，同时还可以提升涂层的耐腐蚀性能等。因而可以在确保锅具的高功率利用率的前提下，降低导磁涂层的厚度，缩短其喷涂时间，提高整个锅具的生产效率，降低锅具的制备成本。

具体地，根据本发明的一种优选的实施方式，本发明中采用冷喷涂技术，在非磁性材质(如铝合金)或弱磁性材质(304不锈钢)或304不锈钢/铝合金复合板材制备的锅具外表面一定区域内制备一层导磁涂层，通过交变磁场实现锅具良好的电磁加热效果。其中，优选以铁磁性的fe、fe-si、fe-al-si、fe-mn、fe-c、fe-ni等细微粉末中的一种或多种制备而成。通过控制冷喷涂的工艺参数，制备孔隙率低而组织致密均匀的导磁涂层，可以实现非磁性或弱磁性锅具良好的电磁加热效率。为了提高锅具导磁涂层的防锈性能和耐腐蚀性能，在导磁涂层的外表面采用等离子喷涂方式制备一层较薄的铝合金防锈涂层。因铝的电极电位相对铁较低，其会优先发生腐蚀溶解，达到保护导磁涂层不易生锈的目的。通过控制导磁涂层和防锈涂层二者的厚度关系，可以保证在喷涂较薄的导磁涂层时，保证锅具具备较大的电磁加热功率和良好的耐腐蚀性能，并有效降低整个涂层的制备成本。进一步对防锈涂层进行阳极氧化处理形成相应的阳极氧化层，能够进一步提高整个涂层的耐腐蚀性能，提高涂层之间的结合力，在阳极氧化层的外表面设置的保护涂层(如硅树脂涂层)能起到装饰、更进一步提高防锈、耐腐蚀效果的作用。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的锅具的结构示意图。

图2是本发明的另一种实施方式的锅具的结构示意图。

图3是本发明的另一种实施方式的锅具的结构示意图。

附图标记说明

1为锅具基体，2为导磁涂层，3为防锈涂层，4为阳极氧化层，5为保护涂层。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

第一方面，如图1所示，本发明提供了一种锅具，所述锅具包括锅具基体1和设置在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2，所述锅具在常温下的电阻值为1.5-2.5ω，和/或所述锅具在常温下的电感为60-75μh。

优选情况下，所述锅具在常温下的电阻值为1.8-2.2ω，和/或所述锅具在常温下的电感为65-70μh。其中，常温可以为15-35℃。

优选情况下，本发明的锅具在锅具基体1和导磁涂层2之间不设置打底层。

本发明中，优选情况下，所述底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述锅具基体1的高度的比值为1：1-10，进一步优选为1：2-4。本领域技术人员应该理解的是，所述至少部分侧壁的高度是指该部分侧壁的顶端与锅具基体底面之间的垂直距离，所述锅具基体1的高度是指锅具的锅沿与锅具基体底面之间的垂直距离。

本发明中，优选情况下，所述锅具基体1为非磁性材质基体或弱磁性材质基体，进一步优选为铝合金基体、304不锈钢基体或者铝合金/304不锈钢复合基体。

优选情况下，锅具基体1的厚度为1-6mm，进一步优选为2-4mm。

本发明中，优选情况下，所述导磁涂层2为fe层、ni层、co层、铁合金层、镍合金层或钴合金层。也即，磁性粉末为fe、ni、co、430不锈钢、铁合金fe-x、镍合金ni-y和钴合金co-z中的至少一种，其中，x可以为si、al、mn、c、co和ni中的至少一种，y可以为si、al、mn、c、co和fe中的至少一种，z可以为si、al、mn、c、fe和ni中的至少一种。优选地，铁合金fe-x中，铁的含量为95重量％以上；镍合金ni-y中，镍的含量为95重量％以上；钴合金co-z中，钴的含量为95重量％以上。本领域技术人员应该理解的是，fe-x为fe与si、al、mn、c、co和ni中的至少一种形成的合金，如铁磁性的fe、fe-si、fe-al-si、fe-mn、fe-c、fe-ni等，其均可通过商购获得。

优选情况下，导磁涂层2的厚度为0.1-1mm，进一步优选为0.25-0.5mm。

优选情况下，导磁涂层2的孔隙的孔隙率为0.1-1％，进一步优选为0.1-0.2％。

本发明中，所述导磁涂层2通过冷喷涂处理的方式制备得到。优选地，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为300-1000℃，进一步优选为500-800℃；喷涂压力为1-5mpa，进一步优选为2-4mpa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；磁性粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。其中，粉末的粒径是指各粉末颗粒的大小(如直径或边长)，该数值范围为粒径分布数值。

本发明中，如图2所示，优选情况下，所述锅具包括锅具基体1和依次设置在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2、防锈涂层3和保护涂层5。

优选情况下，防锈涂层3为铝合金层或者镍合金层。

优选情况下，防锈涂层3的厚度为10-100μm，进一步优选为20-40μm。

优选情况下，防锈涂层3的孔隙的孔隙率为3-12％。

本发明中，优选情况下，保护涂层5为硅树脂涂层、氟树脂涂层和环氧树脂涂层中的至少一种。

优选地，所述保护涂层5的厚度为10-100μm，进一步优选为20-50μm。

本发明中，如图3所示，优选情况下，所述锅具包括锅具基体1和依次设置在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2、防锈涂层3、阳极氧化层4和保护涂层5，其中，所述导磁涂层2为fe层或铁合金层，所述防锈涂层3为铝合金层，所述阳极氧化层4为将所述铝合金层进行阳极氧化处理得到的氧化膜层。

优选地，所述阳极氧化层4的厚度为1-10μm，进一步优选为2-8μm。

其中，本发明的锅具的制备方法包括：

(1)将锅具基体进行预处理；

(2)采用冷喷涂处理在锅具基体的底部区域外表面上形成导磁涂层。

其中，步骤(1)中，对锅具基体的表面进行除油和脱脂等处理，以保持其表面的清洁性。具体的除油和脱脂处理的方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

其中，步骤(2)中，优选情况下，所述冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为氮气、氦气、氩气和空气中的至少一种；喷涂距离为10-50mm，进一步优选为20-40mm；喷涂气流温度为300-1000℃，进一步优选为500-800℃；喷涂压力为1-5mpa，进一步优选为2-4mpa；喷涂角度为80-90°，进一步优选为85-90°；送粉速率为8-15kg/h，进一步优选为10-12kg/h；磁性粉末的粒径为10-50μm，进一步优选为20-40μm。其中磁性粉末的种类可参见前述相应描述，在此不再重复赘述。

其中，该方法还包括：采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成防锈涂层。

优选地，所述等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为400-600a，喷涂电压为50-120v，喷涂距离为100-200mm，空气压力为0.2-0.6mpa。

其中，该方法还包括：在形成防锈涂层之后将所述防锈涂层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层。其中，阳极氧化处理(如阳极氧化铝层制备)的条件可以包括：溶液为180g/lh2so4，电流密度为1-6a/dm²，氧化时间为5-30min。

其中，该方法还包括：在阳极氧化层的外表面喷涂树脂类保护涂层，形成保涂层。其中，喷涂树脂的条件可以包括：涂料使用前需充分搅拌，并用150-200目滤网过滤，喷枪口径为1.5-2mm，喷涂压力为0.2-0.3mpa，喷涂距离为20-30cm，实体温度为120-180℃，保持时间为15-30min，然后进行烘烤。本领域技术人员可以选择合适的处理条件制备特定参数的保护涂层，具体的选择为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

第二方面，本发明提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括上述的锅具。

优选地，所述烹饪器具为电饭煲、电压力锅、炒锅、煎锅、空气炸锅、煎烤机或面包机。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可商购获得，所用的各方法均为本领域的常用方法。

磁性粉末为fe-si粉末，其中铁的含量为96重量％。

根据中华人民共和国机械行业标准jb/t7509-94测定涂层孔隙率。

根据gb8642-88测定导磁涂层和锅具基体间的结合力。

实施例1

(1)对铝合金材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将内锅基体预热至120℃，采用冷喷涂处理在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述锅具基体的高度的比值为1：3；冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为n2，喷涂距离为30mm，喷涂气流温度为700℃，喷涂压力为4mpa，喷涂角度为89°±1°，送粉速率为11kg/h，喷涂厚度为250μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.16％；

(3)采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成铝合金涂层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为500a，喷涂电压为100v，喷涂距离为150mm，空气压力为0.4mpa，铝合金涂层的厚度为30μm，孔隙率为5％。

(4)对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为5a/dm²，氧化时间为10分钟，形成的阳极氧化层的厚度为6μm；

(5)在步骤(4)得到的阳极氧化层的表面喷涂厚度为25μm的氟树脂不粘涂层。

如图3所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为3mm)和依次形成在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2、防锈涂层3、阳极氧化层4和保护涂层5，其中，所述导磁涂层2为铁合金层，所述防锈涂层3为铝合金层，所述阳极氧化层4为将所述铝合金层进行阳极氧化处理得到的氧化膜层，所述保护涂层5为氟树脂不粘涂层。

经测定，导磁涂层2和锅具基体1间的结合力为41mpa，所得锅具在常温下的电阻值为2.2ω，在常温下的电感为70μh。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300w时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1250-1280w，即功率利用率为96.2-98.5％。测试完毕后，将同批次的该锅具分别置于5重量％的醋酸溶液、0.5重量％的氢氧化钠溶液和5重量％的氯化钠溶液中，放置30天，取出称重并观察，重量均并未发生变化，且涂层表面均未出现任何锈斑、凸起、白化、起泡等现象。

实施例2

(1)对304不锈钢材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将内锅基体预热至100℃，采用冷喷涂处理在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述锅具基体的高度的比值为1：2；冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为n2，喷涂距离为20mm，喷涂气流温度为500℃，喷涂压力为3mpa，喷涂角度为86°±1°，送粉速率为10kg/h，喷涂厚度为350μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.11％；

(3)采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成铝合金涂层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为400a，喷涂电压为80v，喷涂距离为120mm，空气压力为0.6mpa；铝合金涂层的厚度为22μm，孔隙率为4.5％。

(4)对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为6a/dm²，氧化时间为20分钟，形成的阳极氧化层的厚度为8μm；

(5)在步骤(4)得到的阳极氧化层表面喷涂厚度为35μm的硅树脂不粘涂层。

如图3所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为4mm)和依次形成在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2、防锈涂层3、阳极氧化层4和保护涂层5，其中，所述导磁涂层2为铁合金层，所述防锈涂层3为铝合金层，所述阳极氧化层4为将所述铝合金层进行阳极氧化处理得到的氧化膜层，所述保护涂层5为硅树脂不粘涂层。

经测定，导磁涂层2和锅具基体1间的结合力为39mpa，所得锅具在常温下的电阻值为1.8ω，在常温下的电感为65μh。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300w时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1220-1260w，即功率利用率为93.8-97％。测试完毕后，将同批次的该锅具分别置于5重量％的醋酸溶液、0.5重量％的氢氧化钠溶液和5重量％的氯化钠溶液中，放置30天，取出称重并观察，重量均并未发生变化，且涂层表面均未出现任何锈斑、凸起、白化、起泡等现象。

实施例3

(1)对304不锈钢材质的内锅基体表面进行除油和脱脂处理；

(2)将内锅基体预热至130℃，采用冷喷涂处理在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，底部区域包括底面和至少部分侧壁，所述至少部分侧壁的高度与所述锅具基体的高度的比值为1：4；冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为n2，喷涂距离为40mm，喷涂气流温度为800℃，喷涂压力为2mpa，喷涂角度为87°±1°，送粉速率为12kg/h，喷涂厚度为500μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.18％；

(3)采用等离子喷涂处理在导磁涂层的外表面形成铝合金涂层，其中，等离子喷涂处理的条件包括：喷涂电流为600a，喷涂电压为120v，喷涂距离为150mm，空气压力为0.3mpa；铝合金涂层的厚度为40μm，孔隙率为6.5％。

(4)对铝合金层进行阳极氧化处理，以形成阳极氧化层，其中，阳极氧化处理的条件包括：在硫酸溶液存在下，控制氧化电流密度为3a/dm²，氧化时间为8分钟，形成的阳极氧化层的厚度为4μm；

(5)在步骤(4)得到的阳极氧化层表面喷涂厚度为35μm的环氧树脂涂层。

如图3所示，本实施例制备得到的锅具包括锅具基体1(厚度为3mm)和依次形成在所述锅具基体1的底部区域外表面上的导磁涂层2、防锈涂层3、阳极氧化层4和保护涂层5，其中，所述导磁涂层2为铁合金层，所述防锈涂层3为铝合金层，所述阳极氧化层4为将所述铝合金层进行阳极氧化处理得到的氧化膜层，所述保护涂层5为环氧树脂涂层。

经测定，导磁涂层2和锅具基体1间的结合力为40mpa，所得锅具在常温下的电阻值为2.0ω，在常温下的电感为68μh。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300w时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1240-1270w，即功率利用率为95.4-97.7％。测试完毕后，将同批次的该锅具分别置于5重量％的醋酸溶液、0.5重量％的氢氧化钠溶液和5重量％的氯化钠溶液中，放置30天，取出称重并观察，重量均并未发生变化，且涂层表面均未出现任何锈斑、凸起、白化、起泡等现象。

实施例4

按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，冷喷涂处理的条件包括：喷涂气体为n2，喷涂距离为15mm，喷涂气流温度为400℃，喷涂压力为1.5mpa，喷涂角度为81°±1°，送粉速率为8kg/h，喷涂厚度为250μm，磁性粉末的粒径为20-40μm；经测定，形成的导磁涂层的孔隙率为0.48％。

经测定，导磁涂层2和锅具基体1间的结合力为35mpa，所得锅具在常温下的电阻值为1.5ω，在常温下的电感为61μh。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300w时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为1180-1210w，即功率利用率为90.8-93.1％。测试完毕后，将同批次的该锅具分别置于5重量％的醋酸溶液、0.5重量％的氢氧化钠溶液和5重量％的氯化钠溶液中，放置30天，取出称重并观察，重量均并未发生变化，且涂层表面均未出现任何锈斑、凸起、白化、起泡等现象。

对比例1

按照实施例1的方法，不同的是，步骤(2)中，采用电弧喷涂处理的方式在内锅基体的底部区域外表面上喷涂形成导磁涂层，其中，电弧喷涂处理的条件包括：喷涂电压为34v，喷涂电流为180a，喷涂距离为200mm，空气压力为0.6mpa，喷涂厚度为400μm，形成的导磁涂层的孔隙率为10％。

经测定，导磁涂层和锅具基体间的结合力为22mpa，所得锅具在常温下的电阻值为0.8ω，在常温下的电感为54μh。将该锅具作为电压力锅的内胆进行加热测试，电压力锅的输入功率为1300w时，测得电压力锅内胆的实际输出功率为620-800w，即功率利用率为47.7-61.5％。

本发明的锅具在常温下的电阻值为1.5-2.5ω(优选1.8-2.2ω)，在常温下的电感为60-75μh(优选65-70μh)，而现有的锅具在常温下的电阻值不大于1.0ω，常温下的电感不大于58μh。即本发明的锅具具备高电阻值，可以保证其具备良好的电磁加热效果，整体发热量较大，且锅具电磁加热的能效较高；所述锅具的电感值可以使得锅具在电磁加热过程中，锅体和整机电磁加热系统具备良好的匹配性，提高其加热过程中电磁加热系统的可靠性。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。