专利名称：厨房用碳钢－铝被覆材料以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及厨房用碳钢-铝被覆材料，进一步详细地说，涉及一种在碳钢、该碳钢的一面上形成涂布了特定厚度的铝的碳钢涂层，在前述涂层的上部被覆接合铝而形成层合的铝层，与现有的不锈钢-铝被覆材料具有同样的接合强度和诱导加热性、且成型性格外地提高，可适用于家电制品、汽车部件、原子力以及石油用压力容器等各种产业领域，特别适合于厨房用调理容器的碳钢-铝被覆材料。
背景技术：
一般地，所谓的被覆材料是金属学上结合2种以上的金属材料的表面，一体化层合型的复合材料，通过将这样的被覆材料作为材料适当组合使用，由于使原材料的性能极大化，可以节约高价格的原材料，所以经济上具有较大的优点，因此原材料的组合逐渐地多样化，使用领域也扩大化了。
这样的被覆制品中，作为利用不锈钢或碳钢铝被覆材料的领域，可举出包括厨房用品的家电制品、汽车部件、原子力以及石油化学用压力容器等，其中，最大的需要是家电制品。
被覆材料中，为了适宜组合不锈钢与铝的优点进行使用，对不锈钢-铝被覆材料进行了考察，被覆这些材料的制品由于具有铝的低比重和高热传导度、不锈钢的优异的耐腐蚀性以及加工性等优点，所以可以适用在一般的家庭用调理容器、电子调理用器具、建筑材料、用于设备用的热交换器用材料、汽车、车辆、船舶等。
不锈钢-铝被覆材料具有这样的多种用途，在各个领域替代现有的原材料的可能性非常的大。现在，该被覆材料的用途已具体地可见，最多利用的领域是厨房器具，不锈钢耐腐蚀性、加工性好，但是导热度非常差，所以事实上热传导优异的不锈钢-铝被覆材料正逐渐替代大多数的加热用厨房器具。
近年来，作为热源不使用气体，利用危险性小、环境亲和的诱导加热(Induction Heating)装置逐渐增加，而且作为合适的原材料，正在使用导热均一且迅速的不锈钢-铝或者不锈钢-铝-不锈钢被覆材料，但是为了利用诱导加热方式加热原材料必须要有磁性，因此，二重板的场合，外部使用铁素体系不锈钢，与食物接触的内部使用对铝涂布树脂的涂层，三重板的场合，外部由铁素体系不锈钢，中部由铝，内部由奥氏体系不锈钢构成。
铁素体系不锈钢的场合，在成型时产生顽固的表面缺陷-起脊(ridging，roping)，为了除去该缺陷，必须要通过追加研磨数十微米等的工序，花费较多的成本，延伸为30％左右这样的低，所以被覆或成形条件如果几乎不完璧的话，在成型时容易引起破损。
发明内容
因此本发明人为了改善前述那样的现有的被覆材料在成型时起脊这样的成型缺陷、破损、以及诱导加热性等问题，进行努力研究的结果，发现了在碳钢上形成涂覆铝的碳钢涂覆层、在上述涂覆的碳钢层的上部被覆接合铝而形成层合的铝层的碳钢-铝被覆材料与现有的被覆材料相比保持了诱导加热性和接合强度，且成型性格外地提高，进而完成的本发明。
因此本发明的目的是提供诱导加热性、接合强度优异，特别是成型性显著提高的新构造的碳钢-铝被覆材料。
本发明涉及一种厨房用碳钢-铝被覆材料，其特征在于，在碳钢、前述碳钢的一个面上形成涂覆了厚度5-120μm，优选10-80μm的铝的碳钢涂层，在前述碳钢涂层的上部被覆接合铝形成层合的铝层。
根据本发明，在一个表面涂覆了的碳钢上接合铝而形成的碳钢-被覆材料保持与现有被覆材料同样的接合强度和诱导加热性，且格外地提高了成型性，所以节约了在表面所花费的费用等的原价，由此可适用于家电制品、汽车部件、原子力以及石油用压力容器等各种产业领域，可以特别适合于厨房用调理容器。
附图的简单说明
图1是表示将现有的铝/不锈钢被覆材料(比较例2)的构造图示化的图((a)不锈钢304，(b)不锈钢430)。
图2是表示将本发明的铝/碳钢被覆材料(实施例1)的构造图示化的图。
图3是表示将本发明的铝/碳钢被覆材料的一面用氧化物涂布处理的构造图示化的图。
图4是表示在碳钢的两面熔融涂布Al-8Si合金(16μm厚)的碳钢的构造的照片。
图5是表示在两面涂布Al-8Si合金的碳钢上被覆接合铝的构造的照片。
图6是表示将现有的铝-不锈钢被覆材料(a)与本发明的碳钢-铝被覆材料(b)深冲加工后从外侧观察的照片。
图7是表示本发明的与铝不接合的碳钢的涂布表面用氧化物涂布的构造的照片。
具体实施例方式
以下，对本发明进行详细的说明。
本发明的被覆材料是在碳钢的一个面上形成薄薄地涂覆铝的碳钢涂层，在前述碳钢涂层的上部形成被覆结合铝进而层合铝层的构造的碳钢-铝被覆材料，具有与现有使用不锈钢的场合同样的接合强度、诱导加热性(IH)，且特别提高成型性，有效地节减表面处理所花费的成本，所以在经济方面有效地被利用。
以下，进一步具体地说明本发明的碳钢-铝涂覆材料。
本发明涉及用于改善了作为现有的被覆材料多用的不锈钢由于不引起相变态而成为起脊的原因的柱状晶原样地形成在表面的问题，使用一种通过奥氏体与铁素体引起相变态使柱状晶消减的碳钢的碳钢-铝涂覆材料。但是前述碳钢存在与铝结合不容易的问题，所以使用在碳钢的接合面预先进行铝涂布处理的涂覆的碳钢。
前述碳钢在本领域中是通常使用的材料，没有特别的限制，考虑提高诱导加热型(IH)和热传导重等，优选将碳钢的厚度限定在0.2-1.2mm范围，前述厚度不0.2mm的场合，诱导加热性效果小，超过1.2mm的场合发生热传导变慢、变重的问题。
另外，用于前述的碳钢的表面涂布使用的铝没有特别的限定，可以使用单一铝金属或者添加了Si的Al-Si合金等那样的铝合金，本发明中具体选择使用Al-8Si进行涂布。
在前述的碳钢表面薄薄涂布的涂层在碳钢上被覆接合铝或者铝合金时，通过碳钢氧化，防止了结合困难的现象，容易地接合，在碳钢的流通或保管时为了防止氧化预先在碳钢的表面用铝薄薄涂布，希望形成5-120μm，优选10-80μm左右的厚度。前述涂层的厚度不足10μm时难于制造，厚度超过80μm时涂层容易剥离，产生诱导加热性恶化的问题。前述涂层的形成方法使用本领域公知的方法，例如，可以使用浸渍涂布、喷涂、溶射涂布等种种表面涂布方法，本发明使用的将铝或铝合金溶解的热水中浸渍碳钢的方法是最容易且经济的方法。另外，在特定范围的厚度薄薄涂布的碳钢作为制品市售，本发明中使用浦港钢管(Korea)的Alcosta。
本发明中，形成在前述碳钢涂层的上部结合铝、层合铝层的被覆材料。作为接合所用的铝，与前述涂布所用的铝同样，可以使用单一铝金属或者铝合金，作为其具体的例子，也可以使用AA1050(纯铝)、AA3003(含有0.8％Mn的Al-Mn合金)等。被接合的铝的厚度与前述涂层形成时所用的铝的厚度大不相同，一般根据涂覆材料的订购者的要求而异，大概使用1.0-5mm左右的范围，接合方法使用本领域公知的被覆接合。这样的被覆接合一般在250-400℃下进行压延过程。
此外，本发明中，不形成前述碳钢的接合的另一个面暴露碳钢容易引起腐蚀，因此为了防止腐蚀，在前述碳钢的另一面上可以涂布本领域中用于改善耐腐蚀性和耐磨耗性以及外观等的金属、金属合金或金属氧化物等。对于前述金属、金属的合金或金属氧化物没有特别的限定，例如也可以使用不锈钢、Al2O3、以及Al2O3-TiO2等。此外也可以使用聚四氟乙烯。
如前述，本发明形成的碳钢-铝被覆材料由于不发生现有的被覆材料的不锈钢因不引起相变态而产生的起脊(ridging)，因此不仅成型性优异，而且进一步提高碳钢的涂层与铝的结合力，可以广泛地利用在各种产业领域，特别是厨房用原材料中的炊事器具的内部材料。
(实施例)以下，通过下述的实施例进一步详细说明本发明。但是这些实施例是为了示例本发明的实施例，并不限制本发明的范围。
在厚度0.4mm的碳钢的一面上熔融涂布约16μm的Al-8Si合金。在前述涂布的碳钢的表面层合作为铝合金的AA1050(纯Al)后，在320℃下压延制造最终厚度3.0mm的Al涂层/碳钢/Al涂层/AA1050合金被覆板材。将前述制造的被覆材料在320℃下烧钝15分钟。
与前述实施例1同样进行，保持总厚度3.0mm的同时，改变碳钢的厚度为0.29mm、0.52mm以及0.63mm，制造被覆板材。
图6表示前述厚度为0.29mm的碳钢被覆接合后的组织照片。
在厚度为0.5mm的铁素体类不锈钢sus430J1上层合厚度为3.5mm的铝合金AA1050(纯铝)后，在300℃下压延，制造最终厚度为3.0mm的被覆板材。将前述制造的被覆板材在320℃下烧钝15分钟。
与前述实施例1同样进行，但是在一个面上不进行Al-8Si合金的涂布，在碳钢上层合铝合金AA1050(纯铝)后，制造被覆板材。但是，在320℃的加热中碳钢过分氧化，没进行接合。
将前述实施例1-4以及比较例1-2制造的被覆板材冲切成直径350mm后，在深冲加工成31尺寸的炊事器具形状，比较其表面的外观。
使用比较例1制造的炊事器具的表面如图7所示，产生很大的起脊(ridging)，但使用实施例1制造的炊事器具的表面如图8所知，完全没有产生起脊。这是因为在制造被覆板材时，铁素体系不锈钢sus430J1没有产生相变态，成为起脊(ridging)的原因的柱状晶仍然原样残留着，但是碳钢的场合，存在奥氏体与铁素体的相变态，因为柱状晶没有消减，所以不产生起脊。
另外，排除前述两面涂层的比较例2被覆板材在320℃的加热中碳钢过度氧化，没有接合，所以不能形成炊事器具形状。
测定前述实施例1-4以及比较例1-2中制造的被覆板材的接合强度、诱导加热特性，如表1所示。
1.接合强度通过T型试验拉伸，边剥离边测定接合强度。
2. 诱导加热性成形为炊事器具后，加入17℃的水1500ml，用2kw的诱导加热调理器测定到达100℃时所用的时间。
如前述表1所示，可知本发明的实施例的碳钢-铝被覆的接合强度和诱导加热性与现有的不锈钢-铝同样，或者显示了现有技术以上的效果。前述接合强度的场合，比实际使用的一般的规格值60N/5mm大得多，诱导加热性根据厚度有若干的差异，与现有的被覆材料相比显示较优异的效果。
权利要求
1.一种厨房用碳钢-铝被覆材料，其特征在于，在碳钢、前述碳钢的一个面上形成涂覆了厚度5-120μm、优选10-80μm的铝的碳钢涂层，在前述碳钢涂覆层的上部被覆接合铝形成层合的铝层。
2.权利要求1所述的厨房用碳钢-铝被覆材料，其特征在于，在没有层合前述铝的碳钢的另一面上形成铝层。
3.权利要求1或2所述的厨房用碳钢-铝被覆材料，其特征在于，前述铝为单一铝金属或者铝合金。
4.权利要求1所述的厨房用碳钢-铝被覆材料，其特征在于，前述碳钢的厚度为在0.2-1.2mm。
全文摘要
本发明提供一种诱导加热性、接合强度优异，特别是成型性格外提高的新构造的碳钢－铝被覆材料。进一步详细地说，本发明涉及一种在碳钢、该碳钢的一面上形成涂布了特定厚度的铝的碳钢涂层，在前述涂层的上部被覆接合铝而形成层合的铝层，与现有的不锈钢－铝被覆材料具有同样的接合强度和诱导加热性、且成型性格外地提高，可适用于家电制品、汽车部件、原子力以及石油用压力容器等各种产业领域，特别适合于厨房用调理容器的碳钢－铝被覆材料。
文档编号C23C30/00GK1683591SQ200410081809
公开日2005年10月19日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年4月16日
发明者池光求, 韩濬铉, 洪有杓 申请人:韩国科学技术研究院