包含二氧化钛和氮化钛的钛锅及其制备方法与流程

本发明有关于一种包含二氧化钛和氮化钛的钛锅及其制备方法，不仅提升了产品层次和质量，赋予钛锅具特别的花纹特色及价值，同时可以提升钛锅导热性好，传热均匀，重量轻，并解决烹制菜品时易出现粘锅、焦糊等问题。

【先前技术】

目前市售锅具中，主要是铁锅、不锈钢锅、铝合金锅，此三种锅各具有优缺点，其中铁锅中的铁锈，即铁锅中的铁原子与空气中的氧原子发生化学反应而生成的氧化铁，对人类肝脏的损害最大；而不锈钢制成的器皿美观耐用，但不锈钢锅是由铁铬合金渗入镍、钛、镉、锰等微量金属元素制成，这些微量金属元素有些对人体有害，不锈钢锅容易出现铬、镍超标，而盐、酱油、菜汤等酸碱性食物都可以将这些有害的元素可能会溶解出来，人体多次摄入有害的元素同样会在体内慢慢累积，当达到某一限度时，就会危害人体健康；而用铝锅炒菜，认为铝传热好，既省燃料又省时间，但长期使用铝制品作炊具可使铝摄入过量，对健康不利，虽然铝锅以其漂亮的外表吸引了不少人的目光，但是铝的性质活泼，极易与其他物质发生化学反应，它们最怕酸、碱、盐，可是炒菜做饭时又必须和这些佐料打交道，长期过量摄入铝可导致早衰，甚至会引起老年性痴呆。且随着人民生活水平的提高，对绿色安全炊具的要求越高，在常用金属材料中，钛材料是唯一对人体安全无毒害且可工业化推广的金属。

钛金属在1791年被克拉普罗斯(klaproth)发现，在地球的含量仅次于铝、铁、镁的金属物质，其之所以命名为"钛"，是以希腊神(titan，泰坦)为名，钛金属及其合金有很多的特性，其中钛合金于1957年开始被广泛的运用在太空及航空科技上，作为制造航天飞机、卫星、飞机等的材料，到了1963年钛合金甚至被用于制造潜水艇的外壳，现在现代科技已经到离不开钛金属的地步了。由于钛合金的特性很类似铝合金与碳纤维的综合，它可以有类似碳纤维的弹性，也可以享有铝合金般的轻巧与刚性，因此钛合金在日常生活上的运用非常的广泛。

分析钛合金的特性点和优点：1.熔点高：钛的纯金属的熔点大约为1670℃(3035°f)，因此钛合金的熔点也比钢铁及金属的熔点来得高，这使的钛合金产品不会因为受到高温而有烧毁的危险，因此钛锅可以接受日积月累的高温烹调，不怕空烧，增加锅具的使用寿命；2.质料轻：钛的密度比较小，大约介于铝与铁之间，是属于轻金属，其密度大约只有钢铁的一半左右，所以钛锅比一般钢铁锅具大约可以减轻40％～50％左右的重量，因此钛锅重量较轻，使用较为省力；3.抗腐性：钛在常温下十分稳定，不怕强酸与强碱的腐蚀，耐腐蚀的性能是所有金属中最好的，即使是高温、高浓度之强酸与强碱，它也都完全毫不在乎，因钛锅不惧怕任何酸碱性的物质，适合高温烹调时的各式酸碱度调味品；4.高相对强度：钛及钛合金的韧性特别好，它的相对强度(抗张力/密度)大约10500公斤/平方公分，高出其他金属很多，其硬度甚至可以和钢铁匹敌，所以它们的机械强度明显地优于其他的合金材料，相较之下，钛及钛合金是最理想的高强度材料，因此钛锅可以使用钢铁锅铲、铁刷用力刷洗；5.耐撞击性：由于钛及钛合金具有高强度，因此钛合金具有坚硬耐撞之特性，甚至在低温下，钛及钛合金也不会像钢铁一样，在低温时会突然产生破碎之现象，因此钛锅强度高，且延展性好，不易因掉落而摔破；6.抗疲乏：钛及钛金属具有优良的耐久特性，不易产生金属疲乏的现象，钛合金的抗疲乏性约为钢铁的两倍，即使是薄片形状的钛合金也是这样；7.抗热性高：钛和钛合金具有极大的热稳定性，纯钛的热扩张变形率很低，约为钢铁的75％，无论是在高温或低温之下，钛合金依然能够保持原貌，因此钛合金被运用来做为航天飞机的外壳，因为航天飞机在飞行时有时要到-100℃以下的温度，有时又要遇到500℃以下的高温，因此只有钛才能承受这种温差剧变的考验；8.其他特性：钛合金除了上述的特性之外，它还具有高拉张强度，尤其纯钛合金之拉张度更超过390％。另外它也延续金属的特性，具有高散热性，这些特性都是钛合金被广泛运用于日常生活用品当中的原因。

但钛金属及钛合金在使用仍有一些主要的限制于高温与其它材料的化学反应性差，此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至常常造成模具的损坏，增加成品良率降低，这使的钛合金的价格变的十分昂贵，用于制造锅具的产品价格仍然偏高，多属于高价位的产品。此外目前钛锅在使用上尚有下列的缺点：如钛锅的锅面易脏，手纹容易残留于锅面；钛锅强度很高容易变形，当受热后锅盖无法密合；钛锅因为传热很差所以容易起油烟；钛锅沾锅情形严重等问题。

因此钛锅的导热不均，容易出现锅巴、焦糊的情况，在烹调食物时需要不断调整火候，降低了做菜效率和使用不便之处，因此希望开发出质轻、不粘糊的钛锅外，由于钛合金的工艺性能差，切削加工困难，生产工艺复杂，产品粗糙，观感差，更使锅具失去使用安全性，亦无法使用锅盖来烹煮，因此急需解决钛锅的导热不均、切削加工技术和实现高层次的艺术化处理的问题，以提升钛锅的安全性、方便性和美观。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种包含二氧化钛和氮化钛的钛锅及其制备方法，此钛锅锅面可用金属铲，磨伤还能修复、手纹不残留好清洗、不易变形可使用锅盖的设计、且锅体表层经纳米细化后，可作轻松烹调，不易沾锅。

包含二氧化钛和氮化钛的钛锅的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：以钛和铝复合压模制成胚材板；

步骤2：将所述胚材板进高温炉在450℃以内温度加热，待所述胚材板强制形成二氧化钛皮膜后，回火再加工制作出锅体，所述锅体内表层包含所述二氧化钛皮膜；

步骤3：将该内表层包含二氧化钛的锅体进行压边处理；以及

步骤4：以200℃～850℃的光束处理在所述锅体内表层的表面，形成氮化钛纹路。

所述钛锅的制备方法包括：

步骤1：以钛和铝复合压模制成胚材板；

步骤2：将所述胚材板进高温炉在450℃以内温度加热30分钟，待该胚材板强制形成二氧化钛皮膜后，回火再加工制作出锅体，该锅体内表层包含该二氧化钛皮膜；

步骤3：将该内表层包含二氧化钛膜的锅体进行压边处理，以防止锅体变形，且设计特殊的凹槽设计可使钛锅的锅体使用锅盖来烹煮时不易变形；

步骤4：以200℃～850℃的光束处理所述锅体内表层的表面，形成氮化钛纹路，使钛锅外观上做特殊设计外，亦提升钛锅导热性好，传热均匀，重量轻，和解决了烹制菜品时易出现粘锅、焦糊等问题。

较佳地，所述胚材板为以0.1～0.9厘米的钛和2～4厘米的铝复合压模成型。

较佳地，所述胚材板为0.5厘米的钛和2厘米的铝复合压模成型。

较佳地，所述光束为可见光。

在一实施方案中，于该锅体内表层的该氮化钛纹路表面积比例小于该二氧化钛皮膜表面积，其纹路可为辐射状、专用商标图或专用商标文字，有助于导热均匀和美观花纹设计。

由前述的制备方法，本发明提供一种钛锅，包含锅体，该锅体内表层包含二氧化钛皮膜以及氮化钛纹路。较佳地，该锅体边缘具有凹槽压边，且该锅体内表层所述的氮化钛纹路表面积比例小于所述二氧化钛皮膜表面积，其纹路可为辐射状、专用商标图或专用商标文字。

【附图说明】

图1为本发明钛锅的制备流程图。

图2a与2b为本发明钛锅的凹槽压边示意图。

图3为本发明钛锅的立体图。

附图标记：

s102～s108本发明钛锅的制备步骤

200、300锅体

202压边凹槽

310二氧化钛皮膜

320氮化钛纹路

【实施方式】

如图1所示，图1揭示了本发明一种包含二氧化钛和氮化钛钛锅的制备方法，其包含：

步骤1：以钛和铝复合压模制成胚材板s102。

在一实施例中，本发明锅体的胚材板为0.1～0.9厘米的钛和2～4厘米的铝复合压模成型。较佳地，该锅体的最佳胚材板为0.5厘米的钛和2厘米的铝复合压模成型。

步骤2：将该胚材板进高温炉，在温度低于450℃的条件下加热30分钟，待该胚材板强制形成二氧化钛皮膜s104a后，回火，再加工制作出锅体，该锅体的内表层包含二氧化钛皮膜s104b。

二氧化钛的安全性高，依据文献，欧洲食品安全局(efsa)在1969年批准了食品级二氧化钛，被称为e-171，着色食品添加剂，二氧化钛通常用作牙膏或食品中的白色颜料，以提高产品的亮度，另在2016年，efsa对食品添加剂e-171的安全性进行了重新评估，得出结论认为e-171没有证据表明引起基因毒性，也没有致癌性，e-171中最低的未观察到的不良反应水平(noael)为2250mg/kg.day，且钛锅使用期间愈久，二氧化钛膜厚会愈厚，耐磨硬度越用越硬，能于烹饪过程中持续吸收氧，减缓食材氧化，是一般金属所望尘莫及的，也就是说钛金属的二氧化钛皮层能随着时间而增加，功能更强。

步骤3：将所述内表层包含二氧化钛的锅体进行压边处理s106。

如图2a、2b，在一实施例中，钛铝复合材质锅体200可压边设计，且此设计为有加凹槽202的压边，使锅体200的结构更加坚固不易变形，且为可承受锅盖的设计。

步骤4：以200℃～850℃的光束处理该锅体内表层的表面，形成一氮化钛纹路s108，较佳地，该光束为可见光。

透过对该钛锅具加工工艺，不仅提升了产品层次和质量，赋予钛锅具有特别的花纹特色及价值，且特殊的压边设计更防止锅体变形和可使用锅盖来烹煮食，满足了现代家居人们对时尚的追求，而无毒性金属析出，同时可以提升钛锅导热性好，传热均匀，重量轻，烹制菜品时不易出现粘锅、焦糊等问题。

在一实施方案中，锅体内表层的氮化钛纹路表面积比例小于二氧化钛皮膜表面积，其纹路可为辐射状、专用商标图或专用商标文字，有助于导热均匀和美观花纹设计；此外，食用油可留存于图案内凹处.增加不沾功能.也能当食材起锅时.食用油留存锅面.少吃到食用油。

如图3所示，由前述的制备方法，本发明提供一种钛锅，包含锅体300，所述锅体内表层包含二氧化钛皮膜310以及氮化钛纹路320。较佳地，所述锅体300边缘具有凹槽压边，且所述锅体内表层的氮化钛纹路320表面积比例小于二氧化钛皮膜310表面积，其纹路320可为辐射状、专用商标图或专用商标文字(如图3中商标文字“洋承国际”)。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。