一种适用于电磁加热的内锅及其制备方法和烹饪器具与流程

本发明涉及家用电器领域，具体地涉及一种适用于电磁加热的内锅及其制备方法和烹饪器具。

背景技术：

目前，中高端电饭煲及压力锅的发展趋势是ih(电磁感应)加热，因为ih加热不仅具有大功率、加热过程可通过程序控制，实现多段加热，智能加热的效用，而且ih加热相比传统底盘加热更具有立体化，能效的利用率更高的众多优点，因此，市场上主流高端的饭煲、压力锅等的加热方式均采用ih加热。

ih加热是通过线圈盘产生涡流，再使金属内胆切割磁力线产生热量，实现加热。因此饭煲或者压力锅内胆需为导磁性材质，传统的导磁性材料为铁、镍、低碳钢等合金，市场上使用最多的为铸铁锅、430不锈钢-铝合金复合锅具等。

铁锅最主要是要解决其易生锈的防腐问题，常规的防腐方案有氧化、氮化和磷化工艺，这些工艺都会产生大量的废水，导致环境污染。而且，磷化工艺产生的磷化膜在300℃以上会粉化，失去保护作用，而在电饭煲内表面涂覆不粘涂料时需要经过380℃以上的高温。因此，亟需开发新的铁锅防腐工艺，以生产具有较好的防腐功能的ih内锅。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有的铁锅防腐工艺会造成环境污染，且防腐涂层的防腐性能不佳的问题，提供一种适用于电磁加热的内锅及其制备方法和烹饪器具。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种适用于电磁加热的内锅，该内锅包括：

铁基锅体；

依次形成在所述铁基锅体内侧的铝层和不粘涂层；以及

依次形成在所述铁基锅体外侧的四氧化三铁层和防腐涂层；

其中，所述防腐涂层由含有树脂粘结剂、铝粉、铝粉定向排列助剂和防锈助剂的防腐涂层组合物形成。

优选地，在所述防腐涂层组合物中，所述树脂粘结剂与所述铝粉的重量比为1:1至2:1，更优选为1.5:1至2:1。

优选地，在所述防腐涂层组合物中，所述铝粉定向排列助剂为所述铝粉的20-50重量％，更优选为20-30重量％。

优选地，在所述防腐涂层组合物中，所述防锈助剂为所述树脂粘结剂的5-30重量％，更优选为10-15重量％。

优选地，所述树脂粘结剂选自聚醚砜树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚中的至少一种。

优选地，所述铝粉为片状结构，粒度范围d50为5-100微米，更优选为5-40微米。

优选地，所述防锈助剂为磷酸盐防锈助剂和/或硅酸盐防锈助剂。

优选地，所述四氧化三铁层通过对经过粗化处理的铁基锅体的外表面进行烘烤形成。

优选地，所述防腐涂层的厚度为20-40μm。

优选地，所述不粘涂层的厚度为20-50μm。

本发明第二方面提供了一种制备上述内锅的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在铁基锅体的内侧形成铝层；

(2)对锅体内外进行粗化处理，然后对外侧表面进行烘烤，以在锅体的外侧表面上形成四氧化三铁层；

(3)在锅体内侧的铝层上形成不粘涂层；以及

(4)采用防腐涂层组合物在锅体外侧的四氧化三铁层上形成防腐涂层。

优选地，在步骤(1)中，形成铝层的方法为冷喷涂覆、热喷涂覆或冲压。

优选地，在步骤(2)中，所述烘烤的处理条件包括：温度为380-450℃，时间为10-100分钟。

本发明第三方面提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具的内锅为本发明提供的上述内锅。

在本发明所述的适用于电磁加热的内锅中，所述四氧化三铁层作为中间层，一方面具有防锈的效果，另一方面还能起到连接锅体和防腐涂层的作用，并且通过配合使用本发明所述的防腐涂层材料，使得所述内锅具有优异的防腐性能。

而且，在本发明中，所述防腐涂层通过常规的涂覆工艺即可形成，整个过程中不会产生废水，从而不会造成环境污染。

附图说明

图1是本发明所述的适用于电磁加热的内锅的层结构示意图。

附图标记说明

1铁基锅体2铝层

3不粘涂层4四氧化三铁层

5防腐涂层51铝粉

52防锈助剂

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。

如图1所示，本发明所述的适用于电磁加热的内锅包括：

铁基锅体1；

依次形成在所述铁基锅体1内侧的铝层2和不粘涂层3；以及

依次形成在所述铁基锅体1外侧的四氧化三铁层4和防腐涂层5；

其中，所述防腐涂层5由含有树脂粘结剂、铝粉51、铝粉定向排列助剂和防锈助剂52的防腐涂层组合物形成。

在本发明所述的内锅中，铝层2形成在铁基锅体1的内侧表面上，不粘涂层3形成在所述铝层2的表面上。通过这样设置，一方面通过增加铝层可以提高不粘涂层的结合力，另一方面在锅体内侧形成铝层可以避免对电磁感应产生屏蔽效应。

在所述防腐涂层5中，在所述铝粉定向排列助剂的作用下，铝粉51有规律地排列在同一方向，在涂层表面形成层叠的状态，可以延长腐蚀性物质渗透涂层的路径；铝的电势比铁低，与铁形成原电池效应，能够进一步缓解腐蚀的进行；而且，防锈助剂可以阻止腐蚀性物质与铁发生反应，从而进一步改善耐腐蚀性能。

在所述防腐涂层组合物中，所述树脂粘结剂与所述铝粉的重量比可以为1:1至2:1，优选为1.5:1至2:1。

在所述防腐涂层组合物中，所述铝粉定向排列助剂可以为所述铝粉的20-50重量％，优选20-30重量％。

在所述防腐涂层组合物中，所述防锈助剂可以为所述树脂粘结剂的5-30重量％，优选10-15重量％。

在本发明中，所述树脂粘结剂可以为本领域常规的树脂粘结剂。优选地，所述树脂粘结剂为能在200-300℃下长期工作而保持稳定的树脂。更优选地，所述树脂粘结剂选自聚醚砜树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚中的至少一种。在一种具体实施方式中，所述树脂粘结剂选用市售的聚酯改性有机硅树脂htl3。

在本发明中，所述铝粉优选为片状结构。当所述铝粉为片状结构时，更有利于铝粉形成层叠的状态，从而更有利于获得较好的耐腐蚀性能。进一步优选地，片状结构的铝粉的粒度范围d50为5-100微米，更进一步优选为5-40微米。在一种具体实施方式中，所述铝粉选用市售的庄彩铝银浆1009#。

在本发明中，所述铝粉定向排列助剂可以为本领域的常规选择。优选情况下，所述铝粉定向排列助剂选用市售的美国瑞宝铝粉定向剂raybo41。

在本发明中，所述防锈助剂优选为磷酸盐防锈助剂和/或硅酸盐防锈助剂。所述磷酸盐防锈助剂和所述硅酸盐防锈助剂可以与腐蚀物质发生反应，从而能够阻止腐蚀物质穿透涂层后与铁基锅体发生反应，同时磷酸盐或硅酸盐可以在铁基锅体表面形成致密的磷化膜或硅酸铁膜，从而进一步阻止腐蚀性物质的侵入。

在本发明中，优选地，所述四氧化三铁层4通过对经过粗化处理的铁基锅体的外表面进行烘烤形成。更优选地，使经过粗化处理的铁基锅体的外表面在通风情况下置于380-450℃下烘烤10分钟以上，在这种情况下，铁基表面的铁材和氧气发生反应产生致密的四氧化三铁层，铁基表面从灰色的金属色转变为蓝色。

在本发明中，所述四氧化三铁层4的厚度可以为0.5-3μm，具体地，例如可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.7μm、3μm以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。

在本发明中，所述防腐涂层5的厚度可以为20-40μm。

在本发明中，所述不粘涂层3的厚度没有特别的限定，可以常规的厚度范围内选择。优选地，所述不粘涂层3的厚度为20-50μm。

在本发明中，所述不粘涂层3可以为单层结构或两层以上的结构。所述不粘涂层3的材质没有特别的限定，可以为本领域常规的不粘涂层，例如可以为氟树脂涂层和陶瓷不粘涂层中的至少一种。

在本发明中，所述铁基锅体1的材质可以为精铁、低碳钢等。

在本发明中，所述铝层2可以通过冷喷涂覆、热喷涂覆或冲压的方式形成。

本发明还提供了制备上述内锅的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在铁基锅体的内侧形成铝层；

(2)对锅体内外进行粗化处理，然后对外侧表面进行烘烤，以在锅体的外侧表面上形成四氧化三铁层；

(3)在锅体内侧的铝层上形成不粘涂层；以及

(4)采用防腐涂层组合物在锅体外侧的四氧化三铁层上形成防腐涂层。

在本发明所述的方法中，通过先生成四氧化三铁层，再在锅体内侧形成不粘涂层，可以防止不粘涂料中的水分被铁基表面吸收进而生成三氧化二铁铁锈，影响外表面的耐腐蚀性能，同时也影响外表面涂层的附着力。因此，按照本发明所述的方法可以在涂覆不粘涂层时保护铁基不生锈，同时大大提升防锈涂层的耐腐蚀性能。

在本发明所述的方法中，涂覆了内表面的不粘涂层后再涂覆外表面的防腐涂层，这样可以确保外表面的防腐涂层飞溅到内表面，影响内表面涂层的性能。

在步骤(1)中，形成铝层的方法可以为冷喷涂覆、热喷涂覆或冲压。优选地，采用冲压的方式形成所述铝层。在通过冲压形成的铁基锅体和铝层的复合结构中，铁层和铝层的总厚度可以为1.5-4mm，且铁层的厚度占二者总厚度的50-90％。在这种情况下，所述内锅具有较好的电磁感应加热性能，并且内锅比较厚重，内锅的整体保温效果和传热效果均衡。

在步骤(2)中，所述烘烤的处理条件可以包括：温度为380-450℃，时间为10分钟以上，优选为10-100分钟。所述烘烤的过程优选在通风的情况下进行。

在步骤(2)中，所述粗化处理可以为喷砂处理或抛丸粗化处理等。

在一种具体实施方式中，步骤(1)和步骤(2)的操作过程包括：炊具冲压成型后，清洗去除冲压油，并干燥，内外喷砂或抛丸粗化和除锈，之后在通风的情况下，置于380-450℃的烘烤线中烘烤10分钟以上，其中，粗化处理后应尽快置入高温炉进行烘烤，否则铁表面吸收空气中的水分，产生氧化，影响四氧化三铁层的形成，优选地置入高温炉的时间优选为粗化处理后4小时以内。

本发明还提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具的内锅为本发明提供的上述适用于电磁加热的内锅。在本发明中，所述烹饪器具可以为高压锅、电饭煲等。

以下通过实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

通过冲压成型，在铁基锅体的内侧形成铝层，然后清洗去除冲压油，并干燥，内外喷砂和除锈，喷砂后在通风的情况下，置于380-450℃的烘烤线中烘烤10分钟以上。然后，在锅体内侧的铝层上通过喷涂形成不粘涂层，接着采用防腐涂层组合物在锅体外侧的四氧化三铁层上通过喷涂形成防腐涂层，从而制得内锅a1。其中，所用的防腐涂层组合物的组成为：选用聚酯改性有机硅树脂htl3(购自赢创公司，牌号htl3)，40重量％；庄彩铝银浆1009#(购自深圳市庄彩有限公司)，20重量％；格雷斯二氧化硅防锈剂c303，5重量％；美国瑞宝铝粉定向剂raybo41，1.5重量％；其余为溶剂。

对比例1

按照实施例1的方法制备内锅，所不同的是，在喷砂之后不实施高温烘烤以形成四氧化三铁层，而是直接实施在锅体内侧形成不粘涂层以及在外侧形成防腐涂层，从而制得内锅d1。

对比例2

按照实施例1的方法制备内锅，所不同的是，在锅体外侧喷涂的涂层材料为普通的有机硅涂料(购自美国华福公司，牌号k7338)，从而制得内锅d2。

测试例

测试上述实施例和对比例制备的内锅的耐腐蚀性能，测试过程在盐雾测试箱中实施，测试条件为60℃，盐水浓度为5重量％，测试结果如下表1所示。

表1

由表1的数据可以看出，本发明所述的适用于电磁加热的内锅具有较好的耐腐蚀性能。

以上结合附图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，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但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。