石墨內(nèi)膽、石墨炊具及表面涂層處理方法與流程
石墨內(nèi)膽、石墨炊具及表面涂層處理方法與流程
本發(fā)明涉及廚房用具領(lǐng)域，具體地涉及一種具有石墨內(nèi)膽的鍋具及其表面涂層處理方法。
背景技術(shù)：
目前，具有石墨內(nèi)膽的鍋具可以采用電磁加熱，由于電磁加熱可以使內(nèi)膽整體發(fā)熱，因此，可以保證燒制的食物受熱均勻且從里往外熟，不僅味道純正，還能鎖住食物本來的養(yǎng)分。另外，電磁加熱還具有加熱時(shí)間短的特點(diǎn)。因此，具有較廣的使用前景。然而，石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度較低且韌性差，在烹飪過程中容易磨損、摔碎，進(jìn)而影響石墨鍋具的使用壽命。為了增強(qiáng)石墨鍋具的強(qiáng)度與韌性，現(xiàn)有做法為在石墨粉壓制過程中加入纖維、金屬顆粒等，但是這種做法過程復(fù)雜，不適合批量生產(chǎn)。
因此，需要一種新型的石墨內(nèi)膽、石墨炊具及表面涂層處理方法以更好地滿足用戶的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨耐摔且具有保溫功能的石墨內(nèi)膽。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種石墨內(nèi)膽。該石墨內(nèi)膽包括形成有容納腔的石墨基體和覆蓋所述石墨基體的內(nèi)表面的不粘涂層，所述石墨內(nèi)膽的外表面設(shè)有用于提高所述石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性的保護(hù)層。
優(yōu)選地，所述保護(hù)層覆蓋所述石墨基體的底壁和側(cè)壁；所述石墨基體的開口處形成有外翻的鍋沿，所述保護(hù)層從所述側(cè)壁延伸至所述鍋沿的頂部端面。
優(yōu)選地，所述保護(hù)層的硬度為800-1000HV。
優(yōu)選地，所述保護(hù)層為Al2O3涂層；或Al或Zn涂層；或Al和Al2O3的混合涂層。
優(yōu)選地，所述石墨基體的厚度為5-8mm，所述保護(hù)層的厚度為50-200μm。
優(yōu)選地，所述石墨基體的內(nèi)表面還設(shè)有用于提高所述不粘涂層的硬度和附著力的氧化鋁中間層，所述不粘涂層沉積在所述氧化鋁中間層上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種石墨炊具，該石墨炊具包括底部設(shè)有電磁加熱裝置的鍋體，和能分離地設(shè)置在所述鍋體內(nèi)的石墨內(nèi)膽，其中，所述石墨內(nèi)膽為上述的石墨內(nèi)膽。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種表面涂層處理方法，適用于上述的石墨內(nèi)膽，該方法包括步驟：
(101)對(duì)石墨內(nèi)膽的外表面進(jìn)行粗化處理；
(102)將經(jīng)過噴砂后的石墨內(nèi)膽清洗干凈；
(103)將石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；以及
(104)在所述石墨內(nèi)膽的外表面制備保護(hù)層。
優(yōu)選地，所述步驟(104)具體為：采用等離子噴涂方法制備的Al2O3涂層；或采用冷噴涂方法制備的Al或Zn涂層；或采用電弧噴涂方法制備的Al和Al2O3的混合涂層。
優(yōu)選地，所述表面涂層處理方法還包括步驟：S1：對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行粗化處理，并將處理后的石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；S2：在經(jīng)上述步驟處理后的石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層；以及S3：在所述氧化鋁涂層上噴涂不粘涂層。
優(yōu)選地，所述步驟S2為采用等離子噴涂工藝在石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層。
優(yōu)選地，所述步驟S1中石墨內(nèi)膽粗化處理后的表面粗糙度Rz為20um-40um；所述石墨內(nèi)膽加熱到的預(yù)定溫度為100-150℃。
通過上述技術(shù)方案，可以增強(qiáng)石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性，且制備過程簡(jiǎn)單、適合批量生產(chǎn)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的石墨內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的石墨內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的石墨內(nèi)膽的外表面處理方法流程圖；
圖4是本發(fā)明的石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面處理方法流程圖。
附圖標(biāo)記說明
100 不粘涂層 200 氧化鋁中間層
300 石墨基體 500 保護(hù)層
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種石墨內(nèi)膽，該石墨內(nèi)膽包括形成有容納腔的石墨基體300和覆蓋石墨基體300的內(nèi)表面的不粘涂層100，石墨內(nèi)膽的外表面設(shè)有用于提高石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性的保護(hù)層500。在這種情況下，石墨內(nèi)膽耐磨耐摔，且具有一定的保溫性能。
保護(hù)層500覆蓋石墨基體300的底壁和側(cè)壁，石墨基體300的開口處形成有外翻的鍋沿，保護(hù)層500從側(cè)壁延伸至鍋沿的頂部端面。由此，可以增強(qiáng)整個(gè)鍋體的防碰撞性能。
由于采用等離子噴涂技術(shù)制備的涂層致密性高、結(jié)合強(qiáng)度好、且厚度可控，且氧化鋁粉末制備工藝成熟價(jià)格低廉，因此，本發(fā)明中的保護(hù)層500優(yōu)選為采用等離子噴涂方法制備而成的Al2O3涂層。另外，需要說明的是，保護(hù)層500還可以為采用冷噴涂方法制備的Al或Zn涂層；或采用電弧噴涂方法制備的Al和Al2O3的混合涂層，只要在石墨基體300的外表面容易形成且具備較高的硬度即可。
優(yōu)選地，石墨基體300的厚度為5-8mm，保護(hù)層500的厚度為50-200μm。在這種情況下，保護(hù)層500的硬度可以達(dá)到800-1000HV。
為了克服在石墨基體300表面直接沉積不粘涂層100所導(dǎo)致的不粘涂層硬度低、耐磨性差以及附著力不夠等缺陷，在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方式中，石墨基體300的內(nèi)表面還設(shè)有用于提高所述不粘涂層100的硬度和附著力的氧化鋁中間層200，所述不粘涂層100沉積在氧化鋁中間層200上。這樣，中間層200即可以很好地附著在石墨基體300上，又可以作為不粘涂層100的沉積基礎(chǔ)。石墨內(nèi)膽的整體可以形成為具有：“保護(hù)層-石墨基體-氧化鋁中間層-不粘涂層”四級(jí)結(jié)構(gòu)，因此，具有很好的穩(wěn)定性。在這里需要說明的是，中間層200還可以為氧化鈦涂層、氧化鋯涂層或氧化鋁與氧化鈦的復(fù)合涂層等，只要能保證具有較好的等離子噴涂效果且致密性即可。
本發(fā)明還提供了一種石墨炊具，該石墨炊具包括底部設(shè)有電磁加熱裝置的鍋體和能分離地設(shè)置在鍋體內(nèi)的石墨內(nèi)膽，其中，石墨內(nèi)膽為上述的石墨內(nèi)膽。具體地，石墨炊具包括石墨鍋和石墨烤盤等。由于鍋和烤盤的內(nèi)表面經(jīng)處理才能與米飯等食物接觸，本發(fā)明通過采用上述的“保護(hù)層-石墨基體-氧化鋁中間層-不粘涂層”四級(jí)結(jié)構(gòu)，使得了石墨炊具具有易清洗和耐磨損的優(yōu)點(diǎn)。
此外，本發(fā)明還提供了一種表面涂層處理方法，該方法包括在石墨基體400的外表面制備保護(hù)層500的步驟和在石墨基體400的內(nèi)表面制備氧化鋁中間層200和不粘涂層100的步驟。具體地，在石墨基體400的外表面制備保護(hù)層500的步驟包括：(101)對(duì)石墨內(nèi)膽的外表面進(jìn)行粗化處理；(102)將經(jīng)過噴砂后的石墨內(nèi)膽清洗干凈；(103)將石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；以及(104)在所述石墨內(nèi)膽的外表面制備保護(hù)層。在這種情況下，制備的石墨基體300的厚度為5-8mm，保護(hù)層500的厚度為50-200μm，附著力為10-30MPa，表面硬度為800-1000HV。
在石墨基體400的內(nèi)表面制備氧化鋁中間層200和不粘涂層100的步驟包括：S1：對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行粗化處理，并將處理后的石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；S2：在經(jīng)上述步驟處理后的石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層；以及S3：在所述氧化鋁涂層上噴涂不粘涂層。優(yōu)選地，步驟S2為采用等離子噴涂工藝在石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層，且工藝參數(shù)設(shè)置范圍如下：噴槍功率為：12-20kw；主要工作氣體Ar的流量為：20-30L/min；輔助氣體H2流量：2-8L/min；噴槍移動(dòng)速率：250-400mm/s；噴槍與工件表面的角度：80°±10°；以及噴槍槍口到工件表面的垂直距離：80-120mm。
下面對(duì)氧化鋁中間層200和不粘涂層100的制備過程進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。
實(shí)施例1
對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行噴涂前預(yù)處理。將壓制成型的石墨內(nèi)膽進(jìn)行表面粗化處理：采用噴砂設(shè)備對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行打砂(120目氧化鋁和不銹鋼砂粒，壓縮空氣壓力4kg.f/m2)，噴砂完鍋具表面粗糙度為Rz20um，對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行預(yù)熱，溫度為100℃。
采用大氣等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數(shù)設(shè)置為：
氣體Ar的流量：20L/min；
氣體H2的流量：2L/min；
噴槍功率為：12kw；
噴槍移動(dòng)速率：250mm/s；
噴槍與工件表面的角度：70°；以及
噴槍槍口到工件表面的垂直距離：80mm。
采用空氣壓力噴涂技術(shù)進(jìn)行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內(nèi)膽的外表面噴涂一層有機(jī)硅樹脂涂層。
在實(shí)施例1中，制備的Al2O3涂層的厚度為60um，涂層表面顯微硬度為6GPa，孔隙率為10％，涂層結(jié)合強(qiáng)度為5MPa。制備的不粘涂層優(yōu)選為聚四氟乙烯，其厚度為30um，表面硬度為1HB，附著力為百格測(cè)試無掉落。制備的有機(jī)硅樹脂涂層的厚度為20um。
實(shí)施例2
對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行噴涂前預(yù)處理。將壓制成型的石墨內(nèi)膽進(jìn)行表面粗化處理：采用噴砂設(shè)備對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行打砂(135目氧化鋁和不銹鋼砂粒，壓縮空氣壓力6kg.f/m2)，噴砂完鍋具表面粗糙度為Rz30um，對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行預(yù)熱，溫度為125℃。
采用大氣等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數(shù)設(shè)置為：
氣體Ar的流量：25L/min；
氣體H2的流量：6L/min；
噴槍功率為：16kw；
噴槍移動(dòng)速率：275mm/s；
噴槍與工件表面的角度：80°；
噴槍槍口到工件表面的垂直距離：100mm。
采用空氣壓力噴涂技術(shù)進(jìn)行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內(nèi)膽的外表面噴涂一層有機(jī)硅樹脂涂層。
在實(shí)施例2中，制備的Al2O3涂層的厚度為80um，涂層表面顯微硬度為8GPa，孔隙率為6％，涂層結(jié)合強(qiáng)度為12MPa。制備的不粘涂層優(yōu)選為聚四氟乙烯，其厚度為40um，表面硬度為1HB，附著力為百格測(cè)試無掉落。制備的有機(jī)硅樹脂涂層的厚度為25um。
實(shí)施例3
對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行噴涂前預(yù)處理。將壓制成型的石墨內(nèi)膽進(jìn)行表面粗化處理：采用噴砂設(shè)備對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行打砂(150目氧化鋁和不銹鋼砂粒，壓縮空氣壓力8kg.f/m2)，噴砂完鍋具表面粗糙度為Rz40um，對(duì)石墨內(nèi)膽進(jìn)行預(yù)熱，溫度為150℃。
采用大氣等離子噴涂技術(shù)進(jìn)行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數(shù)設(shè)置為：氣體Ar的流量：30L/min；
氣體H2的流量：8L/min；
噴槍功率為：20kw；
噴槍移動(dòng)速率：400mm/s；
噴槍與工件表面的角度：90°；
噴槍槍口到工件表面的垂直距離：120mm。
采用空氣壓力噴涂技術(shù)進(jìn)行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內(nèi)膽的外表面噴涂一層有機(jī)硅樹脂涂層。
在實(shí)施例3中，制備的Al2O3涂層的厚度為100um，涂層表面顯微硬度為10GPa，孔隙率為2％，涂層結(jié)合強(qiáng)度為20MPa。制備的不粘涂層優(yōu)選為聚四氟乙烯，其厚度為50um，表面硬度為2HB，附著力為百格測(cè)試無掉落。制備的有機(jī)硅樹脂涂層的厚度為30um。
以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型。包括各個(gè)具體技術(shù)特征以任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡(jiǎn)單變型和組合同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
技術(shù)特征：
1.石墨內(nèi)膽，包括形成有容納腔的石墨基體(300)和覆蓋所述石墨基體(300)的內(nèi)表面的不粘涂層(100)，其特征在于，所述石墨內(nèi)膽的外表面設(shè)有用于提高所述石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性的保護(hù)層(500)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述保護(hù)層(500)覆蓋所述石墨基體的底壁和側(cè)壁；
所述石墨基體的開口處形成有外翻的鍋沿，所述保護(hù)層從所述側(cè)壁延伸至所述鍋沿的頂部端面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述保護(hù)層(500)的硬度為800-1000HV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述保護(hù)層(500)為Al2O3涂層；或
Al涂層；或Zn涂層；或
Al和Al2O3的混合涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述石墨基體的厚度為5-8mm，所述保護(hù)層的厚度為50-200μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述石墨基體的內(nèi)表面還設(shè)有用于提高所述不粘涂層的硬度和附著力的氧化鋁中間層(200)，所述不粘涂層(100)沉積在所述氧化鋁中間層(200)上。
7.石墨炊具，其特征在于，包括底部設(shè)有電磁加熱裝置的鍋體和能分離地設(shè)置在所述鍋體內(nèi)的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述石墨內(nèi)膽為權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的石墨內(nèi)膽。
8.一種表面涂層處理方法，適用于權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的石墨內(nèi)膽，其特征在于，所述表面涂層處理方法包括步驟：
(101)對(duì)石墨內(nèi)膽的外表面進(jìn)行粗化處理；
(102)將經(jīng)過噴砂后的石墨內(nèi)膽清洗干凈；
(103)將石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；以及
(104)在所述石墨內(nèi)膽的外表面制備保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面涂層處理方法，其特征在于，所述步驟(104)具體為：采用等離子噴涂方法制備的Al2O3涂層；或
采用冷噴涂方法制備的Al或Zn涂層；或
采用電弧噴涂方法制備的Al和Al2O3的混合涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面涂層處理方法，其特征在于，所述表面涂層處理方法還包括步驟：
S1：對(duì)石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面進(jìn)行粗化處理，并將處理后的石墨內(nèi)膽加熱到預(yù)定溫度；
S2：在經(jīng)上述步驟處理后的石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層；以及
S3：在所述氧化鋁涂層上噴涂不粘涂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面涂層處理方法，其特征在于，所述步驟S2為采用等離子噴涂工藝在石墨內(nèi)膽的內(nèi)表面噴涂氧化鋁涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面涂層處理方法，其特征在于，所述步驟S1中石墨內(nèi)膽粗化處理后的表面粗糙度Rz為20um-40um；
所述石墨內(nèi)膽加熱到的預(yù)定溫度為100-150℃。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及廚房用具領(lǐng)域，公開了一種石墨內(nèi)膽、石墨炊具及表面涂層處理方法。石墨內(nèi)膽包括形成有容納腔的石墨基體(300)和覆蓋所述石墨基體(300)的內(nèi)表面的不粘涂層(100)，其中，所述石墨內(nèi)膽的外表面設(shè)有用于提高所述石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性的保護(hù)層(500)。本發(fā)明可以增強(qiáng)石墨內(nèi)膽的強(qiáng)度與韌性，且制備過程簡(jiǎn)單、適合批量生產(chǎn)。