專利名稱：表面有金屬涂層的烹飪用鐵鍋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)外表面有不同金屬涂層的烹飪用鐵鍋，特別是一種具有導熱防蝕抗磨涂層且在烹飪過程中能釋放人體所必需的鐵、銅、鋅微量元素的烹飪用鐵鍋。
人類古老的炊具有陶器和鐵制炊具，近代則大量使用鋁制和不銹鋼制炊具。由于陶器的脆性和含有鉛、鎘等對人體有害的元素，從而限制了它的應(yīng)用。鋁制炊具比鐵制炊具既質(zhì)輕又美觀，而且導熱性能也比鐵鍋好，又不生銹，各類家庭喜愛使用，但是，鋁并不是人體所必需的微量元素，吸收多了就積蓄在人體的肝、脾、腎、甲狀腺和腦等部位，當積蓄量達到一定值時，會對消化道吸收磷發(fā)生抑制作用，妨礙人體消化吸收，此外，體內(nèi)鋁含量過高，不僅會影響神經(jīng)系統(tǒng)，使幼兒智力發(fā)育遲緩，加速人腦組織老化，而且還會使人衰老的更快(參見《微量元素與人體健康》人民衛(wèi)生出版社，吳晴齋編著)。
不銹鋼炊具由于導熱性差，烹調(diào)時，食物無法均勻受熱，常常是一部分食物尚未煮熟，而鍋底接觸火焰之處的食物卻已焦糊，不能食用。顯然，最有應(yīng)用前途的仍是鐵制炊具，尤其是鐵鍋。
鐵鍋在使用過程中能釋放人體所必需的元素鐵，但是人體內(nèi)還需要其它金屬微量元素，尤其是銅和鋅元素－號稱是生命攸關(guān)的元素。一般而論，微量元素鐵、銅、鋅等對核酸及蛋白質(zhì)的合成，免疫過程細胞的呼吸、分裂、繁殖及新陳代謝等都有直接作用。所以鐵鍋所釋放的單一鐵元素顯得有些不能滿足人體需要了。又因為鐵鍋外表面易于生銹剝落，很快蝕穿，從而影響了鐵鍋外觀和使用壽命。所以人們希望有一種在烹飪過程中能釋放人體所必需的鐵、銅、鋅微量金屬元素，又具有導熱防蝕抗磨功能的鐵鍋。
現(xiàn)有技術(shù)中，已有在鍋內(nèi)表面涂鍍金屬涂層的炊具。如CN88210742中所述的復合涂層鍋，由于這種鍋的內(nèi)表面涂層中鋅、銅金屬元素含量比例占90％以上，鐵元素含量小于1％，使得人體攝入鐵、銅、鋅微量元素的比例失調(diào)，造成了鋅、銅元素攝入量過高，這樣必然導致鋅、銅中毒。另外，該專利的內(nèi)鍍層是將鋅焊條直接噴在鐵基金屬鍋體上，掩蓋了本應(yīng)釋放的鐵金屬層，并在鍋內(nèi)表面形成了一層真合金，使得Zn、Cu特別是Fe難以獨立地釋放，鐵的含量又極少很難保證有鐵元素釋放出。并且這種鋅基合金與鐵基鍋體結(jié)合力較差，涂層易脫落，影響了使用壽命。第三，由于該鍋體外表面涂有導熱性較差的粘合涂層，這樣勢必造成所用鍋的熱效率下降，能源消耗高，最終使這種鍋難以推廣使用。
本實用新型的目的是要提供一種內(nèi)表面有能釋放適量鐵、銅、鋅微量元素的金屬涂層，外表面有導熱防蝕鋁金屬涂層的烹飪用鍋，特別是一種鐵鍋，這種有金屬涂層的鐵鍋 在烹飪過程中能有效地釋放出對人體有益的適量的鐵銅鋅微量金屬元素，并具有導熱快、防銹蝕的特點。
本實用新型的另一個目的是提供一種與鍋體內(nèi)表面具有冶金結(jié)合并能獨立釋放鐵、銅、鋅微量元素的金屬涂層。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的首先對市售鐵鍋的內(nèi)、外表面噴吵處理，經(jīng)過噴砂處理的表面應(yīng)新鮮、有光澤、具有一定的粗糙度。然后在經(jīng)噴砂處理的鐵鍋基體外表面用(氧－乙炔火焰)噴槍噴涂鋁涂層(鐵鍋噴涂鋁涂層的方法已另申請專利)，鋁涂層厚度一般為0.2－0.35毫米最好。對經(jīng)過噴砂處理的內(nèi)表面用SQP－1型噴槍(上海噴涂機械廠制造)噴涂材料代號為NLS2082(北京有色金屬研究總院有售)的鎳鋁復合絲作結(jié)合底層，鎳鋁層厚度為0.05－0.3mm。然后在NLS2082涂層上用電弧噴槍(上海噴涂機械廠制造)，噴涂鐵、銅、鋅涂層(對鐵鍋內(nèi)表面噴鐵銅鋅涂層的方法已另申請專利)，涂層中各元素的含量如下Cu15－45％(重)Zn1－20％(重)，F(xiàn)e余量％(重)，鐵銅鋅涂層厚度一般為0.5－3毫米最佳。最后經(jīng)粗磨、精拋光兩步工序便制出成品鍋。
本實用新型因為只需在市售烹飪鐵鍋表面噴涂金屬涂層，所以方法簡單，造價低，重要的是在烹飪或一般使用過程中不斷地有鐵、銅、鋅微量元素獨立地釋放出，并通過與食物結(jié)合而被人體攝入，以補償人體在正常食物鏈中對這類元素需求的不足部分；在鐵鍋的外表面由于噴涂了鋁涂層，使得鐵鍋導熱快，不易生銹，外觀也很漂亮，打破了以往給人們的黑鍋底印象。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的這施例及其附圖給出。


圖1是根據(jù)本實用新型提出的表面有金屬涂層的烹飪用鐵鍋，其中1－鐵銅鋅涂層，2－鎳鋁層，3－鍋體，4－鋁涂層。
圖2是本實用新型鍋內(nèi)表面金屬涂層的顯微組織(×100)。
圖3是本實用新型鍋內(nèi)表面金屬涂層的形貌相(×500)。
圖4是本實用新型鍋內(nèi)表面金屬涂層中的鐵、銅、鋅元素面分布圖，其中(a)鐵分布圖，(b)銅分布圖，(c)鋅分布圖。
以下結(jié)合附圖詳細說明依據(jù)本實用新型提出的內(nèi)外表面有不同金屬涂層的烹飪鍋的細節(jié)及制造方法。
該烹飪鐵鍋的內(nèi)表面包括一個鐵－銅－鋅涂層(1)，該涂層(1)通過鎳－鋁結(jié)合底層(2)與鍋體(3)的內(nèi)表面“粘結(jié)”。從圖2可見，涂層中各相的分布、組織是比較均勻的。利用掃描電鏡對涂層的正面?zhèn)让孢M行分析，盡管是微區(qū)分析，也可以看出在各處均有鐵銅鋅三元素存在，并且含量的波動雖然存在但不是很大(見表1)。
表1元素(％)FeCuZn元素(％)FeCuZn66.921.711.464.123.912.9涂層正面68.121.110.8涂層側(cè)面78.914.36.870.419.89.8注試樣涂層正面、側(cè)面均磨光。
鐵鍋內(nèi)表面上的涂層微觀上是一種由Fe和Cu－Zn兩相組成的假合金。圖3中的A(黑色部分)為鐵，B(白色部分)為銅－鋅。從涂層顯微組織來看，這二相是獨立存在的，交互嵌鑲。從圖4(a)(b)(c)來看，更證實Fe和Cu－Zn雖略有擴散，但未熔合。比較(a)(b)(c)三圖，可以看到鐵的含量較多，而Cu－Zn仍成為一體，Zn的含量較Cu含量少一些。
對涂層的x射線衍射分析，也證明涂層中主要組成相為Fe相和Cu－Zn相。掃描電鏡觀察表明鐵－銅－鋅涂層(1)和Ni－Al層(2082絲)(2)的界面交互嵌鑲，互相略有擴散，但未熔合。也無脆性金屬間化合物產(chǎn)生，為使用提供了良好的耐磨性和抗熱沖擊性。再有，由于鎳鋁復合噴涂絲(2082絲)在噴涂瞬間發(fā)生強烈放熱反應(yīng)，使Ni－Al涂層(2)與鐵鍋基體(3)相熔合，形成牢固的冶金結(jié)合，經(jīng)過電子探針和熱沖擊試驗，可以得知涂層(2)與基體(3)結(jié)合良好，因為鎳鋁底層(2)中的一些鎳、鋁元素已擴散入鐵基(3)體上，與鐵基體形成了牢固的冶金結(jié)合，而這底層同時又為后續(xù)的FeCuZn三元涂層(1)提供了良好的具有一定粗糙度的結(jié)合面，二涂層間相互嵌鑲，故結(jié)合十分牢固。
熱沖擊實驗則從另一側(cè)面證實了這一點，從本實用新型鍋上取下已用鎳鋁絲打底，鐵銅鋅涂層為0.7mm厚的90×150mm的金屬板三塊，涂層向內(nèi)，當彎曲半徑R＝5mm時，樣品分別彎曲45°，70°，90°，涂層無開裂脫落。將彎曲后的試樣，在580－640℃下保溫4分鐘，基體呈暗紅，即取出用自來水沖，冷卻后入爐，反復三次，涂層完好。
本實用新型鍋體(3)的外表面涂有鋁涂層(4)，實踐證明，鐵鍋(3)外表面噴涂鋁金屬涂層(4)后，鐵鍋導熱性更好，熱分布均勻，因無銹蝕發(fā)生，所以鍋體外觀漂亮，樣鍋已試用40個月，涂層完好，無剝落掉塊。
用本實用新型鐵鍋烹飪各種食品并與各種調(diào)料接觸時，用原子吸收法檢測鐵、銅、鋅微量元素釋放均勻，異常毒性試驗中無不良反應(yīng)，表2是本實用新型鐵鍋(稱“合金鍋)和一般鐵鍋及不銹鋼鍋在烹飪各種食物及與調(diào)料接觸時所釋放出的微量元素的對比結(jié)果。
表2.微量元素測定結(jié)果(mg／1000g)檢品鍋種類銅鋅鐵紅燒魚肉合金鍋0.0952.2732.454紅燒魚肉鐵鍋00.4000.640紅燒魚肉不銹鋼鍋00.7622.000紅燒魚湯合金鍋0.3522.0004.848紅燒魚湯鐵鍋0.0360.3201.840紅燒魚湯不銹鋼鍋0.2000.1160.640水合金鍋00.0020.010清燉魚肉合金鍋00.5330.867清燉魚湯合金鍋0.1720.4884.316紅燒肉合金鍋0.5368.22723.227
紅燒肉鐵鍋0.2003.0717.664紅燒肉不銹鋼鍋0.2824.9938.400炒肉絲合金鍋0.4693.6623.892炒肉絲鐵鍋0.3363.1094.327炒肉絲不銹鋼鍋0.2223.3563.719西紅柿炒合金鍋0.3521.6485.864雞蛋西紅柿炒鐵鍋0.1211.1822.042雞蛋西紅柿炒不銹鋼鍋0.1040.9442.000雞蛋熏醋原醋0.0352.8808.240熏醋合金鍋0.05880.000254.000熏醋鐵鍋0.0369.30052.300熏醋不銹鋼鍋0.0469.00020.2001％食用堿堿液0.0050.0090.0301％食用堿合金鍋0.0180.0020.0181％食用堿鐵鍋0.0080.0030.0271％食用堿不銹鋼鍋0.0140.0020.0301％食鹽水原鹽水0.006001％食鹽水合金鍋0.012001％食鹽水鐵鍋0.006001％食鹽水不銹鋼鍋0.00700酒(60)二鍋頭酒0.0050.0250.054酒(60)合金鍋0.02519.60043.900酒(60)鐵鍋0.00612.500110.000酒(60)不銹鋼鍋0.0220.7522.016注每次每鍋用量魚1000g、豆油200g、鹽15g、水1000ml，表中醋、堿、鹽水、酒中微量元素測定用(mg／100ml)計。
實施例取市售熟鐵鍋一個，直徑350mm，內(nèi)表面經(jīng)噴砂處理后，噴涂NLS2082絲，然后電弧噴涂Fe－Cu－Zn涂層。
具體步驟1.在鐵鍋內(nèi)表面噴砂，用16目棕剛玉砂，空氣壓力為5個大氣壓；2.噴涂NLS2082，絲材成分為Al20－24％，Ni余量，直徑為φ3.17毫米。
用Metco 12E噴槍，噴槍點火壓力氧氣2.41巴，乙炔1.03巴，壓縮空氣4.83巴。噴涂時流量表讀數(shù)氧氣44格，乙炔39格，壓縮空氣52格，涂層厚度0.1毫米。
3.在上述噴涂底層上噴涂鐵銅鋅涂層。
采用SCDP－3型電弧噴槍，兩極分別為鐵線和銅－鋅線(不能含Pb)，線材直徑均為φ1.5毫米。原材料銅－鋅線中Cu／Zn＝1.63。電壓22V，電流60A，壓縮空氣壓力5大氣壓，噴涂距離250毫米，涂層厚度1.5毫米。涂層組成如下Cu為26.84％(重)，Zn為15.22％(重)，F(xiàn)e余量。
4.在鐵鍋外表面噴砂，用16目棕剛玉砂、空氣壓力為5大氣壓。然后噴涂純鋁絲，成分為Al＞99％，直徑為φ3.17毫米。噴涂時采用Metco 12E氧－乙炔噴槍，1／8寸噴咀，空氣帽EC型，點火壓力氧氣2.41巴，乙炔1.03巴，空氣4.83巴，噴涂時流量計讀數(shù)氧氣43格，乙炔40格，壓縮空氣52格。鋁涂層厚度為0.2－0.35毫米。
最后鍋體內(nèi)表面經(jīng)粗磨、精拋光兩步，便制得成品鍋。
權(quán)利要求1.一種表面有金屬涂層的烹飪用鐵鍋，其特征在于該鍋的內(nèi)表面包括一個鐵-銅-鋅涂層(1)，該涂層(1)通過鎳-鋁結(jié)合底層(2)與鍋體(3)結(jié)合。在鍋體(3)的外表面噴有鋁金屬涂層(4)，其中所說的鐵銅鋅涂層(1)中各元素的含量如下CU15～45%(重)，Zn1～20%(重)，F(xiàn)e余量%(重)，涂層(1)的優(yōu)選厚度0.5～3mm；所說的鎳鋁層(2)的組成如下Al20～24%(重)，Ni余量，其厚度為0.05～0.3mm；所說的鋁涂層(4)厚度優(yōu)選0.2～0.35mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鍋，其特征在于涂層(1)與鎳鋁層(2)交互嵌鑲，互相略有擴散，但未熔合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鍋，其特征在于鎳鋁層(2)與鍋體(3)呈冶金結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的鐵鍋，其特征在于涂層(1)中的鐵、銅、鋅各元素獨立釋放。
專利摘要本實用新型涉及一種表面有金屬涂層的烹飪用鐵鍋，其特征在于該鍋的內(nèi)表面包括一個鐵-銅-鋅涂層(1)，該涂層(1)通過鎳鋁結(jié)合底層(2)與鍋體(3)結(jié)合，在鍋體(3)的外表面噴有鋁金屬涂層(4)。
文檔編號A47J27/10GK2072373SQ9020908
公開日1991年3月6日 申請日期1990年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月25日
發(fā)明者甘曉鐵, 徐天元 申請人:北京市第二水利工程處