石墨內膽、石墨炊具及表面涂層處理方法與流程
石墨內膽、石墨炊具及表面涂層處理方法與流程
本發明涉及廚房用具領域，具體地涉及一種具有石墨內膽的鍋具及其表面涂層處理方法。
背景技術：
目前，具有石墨內膽的鍋具可以采用電磁加熱，由于電磁加熱可以使內膽整體發熱，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分。另外，電磁加熱還具有加熱時間短的特點。因此，具有較廣的使用前景。然而，石墨內膽的強度較低且韌性差，在烹飪過程中容易磨損、摔碎，進而影響石墨鍋具的使用壽命。為了增強石墨鍋具的強度與韌性，現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雜，不適合批量生產。
因此，需要一種新型的石墨內膽、石墨炊具及表面涂層處理方法以更好地滿足用戶的要求。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種耐磨耐摔且具有保溫功能的石墨內膽。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種石墨內膽。該石墨內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表面的不粘涂層，所述石墨內膽的外表面設有用于提高所述石墨內膽的強度與韌性的保護層。
優選地，所述保護層覆蓋所述石墨基體的底壁和側壁；所述石墨基體的開口處形成有外翻的鍋沿，所述保護層從所述側壁延伸至所述鍋沿的頂部端面。
優選地，所述保護層的硬度為800-1000HV。
優選地，所述保護層為Al2O3涂層；或Al或Zn涂層；或Al和Al2O3的混合涂層。
優選地，所述石墨基體的厚度為5-8mm，所述保護層的厚度為50-200μm。
優選地，所述石墨基體的內表面還設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。
根據本發明的另一個方面，還提供了一種石墨炊具，該石墨炊具包括底部設有電磁加熱裝置的鍋體，和能分離地設置在所述鍋體內的石墨內膽，其中，所述石墨內膽為上述的石墨內膽。
根據本發明的第三個方面，提供了一種表面涂層處理方法，適用于上述的石墨內膽，該方法包括步驟：
(101)對石墨內膽的外表面進行粗化處理；
(102)將經過噴砂后的石墨內膽清洗干凈；
(103)將石墨內膽加熱到預定溫度；以及
(104)在所述石墨內膽的外表面制備保護層。
優選地，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。
優選地，所述表面涂層處理方法還包括步驟：S1：對石墨內膽的內表面進行粗化處理，并將處理后的石墨內膽加熱到預定溫度；S2：在經上述步驟處理后的石墨內膽的內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。
優選地，所述步驟S2為采用等離子噴涂工藝在石墨內膽的內表面噴涂氧化鋁涂層。
優選地，所述步驟S1中石墨內膽粗化處理后的表面粗糙度Rz為20um-40um；所述石墨內膽加熱到的預定溫度為100-150℃。
通過上述技術方案，可以增強石墨內膽的強度與韌性，且制備過程簡單、適合批量生產。
附圖說明
圖1是本發明的一種實施方式的石墨內膽的結構示意圖；
圖2是本發明的另一種實施方式的石墨內膽的結構示意圖；
圖3是本發明的石墨內膽的外表面處理方法流程圖；
圖4是本發明的石墨內膽的內表面處理方法流程圖。
附圖標記說明
100 不粘涂層 200 氧化鋁中間層
300 石墨基體 500 保護層
具體實施方式
本發明提供了一種石墨內膽，該石墨內膽包括形成有容納腔的石墨基體300和覆蓋石墨基體300的內表面的不粘涂層100，石墨內膽的外表面設有用于提高石墨內膽的強度與韌性的保護層500。在這種情況下，石墨內膽耐磨耐摔，且具有一定的保溫性能。
保護層500覆蓋石墨基體300的底壁和側壁，石墨基體300的開口處形成有外翻的鍋沿，保護層500從側壁延伸至鍋沿的頂部端面。由此，可以增強整個鍋體的防碰撞性能。
由于采用等離子噴涂技術制備的涂層致密性高、結合強度好、且厚度可控，且氧化鋁粉末制備工藝成熟價格低廉，因此，本發明中的保護層500優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。
優選地，石墨基體300的厚度為5-8mm，保護層500的厚度為50-200μm。在這種情況下，保護層500的硬度可以達到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，在本發明的一個具體的實施方式中，石墨基體300的內表面還設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。石墨內膽的整體可以形成為具有：“保護層-石墨基體-氧化鋁中間層-不粘涂層”四級結構，因此，具有很好的穩定性。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。
本發明還提供了一種石墨炊具，該石墨炊具包括底部設有電磁加熱裝置的鍋體和能分離地設置在鍋體內的石墨內膽，其中，石墨內膽為上述的石墨內膽。具體地，石墨炊具包括石墨鍋和石墨烤盤等。由于鍋和烤盤的內表面經處理才能與米飯等食物接觸，本發明通過采用上述的“保護層-石墨基體-氧化鋁中間層-不粘涂層”四級結構，使得了石墨炊具具有易清洗和耐磨損的優點。
此外，本發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的外表面制備保護層500的步驟和在石墨基體400的內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的外表面制備保護層500的步驟包括：(101)對石墨內膽的外表面進行粗化處理；(102)將經過噴砂后的石墨內膽清洗干凈；(103)將石墨內膽加熱到預定溫度；以及(104)在所述石墨內膽的外表面制備保護層。在這種情況下，制備的石墨基體300的厚度為5-8mm，保護層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的內表面制備氧化鋁中間層200和不粘涂層100的步驟包括：S1：對石墨內膽的內表面進行粗化處理，并將處理后的石墨內膽加熱到預定溫度；S2：在經上述步驟處理后的石墨內膽的內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。優選地，步驟S2為采用等離子噴涂工藝在石墨內膽的內表面噴涂氧化鋁涂層，且工藝參數設置范圍如下：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。
下面對氧化鋁中間層200和不粘涂層100的制備過程進行簡單說明。
實施例1
對石墨內膽進行噴涂前預處理。將壓制成型的石墨內膽進行表面粗化處理：采用噴砂設備對石墨內膽的內表面進行打砂(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，對石墨內膽進行預熱，溫度為100℃。
采用大氣等離子噴涂技術進行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數設置為：
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進行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內膽的外表面噴涂一層有機硅樹脂涂層。
在實施例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％，涂層結合強度為5MPa。制備的不粘涂層優選為聚四氟乙烯，其厚度為30um，表面硬度為1HB，附著力為百格測試無掉落。制備的有機硅樹脂涂層的厚度為20um。
實施例2
對石墨內膽進行噴涂前預處理。將壓制成型的石墨內膽進行表面粗化處理：采用噴砂設備對石墨內膽的內表面進行打砂(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，對石墨內膽進行預熱，溫度為125℃。
采用大氣等離子噴涂技術進行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數設置為：
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進行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內膽的外表面噴涂一層有機硅樹脂涂層。
在實施例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％，涂層結合強度為12MPa。制備的不粘涂層優選為聚四氟乙烯，其厚度為40um，表面硬度為1HB，附著力為百格測試無掉落。制備的有機硅樹脂涂層的厚度為25um。
實施例3
對石墨內膽進行噴涂前預處理。將壓制成型的石墨內膽進行表面粗化處理：采用噴砂設備對石墨內膽的內表面進行打砂(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，對石墨內膽進行預熱，溫度為150℃。
采用大氣等離子噴涂技術進行Al2O3涂層制備。等離子噴涂工藝參數設置為：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進行氟樹脂或陶瓷不沾涂層的噴涂。
在石墨內膽的外表面噴涂一層有機硅樹脂涂層。
在實施例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％，涂層結合強度為20MPa。制備的不粘涂層優選為聚四氟乙烯，其厚度為50um，表面硬度為2HB，附著力為百格測試無掉落。制備的有機硅樹脂涂層的厚度為30um。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于此。在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型。包括各個具體技術特征以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬于本發明的保護范圍。
技術特征：
1.石墨內膽，包括形成有容納腔的石墨基體(300)和覆蓋所述石墨基體(300)的內表面的不粘涂層(100)，其特征在于，所述石墨內膽的外表面設有用于提高所述石墨內膽的強度與韌性的保護層(500)。
2.根據權利要求1所述的石墨內膽，其特征在于，所述保護層(500)覆蓋所述石墨基體的底壁和側壁；
所述石墨基體的開口處形成有外翻的鍋沿，所述保護層從所述側壁延伸至所述鍋沿的頂部端面。
3.根據權利要求1所述的石墨內膽，其特征在于，所述保護層(500)的硬度為800-1000HV。
4.根據權利要求1所述的石墨內膽，其特征在于，所述保護層(500)為Al2O3涂層；或
Al涂層；或Zn涂層；或
Al和Al2O3的混合涂層。
5.根據權利要求1所述的石墨內膽，其特征在于，所述石墨基體的厚度為5-8mm，所述保護層的厚度為50-200μm。
6.根據權利要求1-5中任意一項權利要求所述的石墨內膽，其特征在于，所述石墨基體的內表面還設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，包括底部設有電磁加熱裝置的鍋體和能分離地設置在所述鍋體內的石墨內膽，其特征在于，所述石墨內膽為權利要求1-6中任意一項權利要求所述的石墨內膽。
8.一種表面涂層處理方法，適用于權利要求1-6中任意一項權利要求所述的石墨內膽，其特征在于，所述表面涂層處理方法包括步驟：
(101)對石墨內膽的外表面進行粗化處理；
(102)將經過噴砂后的石墨內膽清洗干凈；
(103)將石墨內膽加熱到預定溫度；以及
(104)在所述石墨內膽的外表面制備保護層。
9.根據權利要求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.根據權利要求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：對石墨內膽的內表面進行粗化處理，并將處理后的石墨內膽加熱到預定溫度；
S2：在經上述步驟處理后的石墨內膽的內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.根據權利要求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膽的內表面噴涂氧化鋁涂層。
12.根據權利要求10所述的表面涂層處理方法，其特征在于，所述步驟S1中石墨內膽粗化處理后的表面粗糙度Rz為20um-40um；
所述石墨內膽加熱到的預定溫度為100-150℃。
技術總結
本發明涉及廚房用具領域，公開了一種石墨內膽、石墨炊具及表面涂層處理方法。石墨內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)的內表面的不粘涂層(100)，其中，所述石墨內膽的外表面設有用于提高所述石墨內膽的強度與韌性的保護層(500)。本發明可以增強石墨內膽的強度與韌性，且制備過程簡單、適合批量生產。