CN113208409A - 电磁炉专用陶瓷加热锅具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁加热陶瓷技术领域，具体涉及一种电磁炉专用陶瓷加热锅具及其制备方法。所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，由内到外依次为陶瓷内釉层、陶瓷基体层、陶瓷金属化层、金属导热涂层和陶瓷外釉层；所述陶瓷基体层内添加有5‑15％的金属镍纤维；陶瓷金属化层为Mo‑Mn金属化层；金属导热涂层为金属铁、金属镍、铁基合金、镍基合金中的一种或多种混合。本发明的锅具自身具有一定的电磁加热性能，且底部的金属导热涂层与锅具之间粘结性好，不易脱落，锅具的寿命长，在锅具自身和金属导热涂层的双重作用下，提高了锅具的电磁加热效率，降低了能耗；本发明还提供其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及电磁加热陶瓷技术领域，具体涉及一种电磁炉专用陶瓷加热锅具及其制备方法。
背景技术
众所周知.现在通用的烹调用器具.如铝锅、不锈钢锅、铜锅等种类很多，在使用时铝钢容易致癌，铜锅容易产生重金属使人中毒，只有铁锅和不锈钢锅不会对人体产生不利影响，但其煮炖食物不太理想。
陶瓷锅具有较好的密封性内循环好，炖煮的食物比较容易入味，而且容易将肉类的食物煮的烂一些汤的味道会好很多。其具备高密封性的同时，作为陶瓷厨具的陶瓷锅还有非常好的保温性。此外，作为取材全天然的陶瓷锅，没有任何辐射。但是陶瓷材料作为非磁性材料，无法直接使用电磁炉加热，限制了陶瓷锅具在生活中的应用。现有技术中一般采用在陶瓷锅具底部增加磁性材料涂层的方法，使陶瓷锅具能够用于电磁炉加热。
目前市场上流通的电磁炉加热陶瓷锅具，主要有以下几种：(1)在陶瓷锅具外部增加金属导热涂层，但是由于陶瓷材料与金属导热涂层之间的粘结性不佳，容易导致涂层脱落，降低锅具的使用寿命，如果采用机械连接方式，在使用锅具时又较为麻烦；(2)在陶瓷锅具内部增加纳米银导热涂层，但是成本较高，锅具的市场推广性较低；(3)在陶瓷锅具材料本体内添加导热金属，但是导热金属的添加量有限，锅具的电磁导热效率较低，能耗高，加热慢。
例如专利CN201711283528.4中公开了一种可用于电磁炉的快速导热、耐干烧陶瓷锅，在陶瓷锅坯体内壁由内至外依次设有耐高温釉料内层和纳米导电银层，该纳米导电银层设于耐高温釉料层上，该纳米导电银层的纯度＞99.9、厚度为1-2mm、平均粒径为100-200nm、体积密度为0.50-0.8g/cm3。通过纳米导电银层可直接用于电磁炉上，且可起到杀菌、快速导热的作用。但是纳米导电银层价格较贵，导致锅具成本较高。
专利CN201910249089.8中公开了一种耐热陶瓷电磁炉煲，在陶瓷煲体底部由外向内依次设有金属防护层、硬质导热层以及复合耐热层；金属防护层包括如下重量百分比的各组分： C 1.5～3.8份，Cr 15～27份、Mn 5～7份、Fe 60～72份；硬质导热层包括由上往下依次设置的铝箔基层、石墨基层以及铜箔基层；复合耐热层包括如下重量百分比的各组分：氧化铝30～ 40份、阻燃剂20～40份、氟化镁4～10份、氟化钙2～10份、硅灰石2～10份、抗氧剂0.2～ 1份。但是陶瓷材料本身与金属防护层的粘接性能不佳，上述专利只是将金属防护层与陶瓷锅底进行简单的复合，容易导致涂层脱落，缩短陶瓷锅的使用寿命。
因此，面对电磁炉加热陶瓷锅具市场的需求，需要提供一种成本低、加热效率高、且使用寿命长的陶瓷锅具。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电磁炉专用陶瓷加热锅具，锅具自身具有一定的电磁加热性能，且底部的金属导热涂层与锅具之间粘结性好，不易脱落，锅具的寿命长，在锅具自身和金属导热涂层的双重作用下，提高了锅具的电磁加热效率，降低了能耗；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，由内到外依次为陶瓷内釉层、陶瓷基体层、陶瓷金属化层、金属导热涂层和陶瓷外釉层；所述陶瓷基体层内添加有5-15％的金属镍纤维；陶瓷金属化层为Mo-Mn金属化层；金属导热涂层为金属铁、金属镍、铁基合金、镍基合金中的一种或多种混合。
陶瓷内釉层可以采用陶瓷锅具所用的任意常规釉料。
优选地，陶瓷内釉层的釉料由以下重量份数的原料组成：
石英15-20份，锂长石40-50份，氧化铝5-8份，氧化钙5-10份，氧化铜15-20份，氧化锰5-10 份，镍0.1-0.5份。
陶瓷基体层由5-15％的金属镍纤维和85-95％的陶瓷材料组成，其中陶瓷材料可以采用陶瓷锅具基体所用的任意常规陶瓷材料。
优选地，陶瓷材料由以下重量份数的原料组成：
石英10-20份，高岭土5-10份，氧化铝10-20份，钾长石10-15份，锆英粉1-3份，滑石2-5 份，硼酸3-8份。
金属镍纤维的直径为30-50μm，长径比为20-40。
陶瓷金属化层为Mo-Mn金属氧化层，由以下重量百分比的原料组成：
金属钼60-80％，氧化锰10-20％，氧化铝5-10％，二氧化硅2-5％，氧化钙2-5％。
优选地，金属导热涂层为金属铁、铁基合金中的一种或两种与金属镍、镍基合金中的一种或两种混合，其中Fe与Ni的重量比为3-5:1。
陶瓷外釉层为耐高温耐磨釉层，由以下重量份数的原料组成：
石英15-20份，氧化铝30-40份，氧化锆1-3份，氟化钙5-10份，氟化镁5-10份，抗氧剂0.2-1 份，镍0.1-0.5份，色料0-10份。
本发明所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具的制备方法，步骤如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，干燥，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1280-1320℃下保温1-2h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在950-1050℃下保温1-2h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1320-1350℃下保温1-2h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
步骤(1)中，锅具生坯在空气流通的环境下进行干燥，干燥温度为80-150℃，干燥时间为1-2h。
步骤(2)中，溶剂为乙醇，溶剂与陶瓷金属化层原料的重量比为1-2:1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在陶瓷基体材料中添加一定量的金属镍纤维，在提高陶瓷基体强度的同时，利用金属镍的高电磁性赋予陶瓷基体电磁加热功能，与金属导热涂层相结合，大大提高了陶瓷锅具的电磁加热效率，降低了能耗；
(2)本发明通过对陶瓷基体外表面进行金属化处理，再热喷涂金属导热涂层，增强了金属导热涂层与陶瓷基体的结合强度，避免了金属导热涂层脱落，大大延长了电磁加热陶瓷锅具的使用寿命；
(3)本发明的原料成本低，制备方法简单易行，便于工业化生产，制备的磁加热陶瓷锅具具有安全无毒、成本低、加热效率高、能耗低的特点，市场前景好。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的操作方法或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。如无特别说明，实施方式中出现的份数均为重量份数，百分数均为重量百分数。
实施例1
按本发明的技术方案制备电磁炉专用陶瓷加热锅具，原料配比如下：
陶瓷内釉层：石英20份，锂长石40份，氧化铝5份，氧化钙8份，氧化铜18份，氧化锰8份，镍0.5份。
陶瓷基体层：金属镍纤维(直径50μm，长径比20)15％，陶瓷材料85％；
陶瓷材料：石英15份，高岭土8份，氧化铝20份，钾长石10份，锆英粉3份，滑石2 份，硼酸5份。
陶瓷金属化层：金属钼80％，氧化锰10％，氧化铝5％，二氧化硅2％，氧化钙3％。
金属导热涂层：金属铁80％，金属镍20％。
陶瓷外釉层：石英15份，氧化铝40份，氧化锆2份，氟化钙8份，氟化镁8份，抗氧剂0.5份，镍0.5份。
制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1300℃下保温1h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入原料总重量1倍的溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在1000℃下保温1h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1350℃下保温1h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
实施例2
按本发明的技术方案制备电磁炉专用陶瓷加热锅具，原料配比如下：
陶瓷内釉层：石英15份，锂长石50份，氧化铝8份，氧化钙5份，氧化铜15份，氧化锰10份，镍0.2份。
陶瓷基体层：金属镍纤维(直径50μm，长径比20)10％，陶瓷材料90％；
陶瓷材料：石英20份，高岭土5份，氧化铝15份，钾长石12份，锆英粉1份，滑石3 份，硼酸3份。
陶瓷金属化层：属钼70％，氧化锰15％，氧化铝8％，二氧化硅5％，氧化钙2％。
金属导热涂层：金属铁75％，金属镍25％。
陶瓷外釉层：石英20份，氧化铝30份，氧化锆1份，氟化钙5份，氟化镁10份，抗氧剂1份，镍0.3份，色料2份。
制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1300℃下保温1h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入原料总重量1倍的溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在1000℃下保温1h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1350℃下保温1h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
实施例3
按本发明的技术方案制备电磁炉专用陶瓷加热锅具，原料配比如下：
陶瓷内釉层：石英18份，锂长石45份，氧化铝6份，氧化钙6份，氧化铜20份，氧化锰7份，镍0.3份。
陶瓷基体层：金属镍纤维(直径50μm，长径比20)5％，陶瓷材料95％；
陶瓷材料：石英10份，高岭土10份，氧化铝10份，钾长石15份，锆英粉2份，滑石 5份，硼酸8份。
陶瓷金属化层：金属钼60％，氧化锰20％，氧化铝10％，二氧化硅5％，氧化钙5％。
金属导热涂层：金属铁85％，金属镍15％。
陶瓷外釉层：石英18份，氧化铝35份，氧化锆1.5份，氟化钙8份，氟化镁10份，抗氧剂0.5份，镍0.1份，色料4份。
制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1280℃下保温2h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入原料总重量1倍的溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在950℃下保温2h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1320℃下保温2h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
对比例1
市售电磁炉加热陶瓷锅具。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，陶瓷基体层中不添加金属镍纤维，制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1300℃下保温1h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入原料总重量1倍的溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在1000℃下保温1h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1350℃下保温1h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，不对陶瓷基体层外表面进行金属化处理，直接在陶瓷基体层上喷涂金属导热涂层，制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1300℃下保温1h，形成陶瓷内釉层；
(2)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷基体外表面，形成金属导热涂层；
(3)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1350℃下保温1h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处仅在于，陶瓷基体层中不添加金属镍纤维，且不对陶瓷基体层外表面进行金属化处理，直接在陶瓷基体层上喷涂金属导热涂层，制备方法如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料混合均匀，成型得到锅具生坯，在100℃下干燥1h，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1300℃下保温1h，形成陶瓷内釉层；
(2)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷基体外表面，形成金属导热涂层；
(3)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1350℃下保温1h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
对实施例1-3和对比例1-4中的成品锅具进行性能检测，结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-4中的成品锅具性能检测结果
从表1可以看出，本发明制备的电磁炉专用陶瓷加热锅具安全无毒，耐热性好，加热效率高，涂层结合强度高，使用寿命长，具有较好的市场前景。
Claims (10)
1.一种电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：由内到外依次为陶瓷内釉层、陶瓷基体层、陶瓷金属化层、金属导热涂层和陶瓷外釉层；所述陶瓷基体层内添加有5-15％的金属镍纤维；陶瓷金属化层为Mo-Mn金属化层；金属导热涂层为金属铁、金属镍、铁基合金、镍基合金中的一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：陶瓷内釉层的釉料由以下重量份数的原料组成：石英15-20份，锂长石40-50份，氧化铝5-8份，氧化钙5-10份，氧化铜15-20份，氧化锰5-10份，镍0.1-0.5份。
3.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：陶瓷基体层由5-15％的金属镍纤维和85-95％的陶瓷材料组成，陶瓷材料由以下重量份数的原料组成：石英10-20份，高岭土5-10份，氧化铝10-20份，钾长石10-15份，锆英粉1-3份，滑石2-5份，硼酸3-8份。
4.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：金属镍纤维的直径为30-50μm，长径比为20-40。
5.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：陶瓷金属化层为Mo-Mn金属氧化层，由以下重量百分比的原料组成：金属钼60-80％，氧化锰10-20％，氧化铝5-10％，二氧化硅2-5％，氧化钙2-5％。
6.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：金属导热涂层为金属铁、铁基合金中的一种或两种与金属镍、镍基合金中的一种或两种混合，其中Fe与Ni的重量比为3-5:1。
7.根据权利要求1所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具，其特征在于：陶瓷外釉层由以下重量份数的原料组成：石英15-20份，氧化铝30-40份，氧化锆1-3份，氟化钙5-10份，氟化镁5-10份，抗氧剂0.2-1份，镍0.1-0.5份，色料0-10份。
8.一种权利要求1-7任一项所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具的制备方法，其特征在于：步骤如下：
(1)将陶瓷基体层的陶瓷材料和金属镍纤维混合均匀，成型得到锅具生坯，干燥，然后将陶瓷内釉层的釉料原料混合熔融，涂在锅具生坯内表面，再将坯体置于烧结炉，在1280-1320℃下保温1-2h，形成陶瓷内釉层；
(2)将陶瓷金属化层的原料粉碎、混合，加入溶剂搅拌均匀，形成膏状混合料，通过丝网印刷到陶瓷锅具外表面，置于烧结炉，在950-1050℃下保温1-2h，形成陶瓷金属化层；
(3)将金属导热涂层的原料混合后热喷涂在陶瓷金属化层表面，形成金属导热涂层；
(4)将陶瓷外釉层的釉料原料混合熔融，涂在金属导热涂层表面，置于烧结炉，在1320-1350℃下保温1-2h，形成陶瓷外釉层，即制备得到电磁炉专用陶瓷加热锅具。
9.根据权利要求8所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，锅具生坯在空气流通的环境下进行干燥，干燥温度为80-150℃，干燥时间为1-2h。
10.根据权利要求8所述的电磁炉专用陶瓷加热锅具的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，溶剂为乙醇，溶剂与陶瓷金属化层原料的重量比为1-2:1。
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