一种炊具用复合材料、不锈钢炊具及其制备方法技术

本发明专利技术属于炊具制备技术领域，具体为一种炊具用复合材料、不锈钢炊具及其制作方法，包括由内至外依次设置的不锈钢内衬层、纯铝夹层和铝复合材料外层，其中，铝复合材料外层热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃，并由该材料制成不锈钢炊具，制备方法中，采用熔体钎焊工艺用铝复合材料对锅体进行包底。本发明专利技术的有益效果是：该材料受热均匀，导热率高，耐热稳定性高达320℃以上，且层与层之间在急速冷却时发生不剥离；本发明专利技术的炊具在重复冷热冲击下不脱底，提高炊具使用的可靠性，同时具有良好的烹饪效果，同时，本发明专利技术的工艺简单，加工成本低廉，容易实现规模化生产，具有极广的市场前景。

A composite material and stainless steel cooker for cooking utensils and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种炊具用复合材料、不锈钢炊具及其制备方法
本专利技术属于炊具制备
，尤其涉及煮、炸、煎、炒类高温炊具，具体为一种炊具用复合材料、不锈钢炊具及其制作方法。
技术介绍
纯铝制炊具因具有质轻、美观、高导热率等优点，但由于铝属于活泼金属，易于与酸性或碱性化合物反应生成溶于水的含铝化合物，现代医学认为，过多的摄入铝后，一部分铝将滞留于脑组织，引发铝性脑病，例如老年性痴呆和早性痴呆等，尽管铝在暴露于空气下会急速形成氧化铝保护膜，但在受到锅铲等坚硬厨具刮擦下薄膜将急速被打破而出露铝，形成食品烧制期间的铝污染源，因此纯铝制炊具只能用于食品与铝隔离的蒸制炊具和存放干类食品，和某些特殊类型炊具(例如不受严重刮擦的电饭锅和高压锅)，而不宜用于煮、炸、煎、炒类高温类炊具。为了克服纯铝制炊具的上述缺点，在煮、炸、煎、炒类铝制炊具与食料接触的表面上，涂覆了一层聚四氟乙烯(也称作特氟龙)的薄涂层(俗称的不粘锅)，在常温至260℃下涂层对酸和碱是化学惰性的，但这类炊具只适合于低温下使用，在干烧或油温高至300℃下膜层可能受到破坏，并且在使用期间要特别仔细，维护涂层不受到损伤，不能使用铁锅铲或尖锐形状的锅铲，如果涂层破裂或划伤，膜层将不再起到保护膜的作用。不锈钢具有不锈蚀、强度高和美观等优点，因此被广泛用于各种低温和高温炊具，为了保证人体健康，已推出食品级不锈钢应符合《中华人民共和国国家标准/不锈钢食具容器卫生标准》GB9684-88，标准对铅、铬、镍、锡、砷的各项含量进行的限定，这类不锈钢包括奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化类不锈钢，例如常规使用的食品级不锈钢牌号为304(也称作18/8不锈钢)，但是不锈钢与铝比较导热率很低(各种不锈钢的导热率为10-30W/(m·℃)，1070铝为236W/(m·℃))，热容低(铁的热熔为0.46×103J/(kg·℃)、铝的热容为0.88×103J/(kg·℃))，因此，不锈钢炊具存在导热性和保温性不好的缺点，极大的影响了食品的烹饪品质。在铝制品的制造中，越来越多采用轧压连接工艺生产的包括多层不同铝材料的复合板材，尤其是汽车用热交换器(例如汽车空调冷凝器、蒸发器、水箱散热器、油冷却器等部件)的钎焊材料板材。这一技术同样应用于炊具制品，例如复合底不锈钢锅，最常见的是不锈钢-纯铝-不锈钢三层锅，纯铝是夹在中间的芯层，起到快速传热的作用，为了防止锅底脱离，外侧不锈钢起到了固定铝层的作用，但是由于这些材料的热膨胀系数各异，在使用中仍然长期受到机械冲击和反复的热-冷循环冲击下的热膨胀差异而引发微裂纹，一旦微裂纹进入空气，由于空气起到隔热作用，将影响层间的导热性，并因裂纹的开始而造成剥落隐患的存在，尤其是在干烧情形下容易出现锅底脱底。因此，当前的不锈钢-铝复合锅还存在改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种炊具用复合材料，该材料受热均匀，导热率高，耐热稳定性高达320℃以上，且层与层之间在急速冷却时发生不剥离。本专利技术的另一个目的是提供一种不锈钢炊具，该炊具在重复冷热冲击下不脱底，同时具有良好的烹饪效果，例如不粘锅、无油烟、加热均匀、聚热力强等。本专利技术的再一个目的是提供一种不锈钢炊具的制备方法，该方法得到的炊具可以防止高温冷却循环下掉底的状况发生，提高炊具使用的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种炊具用复合材料，其特征在于：包括由内至外依次设置的不锈钢内衬层、纯铝夹层和铝复合材料外层，其中，铝复合材料外层热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。作为本专利技术复合材料的优选，所述纯铝夹层的厚度为0.05mm-2mm，所述铝复合材料的厚度为5mm-30mm；进一步优选地，不锈钢内衬通过热浸铝工艺或轧压连接工艺附着在纯铝夹层一个面上；进一步优优选地，铝复合材料外层通过熔体钎焊工艺附着在纯铝夹层另一个面上。作为本专利技术复合材料的优选，铝复合材料选自硅铝合金、SiC-铝基复合材料或SiC-硅铝合金复合材料的至少一种。当铝复合材料选自硅铝合金、SiC-铝基复合材料或SiC-硅铝合金复合材料时，通过调节硅铝合金中的硅含量，或SiC-纯铝基复合材料中Si的数量，或SiC-硅铝合金复合材料中SiC+硅铝合金中Si的数量，来调节铝材料的热膨胀系数，使得：铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。优选地，当不锈钢内衬为304不锈钢时，硅铝合金中硅的质量含量为18.3％-25.9％；或者对于SiC-铝基复合材料，当SiC的质量含量为14.4％-20.8％；或者对于SiC-硅铝合金复合材料，当SiC+硅的质量含量为18.3％-25.9％时，所获得的铝复合材料与304不锈钢材料的热膨胀系数差值处于±1ppm/℃。所述不锈钢内衬的材料为奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化类不锈钢中的至少一种。本专利技术还提供了一种不锈钢炊具，该炊具包括由上述复合材料制成的锅体，且不锈钢内衬层为所述锅体的内表面；作为本专利技术的一种优选方案，本专利技术的炊具还包括连接在锅体上的手柄。本专利技术还提供了一种不锈钢炊具的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将不锈钢内衬和纯铝夹层制成不锈钢-铝复合板材，对复合板材拉伸成型，得到炊具的预定内部形状，优选地，纯铝夹层厚度为0.05mm-2mm；(2)在纯铝夹层的外层附着铝复合材料外层进行包底，优选地，铝复合材料外层包底的厚度为5mm-30mm；其中，铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。本专利技术制备方法的一些实施例或优选方案中，步骤(2)中，在纯铝夹层外层附着铝复合材料采用熔体钎焊连接工艺，纯铝夹层与铝复合材料外层之间通过钎剂连接在一起；熔体钎焊连接工艺的具体过程为：得到步骤(1)的结构后，在纯铝夹层外层涂覆钎剂，将铝复合材料加热至熔体后倒入模具，与纯铝夹层在模具中压紧至预定位置，冷却脱模即得铝复合材料包底的不锈钢炊具，即锅体；上述使用的钎剂优选为氟化物类型的钎剂。本专利技术制备方法的另一些实施例或优选方案中，在铝复合材料熔体倒入模具前，对模具涂覆脱模剂，并将模具加热至500-600℃；铝复合材料的优选加热温度在700-800℃时成为熔体。本专利技术制备方法的另一些实施例或优选方案中，不锈钢内衬与纯铝夹层通过热浸铝工艺或轧压连接工艺连接在一起；本专利技术使用的铝复合材料优先选自硅铝合金、SiC-铝基复合材料或SiC-硅铝合金复合材料中的至少一种；通过调节硅铝合金中的硅含量，或SiC-纯铝基复合材料中Si的数量，或SiC-硅铝合金复合材料中SiC+硅铝合金中Si的数量，来调节铝材料的热膨胀系数，使得：铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。本专利技术的制备方法中，在步骤(2)后，还包括对获得的炊具进行精加工、抛光、接柄、装饰等步骤，得到最终的炊具产品。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炊具用复合材料，其特征在于：包括由内至外依次设置的不锈钢内衬层、纯铝夹层和铝复合材料外层，其中，铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种炊具用复合材料，其特征在于：包括由内至外依次设置的不锈钢内衬层、纯铝夹层和铝复合材料外层，其中，铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。


2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述纯铝夹层的厚度为0.05mm-2mm，所述铝复合材料的厚度为5mm-30mm；
优选地，所述不锈钢内衬通过热浸铝工艺或轧压连接工艺附着在所述纯铝夹层一个面上；
优选地，所述铝复合材料外层通过熔体钎焊工艺附着在所述纯铝夹层另一个面上。


3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述铝复合材料选自硅铝合金、SiC-铝基复合材料或SiC-硅铝合金复合材料的至少一种。


4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于：通过调节硅铝合金中的硅含量，或SiC-纯铝基复合材料中Si的数量，或SiC-硅铝合金复合材料中SiC+硅铝合金中Si的数量，来调节铝材料的热膨胀系数，使得：
铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃；
优选地，当不锈钢内衬为304不锈钢时，硅铝合金中硅的质量含量为18.3％-25.9％；或者对于SiC-铝基复合材料，当SiC的质量含量为20.3％-29.0％；或者对于SiC-硅铝合金复合材料，当SiC+硅的质量含量为14.4％-20.8％％时，所获得的铝复合材料与304不锈钢材料的热膨胀系数差值处于±1ppm/℃。


5.一种不锈钢炊具，其特征在于包括由权利要求1-4任一项所述的复合材料制成的锅体，且所述不锈钢内衬层为所述锅体的内表面；
优选地，还包括连接在所述锅体上的手柄。


6.一种不锈钢炊具的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将不锈钢内衬和纯铝夹层制成不锈钢-铝复合板材，对复合板材拉伸成型，得到炊具的预定内部形状，优选地，纯铝夹层厚度为0.05-2mm；
(2)在纯铝夹层的外层附着铝复合材料外层进行包底，优选地，铝复合材料的厚度为5-30mm；
其中，铝复合材料热膨胀系数＝不锈钢材料热膨胀系数±1ppm/℃。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在纯铝夹层外层附着铝复合材料采用熔体钎焊连接工艺，纯铝夹层与铝复合材料外层之间通过钎剂连接在一起；
熔体钎焊连接工艺的具体过程为：得到步骤(1)的结构后，在纯铝夹层外层涂覆钎剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珮豪，彭波，
申请(专利权)人：李珮豪，
类型：发明
国别省市：天津;12