一种离子渗透型不粘炒锅及其制备方法与流程

本发明属于不粘锅领域，具体涉及一种离子渗透型不粘炒锅及其制备方法。

背景技术：

目前国内外的不粘炒锅普遍使用聚四氟乙烯作为不粘层，而由于炒锅在烧油时，锅体温度常常超过200℃，长此以往，聚四氟乙烯层有脱落的风险，误食该涂层会对人体器官造成不可逆的损伤。

申请号为201910868557.x的中国发明专利申请，公开了一种不粘锅及其制备方法，通过将氮化钛等粉体高速撞击锅体板料形成不粘层的同时，还通过撞击力强化了锅体的硬度，不粘层与锅体在连接区域内互相嵌入，不粘层与锅体的结合力强，再经过打磨和旋压成型及覆底等操作即可获得不粘锅。该发明将不粘层的原料由聚四氟乙烯变成氮化钛，且不粘层由高速撞击形成，总的来说，还是在锅体表面涂覆了一层其他材料的不粘层，仍然有脱落的风险，且随着使用，具有一定硬度的锅铲对锅体表面的损伤，也会造成不粘层的脱落。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种离子渗透型不粘炒锅，包括锅体，所述锅体的材料依次由铸铁基层、渗钇层、氮-碳-钇渗入层和油膜层组成。

进一步的，所述渗钇层的厚度为10-20μm，所述氮-碳-钇渗入层的厚度为50-80μm，所述油膜层的厚度为10-20μm，锅体的整体厚度0.3-0.5cm。

进一步的，还包括锅把，所述锅把固定在锅体上。

进一步的，所述锅体的深度为10-20cm。

上述离子渗透型不粘炒锅的制备方法，

s1.毛坯铸铁锅经过打磨后，放入真空环境中，并在经打磨后的铸铁锅内表面均匀喷涂一层纳米钇粉层，在真空条件下将温度升至700-900℃，使用与铸铁锅内部形状相适配的挤压件挤压纳米钇粉层，持续1-2h，停止施压；s2.将温度降至500-600℃，往真空环境中通入氨气和甲烷，保温5-8h后，将温度降至100-200℃，取出锅体；s3.在锅体表面喷涂一层植物油，然后烘烤10-20min，所得锅体降温至常温即可。

进一步的，挤压件施加压力为0.1-0.5mpa。

进一步的，所述纳米钇粉层的厚度为0.5-0.8mm。

进一步的，通入氨气和甲烷时，氨气与甲烷的流量比为4:1。

进一步的，s3中烘烤温度为100-150℃。

进一步的，氨气的流量为0.4-0.5m³/h，甲烷的流量为0.1-0.125m³/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明以铸铁为原料制备炒锅，依次在炒锅内表面渗钇、氮碳同渗，最后再在铸铁炒锅内表面喷涂一层植物油，在此过程中，钇原子渗入到铸铁炒锅的铁原子之间，形成互相渗透的渗钇层，渗钇层提高了炒锅内表面的抗氧化性，而氮碳同渗层，提高了炒锅内表面的强度，避免锅铲等硬物对炒锅内表面造成划痕，同时，由于氮碳是从表面往内部渗入，渗钇层分成了纯钇层和氮-碳-钇渗入层，氮-碳-钇渗入层大大减小了原子间间距，使得铸铁炒锅内表面更加致密，大大减小了其摩擦系数，因此铸铁锅具有不粘性，而在铸铁炒锅再喷涂一层植物油，植物油进一步渗入铁质毛细孔中，一方面隔绝空气，进一步起到防护作用，另一方面，油脂形成油膜，其润滑作用进一步提高了铸铁炒锅的不粘性。

（2）本发明的不粘锅，并未在锅体表面粘接涂层，而是通过本发明的工艺，形成相互渗透的不粘层，该不粘层不会脱落，耐高温。另外，由于炒锅常用于做菜，因此，炒锅经常接触到食盐，在食盐、水以及空气的作用下，炒锅内表面常常容易发生铁锈，本发明由于油膜层的存在，避免生锈。

（3）本发明的制备方法，从s1至s3，温度的变化方向一样，即温度的变化趋势为温度降低，避免了温度反复变化造成的工艺难控制的问题，且本发明制备方法，并未使用盐浴，在盐浴过程中，会用到或产生剧毒物质，操作不当可能会造成环境污染甚至人员中毒，而本发明未使用盐浴，从源头上避免了使用盐浴带来的不良后果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中a处放大图。

图中，1-锅体，101-铸铁基层，102-渗钇层，103-氮-碳-钇渗入层，104-油膜层，2-锅把。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例

如图1和图2所示，一种离子渗透型不粘炒锅，包括锅体1，所述锅体1的材料依次由铸铁基层101、渗钇层102、氮-碳-钇渗入层103和油膜层104组成，所述渗钇层102的厚度为10-20μm，所述氮-碳-钇渗入层103的厚度为50-80μm，所述油膜层104的厚度为10-20μm，锅体1的整体厚度0.3-0.5cm。

进一步的，还包括锅把2，所述锅把2固定在锅体1上，方便炒菜时翻炒。固定方式为通过螺钉固定，当需要更换锅把2时，将原锅把取下，换上的新锅把，再用螺钉固定即可。

进一步的，所述锅体1的深度为10-20cm。将锅体1的深度设置成10-20cm，留足充分的容纳空间，避免炒菜时物料被翻炒出锅。

上述离子渗透型不粘炒锅的制备方法，

s1.毛坯铸铁锅经过打磨后，放入真空环境中，真空度为0.05-0.08mpa，并在经打磨后的铸铁锅内表面均匀喷涂一层纳米钇粉层，在真空条件下将温度升至700-900℃，使用与铸铁锅内部形状相适配的挤压件挤压纳米钇粉层，持续1-2h，停止施压；

s2.将温度降至500-600℃，往真空环境中通入氨气和甲烷，保温5-8h后，将温度降至100-200℃，取出锅体；

s3.在锅体表面喷涂一层植物油，然后烘烤10-20min，所得锅体降温至常温即可。

上述方法中，s1主要是在铸铁层的表面渗入钇原子，形成渗由钇原子的层状结构，s2主要是在渗有钇原子的层状结构上，继续同时渗入氮原子和碳原子，s1和s2完成后，则将整个铸铁层分成了铸铁基层101、渗钇层102和-氮-碳-钇渗入层103，此时，由于外层的-氮-碳-钇渗入层103的微观结构紧密，锅体已经具备不粘性；s3在氮-碳-钇渗入层103的表面再喷涂一层植物油脂，并进行烘烤，进一步使油脂渗入氮-碳-钇渗入层103的表层，形成油膜层104，由于油膜层104具有隔绝空气的作用，同时由于油膜层104的憎水性，小分子水只能被油膜层104隔离在外，不能渗入铸铁层中，另外，由于油膜层104的润滑效果，进一步提升了不粘炒锅的不粘性能。

为了保证纳米钇能渗入到铸铁层中，需要挤压件施加压力，而压力的大小直接影响钇原子的渗入深度，将设置为0.1-0.5mpa，可以确认得到所需深度。

进一步的，所述纳米钇粉层的厚度为0.5-1mm。

进一步的，通入氨气和甲烷时，氨气与甲烷的流量比为4:1。氨气与甲烷的流量比确定了渗氮渗碳后，形成的氮碳同渗层中氮原子和碳原子的比例，而氮原子和碳原子的比直接决定了该层的性能。将氨气与甲烷的流量比设置成4:1，可以达到形成不粘层的效果，即氮-碳-钇渗入层103具有不粘性。

进一步的，s3中烘烤温度为100-150℃。

进一步的，氨气的流量为0.4-0.5m³/h，甲烷的流量为0.1-0.125m³/h。

实验例1

s1.毛坯铸铁锅经过打磨后，放入真空环境中，真空度为0.05mpa，并在经打磨后的铸铁锅内表面均匀喷涂一层纳米钇粉层，厚度为0.5mm，在真空条件下将温度升至700℃，使用与铸铁锅内部形状相适配的挤压件挤压纳米钇粉层，压力为0.1mpa，持续2h，停止施压；

s2.将温度降至500℃，往真空环境中通入氨气和甲烷，氨气的流量为0.4m³/h，甲烷的流量为0.1m³/h，保温5h后，将温度降至100℃，取出锅体；

s3.在锅体表面喷涂一层植物油，然后烘烤20min，s3中烘烤温度为150℃，所得锅体降温至常温即可。

实验例2

s1.毛坯铸铁锅经过打磨后，放入真空环境中，真空度为0.08mpa，并在经打磨后的铸铁锅内表面均匀喷涂一层纳米钇粉层，厚度为0.6mm，在真空条件下将温度升至800℃，使用与铸铁锅内部形状相适配的挤压件挤压纳米钇粉层，压力为0.3mpa，持续1h，停止施压；

s2.将温度降至600℃，往真空环境中通入氨气和甲烷，氨气的流量为0.5m³/h，甲烷的流量为0.125m³/h，保温8h后，将温度降至150℃，取出锅体；

s3.在锅体表面喷涂一层植物油，然后烘烤10min，s3中烘烤温度为100℃，所得锅体降温至常温即可。

实验例3

s1.毛坯铸铁锅经过打磨后，放入真空环境中，真空度为0.07mpa，并在经打磨后的铸铁锅内表面均匀喷涂一层纳米钇粉层，厚度为0.8mm，在真空条件下将温度升至900℃，使用与铸铁锅内部形状相适配的挤压件挤压纳米钇粉层，压力为0.8mpa，持续2h，停止施压；

s2.将温度降至550℃，往真空环境中通入氨气和甲烷，氨气的流量为0.5m³/h，甲烷的流量为0.125m³/h，保温7h后，将温度降至100℃，取出锅体；

s3.在锅体表面喷涂一层植物油，然后烘烤20min，s3中烘烤温度为150℃，所得锅体降温至常温即可。