包含易清洁且耐划痕的烧煮表面的烧煮装置的制造方法_2

文档序号:9220641阅读:来源:国知局
表面3',另外的外面和/或 下面5'由该器具承载。把手9'可固定到载体2'上,尤其通过复制模制(surmoulage)或 夹持(clipsage)固定。把手9'可尤其由塑料材料制成。但是,包含烧煮装置Γ的家用电 器具并非必须是包含烤钵的烤干酪器具,而尤其还可以是包含烧煮板的器具如煎饼用浅锅 (plancha),或者包含旨在烤黄食物的槽的电烤锅(cuiseur)。烧煮装置Γ可以是从该器具 可拆卸或不可拆卸的。如果希望的话,加热装置可与载体2'连成一体;另外的外面和/或 下面5'不是必须置于热源侧。
[0050] 本发明还涉及包含这种烧煮装置1 ;1'的烹饪制品或烧煮家用电器具。
[0051] 更特别地,根据本发明,金属载体2 ;2'形成基底,所述基底带有形成烧煮表面3 ; 3'的过渡金属硼化物或硼氮化物的表面层10 ;10'。
[0052] 术语"过渡金属硼化物"并不限于包含硼原子对过渡金属原子的化学计量组成,但 尤其包含过渡金属的二硼化物。该过渡金属优选选自钛、铬、锆、钒、铌、铁。过渡金属如钛、 铬、锆、钒、铌的硼化物是二硼化物。
[0053] 术语"过渡金属硼氮化物"并不限于包含硼原子和氮原子对过渡金属原子的化学 计量组成,但尤其包含硼氮化物如TiAIBN。
[0054] 换言之,金属载体2 ;2'形成基底,所述基底带有形成烧煮表面3 ;3'的过渡金属硼 化物或过渡金属硼氮化物的表面层10 ;1〇'。
[0055] 金属载体2 ;2'有利地由不锈钢、钛或者包含至少一个不锈钢外面的多层材料如 不锈钢/铝/不锈钢夹层材料制成。
[0056] 金属载体2 ;2'的厚度有利地是十分之几 mm至几 mm。
[0057] 根据第一实施模式,表面层10由过渡金属硼化物或硼氮化物的涂层形成。过渡金 属硼化物的涂层被沉积在由金属载体2 ;2'形成的基底上。
[0058] 换言之,表面层10由过渡金属硼化物或过渡金属硼氮化物的涂层形成。
[0059] 涂布技术可尤其应用于包含温度性能受限的材料的烧煮装置1 ;1',例如包含固 定到载体2的热扩散壁7 ;把手9'在载体2'的固定将优选在产生表面层10之后进行。
[0060] 过渡金属硼化物类型的涂层因它们的高硬度、耐磨损性和耐腐蚀性以及热稳定性 的性能而为人所知,所述过渡金属硼化物例如是TiB 2、CrB2、FeB、Fe2B、VB2、他82或ZrB 2。
[0061] 多种方法使得能够获得过渡金属硼化物如TiB2、CrB2、FeB、Fe 2B、VB2、吣82或ZrB 2 的薄层。该涂层可尤其通过在载体2 ;2'的内面和/或上面4 ;4'上的物理气相沉积或者通 过在载体2 ;2'的内面和/或上面4 ;4'上的等离子体辅助的化学气相沉积而产生。
[0062] 在物理气相沉积(PVD)技术当中,脉冲或非脉冲的直流磁控阴极溅射看来是获得 这种涂层的最合适的方法,因为它使得能够在可具有相对复杂的几何形状的部件上进行低 温(低于200°C )沉积,而不使用有毒气体。所获得的沉积物是致密的并且附着到基底上。 而且,该基底的表面形貌被保留。
[0063] 过渡金属硼化物的沉积物由具有与目标涂层组成相同的组成的靶获得,该靶可通 过粉末烧结制备。在箱中获得高真空之后,在氩气氛下在非反应性条件下通过靶溅射产生 膜。通过这种技术获得的沉积速率是大约数μ m/h。
[0064] 可实施其它方法来获得过渡金属硼化物的涂层,例如射频阴极溅射,使用乙硼烷 在反应性介质中的阴极溅射,或者通过离子束的溅射。不过,通过这些技术获得的沉积速率 低于利用磁控阴极溅射的沉积速率。
[0065] 该涂层也可通过载体2 ;2'的内面和/或上面4 ;4'上的阴极电弧蒸发来产生。
[0066] 等离子体辅助的化学气相沉积也使得能够在相对低的温度下(大约400°C )获得 过渡金属硼化物的涂层。例如,对于TiB2的薄层来说,所用的气体是此13、11(:1 4或11出!14)4。 这种方法因而使得能够获得具有与通过PVD所获得的性能接近的性能的化学计量沉积物。
[0067] 试验的沉积物通过PVD技术,通过使用脉冲直流磁控阴极溅射而产生。所使用的 基底是奥氏体不锈钢基底(例如不锈钢304)。所使用的靶与目标涂层具有相同的组成,并 且例如通过粉末烧结获得。所述靶例如是(:池 2或TiB2的靶。在箱中获得高真空之后,表面 层10通过在氩气氛下在非反应性条件下的溅射产生。
[0068] 作为一种变化形式,沉积物可通过金属靶X和靶B4C的共溅射获得。(X表示过渡 金属或过渡金属的金属合金如TiAl、TiCr、ZrNb..)。该表面层10则包含痕量碳。
[0069] 过渡金属硼化物的涂层具有高硬度O2000HV)。为了获得令人满意的耐划痕性, 应当使用最小硬度为150HV的基底。因而,由铁素体不锈钢(~ 160HV)、奥氏体不锈钢 (~210HV)或者钛O160HV)制成的基底可在本发明的范围内使用。基底可包含铝,但不作 为涂层的载体层,铝的硬度(50-90HV)不足以获得所希望的性能。因而,金属载体2 ;2'具 有大于或等于150HV的硬度。
[0070] 耐划痕性利用绿色Scotch Brite?类型的研磨球团(加载有氧化铝粒子)来评 价。
[0071] 为了获得根据上述试验的完全耐划痕性的涂层,需要获得具有大硬度以及2. 5 μπι 的涂层最小厚度的涂层。例如大于10 ym的大涂层厚度并不是必须的,因为硼化物沉积物 是受约束的并且倾向于产生裂纹。3-5 μπι如4 μπι的涂层厚度提供了令人满意的结果。
[0072] 硬度大约为15GPa的NbN和NbAlN涂层具有足以确保耐划痕性的硬度。过渡金属 二硼化物如(:池 2、1182、2池2的硬度甚至更高。在奥氏体不锈钢基底上获得的沉积物已经表 明根据上述试验的(:池 2或TiB 2的耐性。
[0073] 清洁便利性试验根据以下的操作程序进行:待表征的表面覆盖有在碳化之后具有 强粘附性能的食物化合物的混合物。碳化的混合物则经历研磨球团的作用。
[0074] 该食物化合物的混合物例如为以下所示:34mg/mL的葡萄糖、14. 5mg/mL的支链淀 粉、39mg/mL的卵白蛋白、13. 5mg/mL的酪蛋白、32. 8mg/mL的亚油酸。在210°C下在炉中烧 煮20分钟并且冷却2分钟之后,将样品浸入除垢剂和水混合物中5分钟,然后利用研磨设 备(plynon^tre,研磨烧煮残余物的设备)清洁。仍然被烧煮残余物覆盖的表面百分数使得 能够评价烧煮表面的清洁便利性。0%的百分数因而对应于具有最大清洁便利性的烧煮表 面。
[0075] 下表显示了对于不同类型的烧煮表面3 ;3'来说的清洁便利性:不锈钢、涂层NbN、 NbAlN(具有 59%原子的 Al)、CrB2。
[0077] 看来,与具有NbN或NbAlN涂层或不锈钢制成的烧煮表面相比,CrB2涂层使得能够 获得大的清洁便利性。
[0078] 利用其它混合物(奶+稻米)的类似试验确认了过渡金属硼化物涂层的清洁便利 性结果。
[0079] 烧煮过程中的粘附试验按照以下操作程序在长柄平底锅上进行。在具有旺火的 40mm燃气炉上利用20ml油预热该长柄平底锅1分30秒,加入被切成小方块的具有密实果 肉的各种Charlotte的土豆,每隔两分钟混合土豆,评价粘附性能。
[0080] 所得结果如下:对于不锈钢和NbN来说,在烧煮之后和清洁之前有若干残余物(没 有显著的粘附差别);对于NbAlN来说,较少粘结;对于CrBjP TiB 2来说,在烧煮之后没有 残余物。而且注意到,聚合油在CrBjP TiB 2上易于被除去。
[0081] 包含本发明涂层的烧煮装置1 ;1'具有显著优于不锈钢烧煮表面的清洁便利性, 而且具有相比于不锈钢烧煮表面来说改善的耐划痕性。
[0082] 作为一种变化形式,XBN类型的过渡金属硼氮化物如TiBN或TiAlBN的沉积物可 通过多种途径获得,例如直接由XBN靶获得,表面层10通过在氩气氛下在非反应性条件下 溅射来产生,或者由XB或XB 2靶获得,表面层10在反应性条件
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