一種導磁陶瓷鍋及其製備工藝的製作方法

2023-04-30 05:30:57 1

本發明涉及一種陶瓷器皿製備領域，特別是一種導磁陶瓷鍋及其製備工藝。

背景技術：

電磁爐作為廚具市場的新型灶具，採用磁場感應渦流加熱原理，打破了傳統的明火烹調方式，已經逐漸在家庭中普及，它具有升溫快、熱效率高、無明火、對周圍環境不產生熱輻射無煙塵、安全性好等優點，被稱為「烹飪之神」和「綠色爐具」。

陶瓷，被用作烹飪用具的材料已有許多年歷史。陶瓷鍋成本便宜，使用方便，不會生鏽，並且烹調時能保持食物的原滋原味，是健康、環保、安全的烹飪器具之一。然而，電磁爐無法對陶瓷等非受磁體的陶瓷鍋進行直接加熱。目前市場上為了使陶瓷鍋能夠採用電磁加熱，在已製備好的陶瓷鍋上採用粘貼、塗覆等方法添加磁性製品。專利CN 200820047032.7公開了一種金屬膜陶瓷膽電磁電飯鍋，通過在陶瓷膽的底部外表面覆上一層導磁金屬膜，可在電磁場中產生渦流而發熱，從而實現陶瓷膽的電磁加熱。但是，這種電磁電飯鍋由於導磁層設置在陶瓷內膽的底部外表面，工作時有大量的熱量直接散失到外界，且導磁金屬膜成本較高、使用壽命短。專利CN 202681589 U公開了一種在陶瓷鍋底部嵌入一塊與鍋具底面積相同的鐵磁性薄片使得該陶瓷鍋可以在電磁爐上加熱，這種方法需要對脆性陶瓷進行加工，如打洞、劃槽等，使得陶瓷成品率很低且工藝複雜；另外磁性製品與陶瓷的熱脹冷縮差距大，導致分層，易出現脹裂等現象。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種導磁陶瓷鍋及其製備工藝，解決現有陶瓷鍋需要對脆性陶瓷進行加工，如打洞、劃槽等，使得陶瓷成品率很低且工藝複雜；另外金屬磁性薄片與陶瓷坯體的熱脹冷縮差距大，高溫燒結時，易出現金屬磁性薄片嚴重氧化，外陶瓷加熱脹裂等現象。

為了實現上述目的，採用如下的技術方案：

一種導磁陶瓷鍋，包括陶瓷鍋基體、導磁防氧化發熱片和陶瓷封片；所述陶瓷鍋基體底部帶凹槽，所述導磁防氧化發熱片設置在所述陶瓷鍋基體底部的凹槽內，所述導磁防氧化發熱片的尺寸小於所述陶瓷鍋基體底部的凹槽；所述陶瓷封片與所述陶瓷鍋基體底部接封在一起，所述陶瓷封片的直徑和成分均與所述陶瓷鍋基體底部一致；所述導磁防氧化發熱片包括磁性發熱片和高溫防氧化層；所述高溫防氧化層塗覆在所述磁性發熱片表面，燒結後形成密閉的保護膜層。

進一步的，所述導磁防氧化發熱片為相互連通的條狀、片狀、三維網狀中的一種或多種。

進一步的，所述高溫防氧化層包括高導熱玻璃和金屬粉或者金屬氧化物中的一種或者多種。所述金屬粉為鋁粉、鋁合金粉、鐵粉、鐵合金粉中一種或多種混合物；所述金屬氧化物為氧化鋁。

進一步的，所述導磁防氧化發熱片鐵素體不鏽鋼、鎳、鈷中的一種或多種。

進一步的，所述導磁防氧化發熱片為鐵磁合金和銀的燒結片或塗有鐵磁合金和銀混合物薄膜的陶瓷片。

進一步的，所述陶瓷鍋基體原料為氧化鋁、石英、氧化鋯、堇青石、玻璃粉中的一種或多種混合物。

進一步的，所述陶瓷鍋基體原料組分按質量份數包括：石英30-50份，高嶺土17-24份，粘土18-22份，鉀長石10-14份，硼酸2-3份，滑石2-4份，氧化鋁1-3份。

一種上述導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

（1）稱取陶瓷鍋基體原料，將原料進行充分混料球磨→榨泥→練泥，製備出陶瓷鍋基體坯料；

（2）通過滾壓成型工藝將陶瓷鍋基體坯料形成底部帶凹槽的陶瓷鍋基體；

（3）製備小於陶瓷鍋基體底部凹槽尺寸的導磁防氧化發熱片；

（4）製備一塊一定厚度且與陶瓷鍋基體底部直徑大小一致的、成分相同的陶瓷封片；

（5）將步驟（3）所得的導磁防氧化發熱片置放於陶瓷鍋基體底部凹槽中，把步驟（4）所得的陶瓷封片和陶瓷鍋基體底部封接在一起，得到底部包含導磁防氧化發熱片的陶瓷鍋坯體；

（6）將陶瓷鍋坯體晾乾，然後在陶瓷鍋坯體外表面塗上釉料；

（7）把陶瓷鍋坯體置於一定溫度的燒結爐中燒成，獲得表面光滑的導磁陶瓷鍋。

進一步的，步驟（2) 中所述滾壓成型工藝是在普通石膏模型的底部中間設計一個大於導磁防氧化發熱片的尺寸的凸臺，將一定質量的陶瓷坯料放入石膏模型的底部，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成底部帶凹槽的陶瓷鍋基體。

進一步的，步驟（2) 中的陶瓷鍋坯體凹槽是按照略大於導磁防氧化發熱片的尺寸在成型陶瓷坯體的底部雕刻而成。

步驟（3）所述導磁防氧化發熱片的製備主要包括以下步驟：

（1）按稱取高溫防氧化層原料，再加入膠黏劑後混料球磨，並配製成懸浮性較好的塗層漿料；

（2）將步驟（1）所得塗層料漿粘結附著在磁性發熱片表面上形成一層料漿薄層，將刷塗完畢的磁性發熱片在100-150℃保溫30-60min；然後低溫燒結0.5~1h；最後隨爐冷卻。

與現有技術相比，本發明通過對普通石膏模型進行改進，利用滾壓成型工藝製備出底部帶凹槽的陶瓷鍋基體，陶瓷鍋基體底部凹槽的尺寸大於導磁防氧化發熱片，將表面包覆一層高溫防氧化層的導磁防氧化發熱片置放於凹槽中並利用陶瓷封片把陶瓷鍋基體底部封接緊密，使得導磁防氧化發熱片位於導磁陶瓷鍋的底部中間且與周圍底部陶瓷鍋基體之間存在一定的空間，解決了傳統帶金屬導磁加熱層的陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中開裂、炸鍋的問題，另外在導磁防氧化發熱片的表面包覆一層高溫防氧化層，避免了導磁防氧化發熱片在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題，本發明的製備方法具有生產工藝簡單，成本低等優點。

附圖說明

圖1是本發明採用滾壓成型工藝製備帶凹槽的陶瓷鍋坯體的原理示意圖；

圖2是本發明底部帶凹槽的陶瓷鍋基體的內部組織結構示意圖；

圖3是本發明導磁防氧化發熱片處於陶瓷鍋底部中間時的內部組織結構示意圖；

圖4是本發明導磁陶瓷鍋的內部組織結構示意圖；

圖5是本發明導磁防氧化發熱片示意圖；

圖6是本發明連續導磁金屬纖維網絡示意圖；

其中，1-滾壓頭、2-凸臺、3-石膏模型、4-凹槽、5-陶瓷鍋基體、6-導磁防氧化發熱片、7-陶瓷封片、8-連續導磁金屬纖維網絡。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。

實施例1

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：石英30份，高嶺土24份，粘土22份，鉀長石14份，硼酸3份，滑石4份，氧化鋁3份；將原料按照普通陶瓷坯料製備工藝混料球磨→榨泥→練泥，製備出陶瓷坯料；然後按照底部直徑110mm的陶瓷鍋的底部尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，其中石膏模型的底部中間設計有一個大於導磁防氧化發熱片的尺寸的凸臺，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成底部帶凹槽的陶瓷鍋坯體；由滾壓頭、凸臺、石膏模型滾壓成型工藝用設備如圖1所示，得到的底部帶凹槽的陶瓷鍋基體如圖2所示。接著在直徑90mm的430鐵素體不鏽鋼板的表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於430鐵素體不鏽鋼板，如圖3所示；最後利用陶瓷釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部封接在一起，得到底部包含430鐵素體不鏽鋼板的陶瓷鍋坯體，如圖4所示；將坯體晾乾後，在其外表面塗上釉料，在110℃保溫15分鐘，然後按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於430鐵素體不鏽鋼板，在430鐵素體不鏽鋼板的周邊形成了永久性的空間，避免了因為430鐵素體不鏽鋼板的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中的開裂、炸鍋問題；另外在430鐵素體不鏽鋼板表面包覆一層高溫防氧化層，避免了430鐵素體不鏽鋼板在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。本實施例中的導磁防氧化發熱片如圖5或者圖6所示可以為相互連通的條狀、片狀、或者三維網狀。

實施例2

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：石英40份，高嶺土20份，粘土19份，鉀長石12份，硼酸4份，滑石3份，氧化鋁2份；將原料按照普通陶瓷坯料製備工藝混料球磨→榨泥→練泥，製備出陶瓷坯料；然後按照陶瓷鍋120mm的底部尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，其中石膏模型的底部中間設計有一個大於導磁防氧化發熱片的尺寸的凸臺，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成底部帶凹槽的陶瓷鍋坯體；接著在直徑90mm的鎳纖維三維網絡的表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於鎳纖維三維網絡；最後利用陶瓷釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部封接在一起，得到底部包含鎳纖維三維網絡的陶瓷鍋坯體；將坯體晾乾後，在其外表面塗上釉料，在120℃保溫15分鐘，然後按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於鎳纖維三維網絡，在鎳纖維三維網絡的周邊形成了永久性的空間，避免了因為鎳纖維三維網絡的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中開裂、炸鍋的問題；另外在鎳纖維三維網絡表面包覆一層高溫防氧化層，避免了鎳纖維三維網絡在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。

實施例3

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：石英45份，高嶺土20份，粘土18份，鉀長石10份，硼酸3份，滑石2份，氧化鋁2份；將原料按照普通陶瓷坯料製備工藝混料球磨→榨泥→練泥，製備出陶瓷坯料；然後按照陶瓷鍋125mm的底部尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，其中石膏模型的底部中間設計有一個大於導磁防氧化發熱片的尺寸的凸臺，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成底部帶凹槽的陶瓷鍋坯體；接著在直徑90mm的鐵磁合金和銀的燒結片的表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於鐵磁合金和銀的燒結片；最後利用陶瓷釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部封接在一起，得到底部包含鐵磁合金和銀的燒結片的陶瓷鍋坯體；將坯體晾乾後，在其外表面塗上釉料，在110℃保溫15分鐘，然後按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於鐵磁合金和銀的燒結片，在鐵磁合金和銀的燒結片的周邊形成了永久性的空間，避免了因為鐵磁合金和銀的燒結片的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中開裂、炸鍋的問題；另外在鐵磁合金和銀的燒結片表面包覆一層高溫防氧化層，避免了鐵磁合金和銀的燒結片在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。

實施例4

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：石英50份，高嶺土17份，粘土18份，鉀長石10份，硼酸2份，滑石2份，氧化鋁1份；將原料按照普通陶瓷坯料製備工藝混料球磨→榨泥→練泥，製備出陶瓷坯料；然後按照陶瓷鍋130mm的底部尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成陶瓷鍋坯體，按照略大於導磁防氧化發熱片的尺寸在成型陶瓷坯體的底部雕刻一個凹槽；接著在直徑90mm的鎳金屬板的表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於鎳金屬板；最後利用陶瓷釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部封接在一起，得到底部包含鎳金屬板的陶瓷鍋坯體；將坯體晾乾後，在其外表面塗上釉料，在120℃保溫15分鐘，然後按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於鎳金屬板，在鎳金屬板的周邊形成了永久性的空間，避免了因為鎳金屬板的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中開裂、炸鍋的問題；另外在鎳金屬板表面包覆一層高溫防氧化層，避免了鎳金屬板在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。

實施例5

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：氧化鋁80份，堇青石玻璃粉20份；將原料按照精細陶瓷坯料製備工藝加入膠黏劑後混料球磨，製備出陶瓷坯料；然後按照底部直徑140mm的陶瓷鍋的底部尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，其中石膏模型的底部中間設計有一個大於導磁防氧化發熱片的尺寸的凸臺，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成底部帶凹槽的陶瓷鍋坯體；接著在邊長100mm的、兩面塗有鐵磁合金和銀混合物薄膜的正方形陶瓷片表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於上述的陶瓷片；最後在晾乾的陶瓷封片的上表面和陶瓷鍋坯體底部分別塗上釉料，在110℃保溫15分鐘，然後把陶瓷封片的上表面和陶瓷鍋坯體底部對正貼合，按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，燒結過程中釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部緊密的接合在一起，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於塗有鐵磁合金和銀混合物薄膜的陶瓷片，在塗有鐵磁合金和銀混合物薄膜的陶瓷片的周邊形成了永久性的空間，避免了因為塗有鐵磁合金和銀混合物薄膜的陶瓷片的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中的開裂、炸鍋問題；另外在所述陶瓷片表面包覆一層高溫防氧化層，避免了陶瓷片在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。

實施例6

一種導磁陶瓷鍋的製備工藝，主要包括以下步驟：

按質量份數稱取陶瓷鍋基體原料：2Y-ZrO2 40份、Al2O3 40份、低溫玻璃添加劑20份；將原料按照精細陶瓷坯料製備工藝混料球磨，製備出陶瓷坯料；然後按照150mm底部的陶瓷鍋尺寸、形狀、厚度等參數計算所需的陶瓷坯料量；將陶瓷坯料放入用於製備陶瓷鍋的石膏模型的底部，利用滾壓頭和石膏模型滾壓成型，模型中的陶瓷坯料在壓力作用下形成陶瓷鍋坯體，按照略大於導磁防氧化發熱片的尺寸在成型陶瓷坯體的底部雕刻一個凹槽；接著在直徑120mm的鎳金屬板的表面包覆一層高溫防氧化層並將其置放於上述陶瓷鍋坯體的凹槽中，其中陶瓷鍋坯體底部凹槽的尺寸大於鎳金屬板；最後在晾乾的陶瓷封片的上表面和陶瓷鍋坯體底部分別塗上釉料，在110℃保溫15分鐘，然後把陶瓷封片的上表面和陶瓷鍋坯體底部對正貼合，按照陶瓷鍋坯體普通燒結工藝置於1250℃的輥道窯中燒結1-2h，燒結過程中釉料把陶瓷封片和陶瓷鍋坯體底部緊密的接合在一起，即得到本發明所述的導磁陶瓷鍋。由於凹槽的尺寸大於鎳金屬板，在鎳金屬板的周邊形成了永久性的空間，避免了因為鎳金屬板的熱膨脹係數遠大於陶瓷材料而引起的導磁陶瓷鍋在製備過程中或反覆電磁加熱使用過程中開裂、炸鍋的問題；另外在鎳金屬板表面包覆一層高溫防氧化層，避免了鎳金屬板在燒結過程中被氧化而導致功率衰退等問題。

需要聲明的是，上述實施例僅僅是對本發明的具體實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，本領域技術人員在現有技術的基礎上還可做多種修改和變化，例如採用其他種類的導磁材料、採用不同的燒結溫度或採用其他陶瓷鍋基體配方，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種改進，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。