КУХОННАЯ ПОСУДА, ПРОИЗВОДИМАЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТИТАНА И ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК A47J36/02 A47J27/00 C23C24/00 C23C28/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области техники, связанной с изготовлением сверхтвердой и сверхизносостойкой кухонной посуды, и, в частности, к кухонной посуде, производимой с применением титана и лазерной технологии, и способу ее изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для обеспечения антипригарных свойств поверхность антипригарной сковороды обычно покрыта антипригарным покрытием. Существующее антипригарное покрытие для кухонной посуды, как правило, включает в себя фторсодержащее покрытие и керамическое покрытие. Фторсодержащее покрытие изготавливают в основном из политетрафторэтилена (ПТФЭ), перфтороктановой кислоты (ПФОК), перфторалкильных и полифторалкильных соединений (ПФАС), сополимера фторированного этиленпропилена (ФЭП), этилен-тетрафторэтилена (ЭТФЭ) или подобного материала. Фторсодержащее покрытие является антипригарным, поскольку эти фторполимеры имеют чрезвычайно низкую свободную поверхностную энергию и низкие коэффициенты трения. Однако указанное фторсодержащее покрытие не является износостойким и имеет склонность к отслаиванию. Кроме того, из-за низкой шероховатости поверхности корпуса сковороды антипригарное покрытие на поверхности корпуса сковороды легко может быть поцарапано и соскоблено лопаткой или твердой пищей, в результате чего указанное антипригарное покрытие имеет короткий срок службы. В результате антипригарные свойства посуды постепенно ухудшаются или даже исчезают. Керамическое покрытие состоит, в основном, из кремний-кислородных связей и неорганического кремния, образующих на поверхности корпуса сковороды компактную и непористую наноструктуру, которая обеспечивает антипригарный эффект. Однако корпус антипригарной сковороды с керамическим покрытием обычно изготавливают из алюминия, а коэффициент расширения у керамического покрытия намного ниже, чем коэффициент расширения у алюминия. В этом случае керамическое покрытие легко растрескивается из-за частого теплового расширения и сжатия. Обычно после 3-6 месяцев использования на поверхности покрытия появляются мелкие трещины. Как следствие, антипригарные свойства постепенно ухудшаются.

В заключение, из-за применяемого материала современная антипригарная сковорода имеет такие недостатки, как неудовлетворительное устранение прилипания, низкая долговечность антипригарных свойств и плохая устойчивость в случае жарки с перемешиванием при высокой температуре.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническими проблемами, которые следует решить с помощью настоящего изобретения, являются недостаточная устойчивость к высоким температурам, низкая твердость, низкая износостойкость и короткий срок службы существующей антипригарной сковороды.

Для решения указанных выше проблем в настоящем изобретении предложены следующие технические решения:

Настоящее изобретение предлагает кухонную посуду, производимую с применением титана и лазерной технологии, включающую в себя корпус сковороды и антипригарное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность корпуса сковороды. Антипригарное покрытие представляет собой наноразмерный металлокерамический слой, образованный путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения; либо указанное антипригарное покрытие получают нанесением наноразмерного металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образованного путем отверждения; или указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образованного путем многократного отверждения.

Указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 15-45 масс. % частиц с титановым покрытием и 55-85 масс. % нового нанокомпозитного керамического порошкового материала.

Указанный новый нанокерамический материал включает в себя 20-30 масс. % полиметилсилоксана, 0,5-20 масс. % гидроксисиликоновой жидкости, 1-5 масс. % легкоплавкого стеклянного порошка, 6-10 масс. % силикатного золя, 5-10 масс. % нитрида кремния, 5-10 масс. % наноразмерного диоксида титана, 8-12 масс. % наноразмерного оксида алюминия, 6-8 масс. % наноразмерного титана, 3-6 масс. % смачивающей и диспергирующей добавки, 2-4 масс. % загустителя и 10-15 масс. % воды.

Новый нанокомпозитный керамический порошковый материал представляет собой по меньшей мере одно из нитрида титана (TIN), карбида титана (TiC), карбида кремния (SiC), карбонитрида титана (TiCN), борида титана (TiB), оксида алюминия (Al₂O₃), оксида лантана (La₂O₃), оксида иттрия (Y₂O₃), оксида циркония (ZrO), оксида магния (MgO), гидроксиапатита (Са₁₀(PO₄)₆(ОН)₂) и порошкового железа (Fe).

Частица с титановым покрытием имеет структуру «ядро-оболочка» с тремя слоями: слой наружной оболочки представляет собой металлический титан, слой внутреннего ядра представляет собой силиконовую жидкость, слой смолы расположен между слоем наружной оболочки и слоем внутреннего ядра, при этом указанный слой смолы представляет собой смесь полиметилсилоксана и порошка железа. В процентах по массе содержание металлического титана составляет 10-40 масс. %, полиметилсилоксана - 55-70 масс. %, порошкового железа 0,5-2 масс. %, остальное - силиконовая жидкость.

Содержание SiO₂ в силикатном золе составляет 1-50 масс. %, а средний размер частиц составляет 1-500 нм.

По дополнительному техническому решению в частице с титановым покрытием металлический титан представляет собой наноразмерный порошковый титан, а порошковое железо является наноразмерный. В частности, частицы с титановым покрытием могут быть получены с применением следующих этапов:

1. Наноразмерное порошковое железо добавляют в полиметилсилоксан и распределяют его равномерно, получая раствор смолы.

2. Раствор смолы и силиконовую жидкость подвергают миниэмульсионной полимеризации для получения частиц смолы с гладкой поверхностью и равномерным гранулометрическим составом, при этом силиконовая жидкость покрыта смолой.

3. Частицы смолы распыляют в наноразмерный металлический титан так, что указанный наноразмерный металлический титан равномерно присоединяется к поверхности частиц смолы, обеспечивая эффект полного покрытия частиц смолы металлическим титаном, в результате чего получают частицы, покрытые титаном.

Следует отметить, что силиконовая жидкость не допускает пригорания, но обладает низкой термостойкостью. Силиконовая жидкость покрыта смолой, содержащей порошковое железо, а затем покрыта металлическим титаном для получения частиц с титановым покрытием. Благодаря сверхвысокоскоростному лазерному плакированию и отверждению при высокой температуре металлический титан поглощает тепло и плавится, что позволяет защитить смолу и силиконовую жидкость так, что указанные смола и силиконовая жидкость сохраняются в покрытии. Когда происходит нагрев кухонной посуды, включающей в себя наноразмерный металлокерамический слой, который содержит частицы с титановым покрытием, смола расширяется, и силиконовая жидкость просачивается через поры смолы, что повышает антипригарное действие указанного наноразмерного металлокерамического слоя. Кроме того, добавление порошкового железа способствует повышению термостойкости слоя смолы.

Следует отметить, что добавление в наноразмерный металлокерамический слой частиц с титановым покрытием помогает улучшить устранение прилипания к покрытию, соответственно, на 15-45%, предпочтительно на 20-35%. Если содержание частиц с титановым покрытием является слишком низким, указанный наноразмерный металлокерамический слой будет обладать неудовлетворительным антипригарным эффектом. Если содержание частиц с титановым покрытием является слишком высоким, это влияет на эффект связи между наноразмерный металлокерамический слоем и новым нанокерамическим материалом.

По дополнительному техническому решению сторона с антипригарным покрытием, удаленная от корпуса сковороды, представляет собой новый нанокерамический материал, а сторона с антипригарным покрытием, прикрепленным к корпусу сковороды, представляет собой наноразмерный металлокерамический слой.

Следует отметить, что в новом нанокерамическом материале смачивающая и диспергирующая добавка может представлять собой триполифосфат натрия (TEGO), а загуститель может представлять собой загуститель на основе способной к набуханию эмульсии (HASE), который может быть выбран специалистом в данной области техники на основании его технических знаний. Это не является ограничением настоящего изобретения.

По дополнительному техническому решению, для получения указанного наноразмерного металлокерамического слоя высокой твердости, указанный новый нанокомпозитный керамический порошковый материал представляет собой по меньшей мере три или шесть компонентов из нитрида титана (TiN), карбида титана (TiC), карбида кремния (SiC), карбонитрида титана (TiCN), борида титана (TiB), оксида алюминия (Al₂O₃), оксида лантана (La₂O₃), оксида иттрия (Y₂O₃), оксида циркония (ZrO), оксида магния (MgO), гидроксиапатита (Са₁₀(PO₄)₆(ОН)₂) и порошкового железа (Fe).

По дополнительному техническому решению размер частиц нового нанокомпозитного керамического порошкового материала составляет 0,01-6 мкм, а размер частиц с титановым покрытием составляет 2-6 мкм.

По дополнительному техническому решению толщина указанного антипригарного покрытия составляет 30-1000 мкм. Например, толщина антипригарного покрытия составляет 30 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 200 мкм, 500 мкм, 800 мкм или 1000 мкм.

По дополнительному техническому решению толщина наноразмерного металлокерамического слоя составляет 5-20 мкм. Например, толщина наноразмерного металлокерамического слоя составляет 5 мкм, 8 мкм, 10 мкм, 12 мкм, 15 мкм, 18 мкм или 20 мкм.

Следует отметить, что наноразмерный металлокерамический слой характеризуется высокой твердостью и низкой ударной вязкостью. Придать форму дну сковороды следует в процессе изготовления посуды. Если толщина одиночного наноразмерного металлокерамического слоя слишком велика, указанный наноразмерный металлокерамический слой растрескивается из-за низкой ударной вязкости, что приводит к проблемам с качеством. Следовательно, толщина одного наноразмерного металлокерамического слоя не должна быть чрезмерно большой, и должна составлять приблизительно 5-20 мкм. Такой диапазон толщины позволяет избежать образования микротрещин на покрытии при формировании дна сковороды.

По дополнительному техническому решению толщина нового нанокерамического материала составляет 1-8 мкм. Например, толщина нового нанокерамического материала составляет 1 мкм, 2 мкм, 5 мкм или 8 мкм.

По дополнительному техническому решению на наружной поверхности корпуса сковороды предусмотрен сверхпроводящий магнитный слой толщиной 300-600 мкм. Например, толщина сверхпроводящего магнитного слоя составляет 300 мкм, 400 мкм, 500 мкм или 600 мкм. В частности, указанный сверхпроводящий магнитный слой предусмотрен снизу наружной поверхности корпуса сковороды.

По дополнительному техническому решению указанный сверхпроводящий магнитный слой включает в себя следующие компоненты в масс. %:

80-92% сплава никель-железо, 0,03-2,5% порошкового углерода, 2-6% графена, 1-3,5% порошкового хрома, 4-6% порошкового молибдена и 0,5-3% порошковой меди, причем сплав никель-железо содержит 65-79% никеля.

По дополнительному техническому решению корпус сковороды изготовлен из алюминия, железа, нержавеющей стали, меди, титана и керамики.

В настоящем изобретении, согласно первому аспекту, дополнительно предложен способ изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, включающий в себя следующие этапы:

пескоструйная обработка чистого корпуса сковороды; и изготовление антипригарного покрытия на внутренней поверхности корпуса сковороды;

способ изготовления антипригарного покрытия включает в себя: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С, осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя с получением наноразмерного металлокерамического слоя заданной толщины, и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия; или

способ изготовления антипригарного покрытия включает в себя: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С, осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя с получением наноразмерного металлокерамического слоя, отверждение покрытия из нового нанокерамического материала на наноразмерном металлокерамическом слое для получения нового нанокерамического материала и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия заданной толщины; или

способ изготовления антипригарного покрытия включает в себя: S2: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С и осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя с получением наноразмерного металлокерамического слоя; S3: отверждение покрытия из нового нанокерамического материала на наноразмерном металлокерамическом слое для получения нового нанокерамического материала; и повторение этапов S2 и S3 до тех пор, пока не будет достигнута заданная толщина, и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия.

В частности, операция осуществления сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения наноразмерного металлокерамического слоя включает в себя следующие этапы. После нагрева корпуса сковороды до температуры 120-180°С осуществляют лазерное термоотверждение порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя на сухой и чистой внутренней поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,5-2 кВт, скорость сканирования 8-12 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 20-30 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получают на внутренней поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15-20 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продувают газообразным аргоном под давлением 1-2 МПа с целью очистки, а затем подвергают сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения наноразмерного металлокерамического слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 100-250 Вт, скорость сканирования 10-12 мм/с, диаметр пятна 4-6 мм, расход аргона 20-30 л/мин.

В частности, операция отверждения покрытия из нового нанокерамического материала на наноразмерном металлокерамическом слое для получения нового нанокерамического материала включает в себя следующие этапы. Наноразмерный металлокерамический слой, полученный путем сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления, для очистки продувают газообразным аргоном под давлением 1,0-2,0 МПа в течение 20-30 секунд, а затем наносят покрытие из нового нанокерамического материала, при этом расстояние между распылителем и поверхностью корпуса сковороды должно составлять 15-30 см, чтобы покрытие из нового нанокерамического материала покрывало весь наноразмерный металлокерамический слой. Покрытие из нового нанокерамического материала отверждают с помощью избыточного тепла от процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления для получения нового нанокерамического материала.

В частности, в техническом решении по изготовлению антипригарного покрытия путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образованного с помощью сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образованного с помощью многократного отверждения, с применением этапов S2 и S3 в виде одного цикла, наноразмерный металлокерамический слой и новый нанокерамический материал попеременно формируют на внутренней поверхности корпуса сковороды в течение 2-50 циклов для достижения заданной толщины. В этом случае получают антипригарное покрытие. В ходе фактической реализации, в каждом цикле временной интервал между лазерным термоотверждением и сверхвысокоскоростным лазерным повторным плавлением, которые относятся к этапу S2, составляет 10-20 с, а временной интервал между сверхвысокоскоростным лазерным повторным плавлением и отверждением на этапе S3 составляет 20-30 с. Временной интервал между смежными циклами составляет 30-50 с. Таким образом, эффективность обработки может быть значительно повышена без ущерба для качества.

Следует отметить, что в способе изготовления высокотемпературное плавление и отверждение предназначены для дополнительного отверждения и сцепления антипригарного покрытия с корпусом сковороды, чтобы улучшить сцепление между антипригарным покрытием и корпусом сковороды. Температура зависит от материала корпуса сковороды. Например, если корпус сковороды выполнен из нержавеющей стали, то температура высокотемпературного плавления и отверждения составляет 1100-1300°С; или если корпус сковороды выполнен из алюминия, температура высокотемпературного плавления и отверждения составляет 293-500°С.

Следует понимать, что в способе изготовления по настоящему изобретению тепловая энергия для изготовления антипригарного покрытия представляет собой сверхвысокоскоростной лазер. Однако объем защиты по настоящему изобретению не ограничен процессом изготовления с применением энергии лазера, но также включает в себя процессы изготовления с применением источников тепла, таких как плазма, созданная с помощью лазера, плазма и электронные лучи.

По дополнительному техническому решению способ изготовления дополнительно включает в себя осуществление сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения сверхпроводящего магнитного слоя на наружной поверхности корпуса сковороды.

В частности, осуществляют лазерное термоотверждение на порошковом материале сверхпроводящего магнитного слоя на наружной поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,5-2 кВт, скорость сканирования 8-12 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 20-30 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Отверждаемое лазером покрытие получают на наружной поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15-20 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продувают газообразным аргоном под давлением 1-2 МПа с целью очистки, а затем подвергают сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения сверхпроводящего магнитного слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 100-250 Вт, скорость сканирования 10-12 мм/с, диаметр пятна 4-6 мм, расход аргона 20-30 л/мин.

В другом варианте осуществления весь процесс изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, включает в себя: 1: штамповку с вытяжкой круглой листовой заготовки, 2: токарная обработка кромки, 3: промывка, 4: пескоструйная обработка, 5: изготовление антипригарного покрытия, 6: полировка внутренней части, 7: шлифовка наружной части, 8: сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение сверхпроводящего магнитного слоя в соответствии с процессом осуществления и параметрами осуществления на этапе S5: 9: зачистка, 10: отверждение, 11: сборка и 12: упаковка.

Следует отметить, что предложенная в настоящем изобретении кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, включает в себя всю столовую и кухонную утварь.

Предпочтительно, антипригарное покрытие по настоящему изобретению получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образуемого путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образуемого путем многократного отверждения.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение включает в себя следующие технические эффекты:

Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии по настоящему изобретению, включает в себя корпус сковороды и антипригарное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность корпуса сковороды. Антипригарное покрытие представляет собой наноразмерный металлокерамический слой, образованный путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения; либо указанное антипригарное покрытие получают нанесением наноразмерного металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образованного путем отверждения; или указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образованного путем многократного отверждения. Наноразмерный металлокерамический слой содержит частицы с титановым покрытием, смолой и силиконовой жидкостью внутри, а также новый нанокомпозитный керамический порошковый материал. Благодаря сверхвысокоскоростному лазерному плакированию и отверждению, смола и силиконовая жидкость внутри частиц с титановым покрытием могут быть эффективно удержаны в покрытии, вследствие чего указанный наноразмерный металлокерамический слой отличается высокой твердостью и хорошим устранением прилипания. Новый нанокерамический материал состоит из полиметилсилоксана, гидроксисиликоновой жидкости, легкоплавкого стеклянного порошка, силикатного золя, нитрида кремния, наноразмерного диоксида титана, наноразмерного оксида алюминия и наноразмерного титана, при этом его формируют на поверхности наноразмерного металлокерамического слоя с применением процесса отверждения, вследствие чего указанный новый нанокерамический материал также отличается высокой твердостью и хорошим устранением прилипания. В предпочтительном решении наноразмерный металлокерамический слой и новый нанокерамический материал наносят друг на друга. В этом случае может быть достигнут эффект высокой твердости, хорошей износостойкости и хорошей сохранности антипригарных свойств антипригарного покрытия.

Кроме того, при изготовлении кухонная посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии по настоящему изобретению, наноразмерный металлокерамический слой сначала формируют путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, а новый нанокерамический материал отверждают на поверхности наноразмерного металлокерамического слоя с помощью избыточного тепла от лазерного плакирования. В этом случае улучшается эффект адгезии нового нанокерамического материала, и улучшается сцепление между наноразмерным металлокерамическим слоем и новым нанокерамическим материалом. Более того, состав наноразмерного металлокерамического слоя аналогичен составу нового нанокерамического материала, что способствует сцеплению между наноразмерным металлокерамическим слоем и новым нанокерамическим материалом. В предпочтительном решении антипригарное покрытие получают путем поочередного многократного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя и нового нанокерамического материала. Как наноразмерный металлокерамический слой, так и новый нанокерамический материал обладают высокой твердостью и хорошим устранением прилипания, а также имеют прочное сцепление между собой, поэтому указанное антипригарное покрытие обеспечивает эффект высокой твердости, отличается высокой износостойкостью и хорошей сохранностью антипригарных свойств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для более ясного описания технических решений в примерах настоящего изобретения ниже будут кратко описаны прилагаемые графические материалы, которые будут упомянуты при описании примеров. Очевидно, что прилагаемые графические материалы в последующем описании представляют собой несколько примеров настоящего изобретения, и средний специалист в данной области техники без творческой разработки может дополнительно составить другие графические материалы на основе этих сопроводительных графических материалов.

На ФИГ. 1 схематически показана конструкция кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, согласно Примеру 1 настоящего изобретения;

На ФИГ. 2 показан увеличенный вид участка А по ФИГ. 1;

На ФИГ. 3 схематически показана структура антипригарного покрытия кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, согласно одному примеру настоящего изобретения;

На ФИГ. 4 схематически показана структура частицы с титановым покрытием согласно настоящему изобретению.

НУМЕРАЦИЯ ПОЗИЦИЙ НА ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ

Корпус 10 сковороды, антипригарное покрытие 20, сверхпроводящий магнитный слой 30, наноразмерный металлокерамический слой 21, новый нанокерамический материал 22, слой 41 наружной оболочки, слой 42 смолы и внутренний слой 43 ядра.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее на примерах по настоящему изобретению ясно и в полном объеме описаны технические решения со ссылками на прилагаемые графические материалы. Аналогичные номера позиций компонентов в прилагаемых графических материалах обозначают аналогичные компоненты. Следует понимать, что описанные ниже примеры представляют собой лишь некоторые, а не все примеры настоящего изобретения. Все другие примеры, созданные специалистами в данной области техники на основе примеров по настоящему изобретению без приложения творческих усилий, должны подпадать под объем защиты настоящего изобретения.

Следует понимать, что применение в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения терминов «включающий» и «содержащий» указывает на существование описанных признаков, совокупностей, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают существование или добавление одного или нескольких других признаков, совокупностей, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их наборов.

Следует также понимать, что термины, применяемые в данном описании и примерах по настоящему изобретению, предназначены только для описания конкретных примеров, но не для ограничения примеров по настоящему изобретению. Применение в описании настоящего изобретения, примеров настоящего изобретения и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают в себя формы множественного числа, если явно не указано иное.

Пример 1

Со ссылкой на ФИГ. 13, данный пример настоящего изобретения предлагает кухонную посуду, производимую с применением титана и лазерной технологии. Как можно понять из графических материалов, кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, включает в себя корпус 10 сковороды, антипригарное покрытие 20, предусмотренное на внутренней поверхности корпуса сковороды, и сверхпроводящий магнитный слой 30, предусмотренный на наружной поверхности корпуса сковороды. Указанное антипригарное покрытие 20 получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя 21, образуемого путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала 22, образуемого путем многократного отверждения. Сторона с антипригарным покрытием 20, удаленная от корпуса 10 сковороды, представляет собой новый нанокерамический материал 22, а сторона с антипригарным покрытием 20, прикрепленным к корпусу 10 сковороды, представляет собой наноразмерный металлокерамический слой 21.

Указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 30 масс. % частиц с титановым покрытием и 70 масс. % нового нанокомпозитного керамического порошкового материала. Новый нанокомпозитный керамический порошковый материал представляет собой TiN, TiC, SiC, TiCN, TiB, Al₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃, ZrO, MgO, Са₁₀(PO₄)₆(ОН)₂ и Fe.

Указанный новый нанокерамический материал включает в себя 25 масс. % полиметилсилоксана, 10 масс. % гидроксисиликоновой жидкости, 3 масс. % легкоплавкого стеклянного порошка, 10 масс. % силикатного золя, 7 масс. % нитрида кремния, 10 масс. % наноразмерного диоксида титана, 10 масс. % наноразмерного оксида алюминия, 7 масс. % наноразмерного титана, 3 масс. % смачивающей и диспергирующей добавки, 3 масс. % загустителя и 12 масс. % воды.

Со ссылкой на ФИГ. 4, частица с титановым покрытием имеет структуру «ядро-оболочка» с тремя слоями: слой 41 наружной оболочки представляет собой металлический титан, слой 43 внутреннего ядра представляет собой силиконовую жидкость, слой 42 смолы расположен между слоем 41 наружной оболочки и слоем 43 внутреннего ядра, при этом указанный слой 42 смолы представляет собой смесь полиметилсилоксана и порошкового железа. В процентах по массе содержание металлического титана составляет 30 масс. %, полиметилсилоксана - 58 масс. %, порошкового железа 2 масс. %, остальное - силиконовая жидкость.

В этом примере в частице с титановым покрытием металлический титан представляет собой наноразмерный порошковый титан, а порошковое железо является наноразмерным. В частности, частицы с титановым покрытием могут быть получены с применением следующих этапов:

1. Наноразмерное порошковое железо добавляли в полиметил с ил океан и распределяли его равномерно, получая раствор смолы.

2. Раствор смолы и силиконовую жидкость подвергали миниэмульсионной полимеризации для получения частиц смолы с гладкой поверхностью и равномерным гранулометрическим составом, при этом силиконовая жидкость была покрыта смолой.

3. Частицы смолы распыляли в наноразмерный металлический титан так, что указанный наноразмерный металлический титан равномерно присоединялся к поверхности частиц смолы, обеспечивая эффект полного покрытия частиц смолы металлическим титаном, в результате чего были получены частицы, покрытые титаном.

В этом примере толщина сверхпроводящего магнитного слоя составляет 500 мкм, и сверхпроводящий магнитный слой включает в себя следующие компоненты с содержанием в масс. %:

85% сплава никель-железо, 1,8% порошкового углерода, 4% графена, 2,2% порошкового хрома, 5% порошкового молибдена и 2% порошковой меди, причем сплав никель-железо содержит 70% никеля. Размер частиц вышеуказанного порошка составляет 0,01-6 мкм.

В этом примере размер частиц нового нанокомпозитного керамического порошкового материала составляет 0,01-6 мкм, а размер частиц с титановым покрытием составляет 2-6 мкм.

В этом примере толщина указанного антипригарного покрытия составляет 300 мкм. Наноразмерный металлокерамический слой толщиной 10 мкм и новый нанокерамический материал толщиной 5 мкм попеременно укладывают 20 раз.

В этом примере корпус сковороды изготовлен из нержавеющей стали.

В этом примере настоящего изобретения дополнительно предложен способ изготовления указанной выше кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, который включает в себя следующие этапы:

S1: Чистый корпус сковороды подвергали пескоструйной обработке.

S2: Корпус сковороды нагревают до 120-180°С, а наноразмерный металлокерамический слой подвергают сверхвысокоскоростному лазерному плакированию и отверждению.

S3: Наноразмерный металлокерамический слой покрывают новым нанокерамическим материалом.

S4: Этапы S2 и S3 повторяют до тех пор, пока не будет получена заданная толщина, а для получения антипригарного покрытия осуществляют высокотемпературное плавление и отверждение при 1200°С.

S5: Выполняют сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение на сверхпроводящем магнитном слое наружной поверхности корпуса сковороды.

Конкретно, на этапе S2 данного примера, после нагрева корпуса сковороды до температуры 180°С осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя на сухой и чистой внутренней поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,8 кВт, скорость сканирования 10 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на внутренней поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1,3 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения наноразмерного металлокерамического слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 250 Вт, скорость сканирования 12 мм/с, диаметр пятна 5 мм, расход аргона 28 л/мин.

В частности, на этапе S3 указанный наноразмерный металлокерамический слой, полученный путем сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления, для очистки продували газообразным аргоном под давлением 1,0 МПа в течение 20 секунд, а затем наносили покрытие из нового нанокерамического материала, при этом расстояние между распылителем и поверхностью корпуса сковороды составляло 15 см, чтобы покрытие из нового нанокерамического материала покрывало весь наноразмерный металлокерамический слой. Покрытие из нового нанокерамического материала отверждали с помощью избыточного тепла от процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления для получения нового нанокерамического материала.

В частности, на этапе S5 осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала сверхпроводящего магнитного слоя на наружной поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,5 кВт, скорость сканирования 8 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на наружной поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1-2 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения сверхпроводящего магнитного слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 250 Вт, скорость сканирования 12 мм/с, диаметр пятна 4 мм, расход аргона 20 л/мин.

В другом варианте осуществления весь процесс изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, включает в себя: 1: штамповку с вытяжкой круглой листовой заготовки, 2: токарная обработка кромки, 3: промывка, 4: пескоструйная обработка, 5: выполнение этапов S2-S4 согласно технологическим процессам и параметрам 6: полировка внутренней части, 7: шлифовка наружной части, 8: сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение сверхпроводящего магнитного слоя в соответствии с процессом осуществления и параметрами осуществления на этапе S5: 9: зачистка, 10: отверждение, 11: сборка и 12: упаковка.

Пример 2

В этом примере по настоящему изобретению предложена кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, которая включает в себя корпус сковороды, антипригарное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности корпуса сковороды, и сверхпроводящий магнитный слой, предусмотренный на наружной поверхности корпуса сковороды. Указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образуемого путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образуемого путем многократного отверждения. Сторона с антипригарным покрытием, удаленная от корпуса сковороды, представляет собой новый нанокерамический материал, а сторона с антипригарным покрытием, прикрепленным к корпусу сковороды, представляет собой наноразмерный металлокерамический слой.

Указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 25 масс. % частиц с титановым покрытием и 75 масс. % нового нанокомпозитного керамического порошкового материала. Новый нанокомпозитный керамический порошковый материал представляет собой TiN, TiC, SiC, TiCN, TiB, Al₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃, ZrO, MgO, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ и Fe.

Указанный новый нанокерамический материал включает в себя 25 масс. % полиметилсилоксана, 10 масс. % гидроксисиликоновой жидкости, 3 масс. % легкоплавкого стеклянного порошка, 10 масс. % силикатного золя, 7 масс. % нитрида кремния, 10 масс. % наноразмерного диоксида титана, 10 масс. % наноразмерного оксида алюминия, 7 масс. % наноразмерного титана, 3 масс. % смачивающей и диспергирующей добавки, 3 масс. % загустителя и 12 масс. % воды.

Частица с титановым покрытием имеет структуру «ядро-оболочка» с тремя слоями: слой наружной оболочки представляет собой металлический титан, слой внутреннего ядра представляет собой силиконовую жидкость, слой смолы расположен между слоем наружной оболочки и слоем внутреннего ядра, при этом указанный слой смолы представляет собой смесь полиметилсилоксана и порошка железа. В процентах по массе содержание металлического титана составляет 30 масс. %, полиметилсилоксана - 58 масс. %, порошкового железа 2 масс. %, остальное - силиконовая жидкость.

В этом примере в частице с титановым покрытием металлический титан представляет собой наноразмерный порошковый титан, а порошковое железо является наноразмерным. В частности, частицы с титановым покрытием могут быть получены с применением следующих этапов:

1. Наноразмерное порошковое железо добавляли в полиметил с ил океан и распределяли его равномерно, получая раствор смолы.

2. Для получения частиц смолы с гладкой поверхностью и равномерным гранулометрическим составом была выполнена миниэмульсионная полимеризация, при этом силиконовая жидкость покрыта смолой.

3. Частицы смолы распыляли в наноразмерный металлический титан так, что указанный наноразмерный металлический титан равномерно присоединялся к поверхности частиц смолы, обеспечивая эффект полного покрытия частиц смолы металлическим титаном, в результате чего были получены частицы, покрытые титаном.

В этом примере толщина сверхпроводящего магнитного слоя составляет 450 мкм, и сверхпроводящий магнитный слой включает в себя следующие компоненты с содержанием в масс. %:

85% сплава никель-железо, 1,8% порошкового углерода, 4% графена, 2,2% порошкового хрома, 5% порошкового молибдена и 2% порошковой меди, причем сплав никель-железо содержит 70% никеля.

В этом примере размер частиц нового нанокомпозитного керамического порошкового материала составляет 0,01-6 мкм, а размер частиц с титановым покрытием составляет 2-6 мкм.

В этом примере толщина указанного антипригарного покрытия составляет 300 мкм. Наноразмерный металлокерамический слой толщиной 8 мкм и новый нанокерамический материал толщиной 7 мкм попеременно укладывают 20 раз.

В этом примере корпус сковороды изготовлен из нержавеющей стали.

В этом примере настоящего изобретения дополнительно предложен способ изготовления указанной выше кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, который включает в себя следующие этапы:

S1: Чистый корпус сковороды подвергали пескоструйной обработке.

S2: Корпус сковороды нагревали до 120-180°С, а наноразмерный металлокерамический слой подвергали сверхвысокоскоростному лазерному плакированию и отверждению.

S3: Наноразмерный металлокерамический слой покрывали новым нанокерамическим материалом.

S4: Этапы S2 и S3 повторяли до тех пор, пока не будет получена заданная толщина, а для получения антипригарного покрытия осуществляли высокотемпературное плавление и отверждение при 1200°С.

S5: Выполняли сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение на сверхпроводящем магнитном слое наружной поверхности корпуса сковороды.

Конкретно, на этапе S2 данного примера, после нагрева корпуса сковороды до температуры 150°С осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя на сухой и чистой внутренней поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 2,0 кВт, скорость сканирования 11 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на внутренней поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1,3 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения наноразмерного металлокерамического слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 250 Вт, скорость сканирования 12 мм/с, диаметр пятна 5 мм, расход аргона 28 л/мин.

В частности, на этапе S3 указанный наноразмерный металлокерамический слой, полученный путем сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления, для очистки продували газообразным аргоном под давлением 1,0 МПа в течение 20 секунд, а затем наносили покрытие из нового нанокерамического материала, при этом расстояние между распылителем и поверхностью корпуса сковороды составляло 15 см, чтобы покрытие из нового нанокерамического материала покрывало весь наноразмерный металлокерамический слой. Покрытие из нового нанокерамического материала отверждали с помощью избыточного тепла от процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления для получения нового нанокерамического материала.

В частности, на этапе S5 осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала сверхпроводящего магнитного слоя на наружной поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,8 кВт, скорость сканирования 8 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на наружной поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1-2 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения сверхпроводящего магнитного слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 250 Вт, скорость сканирования 11 мм/с, диаметр пятна 4 мм, расход аргона 20 л/мин.

В другом варианте осуществления весь процесс изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, включает в себя: 1: штамповку с вытяжкой круглой листовой заготовки, 2: токарная обработка кромки, 3: промывка, 4: пескоструйная обработка, 5: выполнение этапов S2-S4 согласно технологическим процессам и параметрам 6: полировка внутренней части, 7: шлифовка наружной части, 8: сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение сверхпроводящего магнитного слоя в соответствии с процессом осуществления и параметрами осуществления на этапе S5: 9: зачистка, 10: отверждение, 11: сборка и 12: упаковка.

Пример 3

В этом примере по настоящему изобретению предложена кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, и способ ее изготовления. Указанная кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, включает в себя корпус сковороды, антипригарное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности корпуса сковороды, и сверхпроводящий магнитный слой, предусмотренный на наружной поверхности корпуса сковороды. Указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения наноразмерного металлокерамического слоя, образуемого путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и нового нанокерамического материала, образуемого путем многократного отверждения. Сторона с антипригарным покрытием, удаленная от корпуса сковороды, представляет собой новый нанокерамический материал, а сторона с антипригарным покрытием, прикрепленным к корпусу сковороды, представляет собой наноразмерный металлокерамический слой.

Указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 20 масс. % частиц с титановым покрытием и 80 масс. % нового нанокомпозитного керамического порошкового материала. Новый нанокомпозитный керамический порошковый материал представляет собой TiN, TiC, SiC, TiCN, TiB, Al₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃, ZrO, MgO, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ и Fe.

Указанный новый нанокерамический материал включает в себя 25 масс. % полиметилсилоксана, 10 масс. % гидроксисиликоновой жидкости, 3 масс. % легкоплавкого стеклянного порошка, 10 масс. % силикатного золя, 7 масс. % нитрида кремния, 10 масс. % наноразмерного диоксида титана, 10 масс. % наноразмерного оксида алюминия, 7 масс. % наноразмерного титана, 3 масс. % смачивающей и диспергирующей добавки, 3 масс. % загустителя и 12 масс. % воды.

Частица с титановым покрытием имеет структуру «ядро-оболочка» с тремя слоями: слой наружной оболочки представляет собой металлический титан, слой внутреннего ядра представляет собой силиконовую жидкость, слой смолы расположен между слоем наружной оболочки и слоем внутреннего ядра, при этом указанный слой смолы представляет собой смесь полиметилсилоксана и порошка железа. В процентах по массе содержание металлического титана составляет 30 масс. %, полиметилсилоксана - 58 масс. %, порошкового железа 2 масс. %, остальное - силиконовая жидкость.

В этом примере в частице с титановым покрытием металлический титан представляет собой наноразмерный порошковый титан, а порошковое железо является наноразмерным. В частности, частицы с титановым покрытием могут быть получены с применением следующих этапов:

1. Наноразмерное порошковое железо добавляли в полиметил с ил океан и распределяли его равномерно, получая раствор смолы.

2. Для получения частиц смолы с гладкой поверхностью и равномерным гранулометрическим составом была выполнена миниэмульсионная полимеризация, при этом силиконовая жидкость покрыта смолой.

3. Частицы смолы распыляли в наноразмерный металлический титан так, что указанный наноразмерный металлический титан равномерно присоединялся к поверхности частиц смолы, обеспечивая эффект полного покрытия частиц смолы металлическим титаном, в результате чего были получены частицы, покрытые титаном.

В этом примере толщина сверхпроводящего магнитного слоя составляет 400 мкм, и сверхпроводящий магнитный слой включает в себя следующие компоненты с содержанием в масс. %:

85% сплава никель-железо, 1,8% порошкового углерода, 4% графена, 2,2% порошкового хрома, 5% порошкового молибдена и 2% порошковой меди, причем сплав никель-железо содержит 70% никеля.

В этом примере размер частиц нового нанокомпозитного керамического порошкового материала составляет 0,01-6 мкм, а размер частиц с титановым покрытием составляет 2-6 мкм.

В этом примере толщина указанного антипригарного покрытия составляет 150 мкм. Наноразмерный металлокерамический слой толщиной 12 мкм и новый нанокерамический материал толщиной 3 мкм попеременно укладывают 10 раз.

В этом примере корпус сковороды изготовлен из алюминия.

В этом примере настоящего изобретения дополнительно предложен способ изготовления указанной выше кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, который включает в себя следующие этапы:

S1: Чистый корпус сковороды подвергали пескоструйной обработке.

S2: Корпус сковороды нагревали до 120-180°С, а наноразмерный металлокерамический слой подвергали сверхвысокоскоростному лазерному плакированию и отверждению.

S3: Наноразмерный металлокерамический слой покрывали новым нанокерамическим материалом.

S4: Этапы S2 и S3 повторяли до тех пор, пока не будет получена заданная толщина, а для получения антипригарного покрытия осуществляли высокотемпературное плавление и отверждение при 450°С.

S5: Выполняли сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение на сверхпроводящем магнитном слое наружной поверхности корпуса сковороды.

Конкретно, на этапе S2 данного примера, после нагрева корпуса сковороды до температуры 160°С осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала наноразмерного металлокерамического слоя на сухой и чистой внутренней поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 2,0 кВт, скорость сканирования 10 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на внутренней поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1,5 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения наноразмерного металлокерамического слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 200 Вт, скорость сканирования 12 мм/с, диаметр пятна 5 мм, расход аргона 28 л/мин.

В частности, на этапе S3 указанный наноразмерный металлокерамический слой, полученный путем сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления, для очистки продували газообразным аргоном под давлением 1,0 МПа в течение 20 секунд, а затем наносили покрытие из нового нанокерамического материала, при этом расстояние между распылителем и поверхностью корпуса сковороды составляло 15 см, чтобы покрытие из нового нанокерамического материала покрывало весь наноразмерный металлокерамический слой. Покрытие из нового нанокерамического материала отверждали с помощью избыточного тепла от процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления для получения нового нанокерамического материала.

В частности, на этапе S5 осуществляли лазерное термоотверждение порошкового материала сверхпроводящего магнитного слоя на наружной поверхности корпуса сковороды. Параметры процесса отверждения включают в себя мощность 1,5 кВт, скорость сканирования 8 мм/с, диаметр пятна 3 мм, расход аргона 25 л/мин и скорость подачи порошка 8 г/мин. Термоотверждаемое лазером покрытие получали на наружной поверхности корпуса сковороды путем естественного охлаждения в течение 15 с. Затем поверхность термоотверждаемого лазером покрытия продували газообразным аргоном под давлением 1-2 МПа с целью очистки, а затем подвергали сверхвысокоскоростному повторному плавлению лазером для получения сверхпроводящего магнитного слоя. Параметры процесса сверхвысокоскоростного лазерного повторного плавления включают в себя мощность 200 Вт, скорость сканирования 8 мм/с, диаметр пятна 4 мм, расход аргона 20 л/мин.

В другом варианте осуществления весь процесс изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, включает в себя: 1: штамповку с вытяжкой круглой листовой заготовки, 2: токарная обработка кромки, 3: промывка, 4: пескоструйная обработка, 5: выполнение этапов S2-S4 согласно технологическим процессам и параметрам 6: полировка внутренней части, 7: шлифовка наружной части, 8: сверхвысокоскоростное лазерное плакирование и отверждение сверхпроводящего магнитного слоя в соответствии с процессом осуществления и параметрами осуществления на этапе S5: 9: зачистка, 10: отверждение, 11: сборка и 12: упаковка.

Сравнительный пример 1: Отличие от Примера 1 заключается в том, что антипригарное покрытие представляет собой наноразмерный металлокерамический слой, образованный путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, без нового нанокерамического материала. В процессе изготовления, из-за высокой твердости и низкой ударной вязкости наноразмерного металлокерамического слоя, полученная кухонная посуда подвержена растрескиванию при формировании дна сковороды, что не удовлетворяет требованиям к качеству продукции.

Сравнительный пример 2: Отличие от Примера 1 заключается в том, что указанное антипригарное покрытие представляет собой новый нанокерамический материал, образованный путем отверждения, без наноразмерного металлокерамического слоя.

Сравнительный пример 3: Отличие от Примера 1 заключается в том, что указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 10% частиц с титановым покрытием и 90% нового нанокомпозитного керамического порошкового материала.

Сравнительный пример 4: Отличие от Примера 1 заключается в том, что указанный наноразмерный металлокерамический слой включает в себя 60% частиц с титановым покрытием и 40% нового нанокомпозитного керамического порошкового материала.

Сравнительный пример 5: Отличие от Примера 1 заключается в том, что в указанном наноразмерном металлокерамическом слое частицы с титановым покрытием заменены наноразмерным порошковым титаном, смолой и силиконовой жидкостью в той же пропорции.

Сравнительный пример 6: Отличие от Примера 1 заключается в том, что толщина указанного антипригарного покрытия составляет 300 мкм. Наноразмерный металлокерамический слой толщиной 25 мкм и новый нанокерамический материал толщиной 5 мкм попеременно укладывают 20 раз.

Сравнительный пример 7: Отличие от Примера 1 заключается в том, что корпус сковороды не включает в себя сверхпроводящий магнитный слой, а способ изготовления не включает в себя этап S5.

Тестирование эксплуатационных характеристик

Кухонная посуда, предложенная в Примере 1 и Сравнительных примерах 1-7, была раздельно подвергнута испытаниям для определения эксплуатационных характеристик. Результаты испытаний показаны в Таблице 1 ниже.

Способ испытания на износостойкость представляет собой протирание кухонной посуды мочалкой 3М-7447 перемещением вперед и назад, с приложением статического вертикального усилия от массы в 3 кг, при этом однократное перемещение вперед и назад составляет один цикл, с заменой мочалки каждые 1000 циклов и фиксацией количества циклов.

Способ испытания на жаростойкость заключается в следующем. Указанную кухонную посуду помещают в изотермическую испытательную камеру с температурой 350±5°С на 0,5 ч, а затем извлекают для естественного охлаждения до комнатной температуры. Если после этого покрытие указанной кухонной посуды не имеет отклонений, таких как изменение цвета, вздутие, расплавление, отслоение и растрескивание, это указывает, что указанная кухонная посуда является устойчивой к данной температуре. Затем, чтобы определить максимально допустимую температуру для указанной кухонной посуды, температуру в изотермической испытательной камере постепенно повышают с градиентом 50°С.

Способ проверки сохранности антипригарных свойств заключается в нагреве корпуса сковороды до 140-150°С, разбивании в корпус сковороды яйца, нагревании корпуса сковороды до 190-240°С, а после того, как яичный белок становится практически твердым, яйцо переворачивают пластиковой лопаткой, при этом фиксируют максимальное количество жареных яиц, приготовленных до тех пор, пока корпус сковороды не станет липким.

Способ испытания на твердость заключается в измерении твердости в соответствии со стандартом GB/T 40737-2021. Согласно стандарту предприятия, квалификационным стандартом твердости титана, обработанного с применением лазера, является показатель 500 HV.

Способ испытания теплового КПД заключается в настройке интеллектуального прибора с программным управлением и регулируемой частотой питания, установке напряжения 220 В, нажатии пускового выключателя, нажатии выключателя питания дисплея, добавлении в контрольный образец 500 мл воды комнатной температуры, включении индукционной плиты и переходе на максимальную мощность нагрева до закипания воды, при этом фиксируют мощность и время до закипания, а затем осуществляют расчет теплового КПД.

Способы испытания и стандарты степени адгезии покрытия, устойчивости к тепловому удару, устойчивости к щелочам, кислотам и соленой воде осуществляют в соответствии с пунктами испытаний и способами испытаний, указанными в национальном стандарте Китая GB/T 2421-1998.

Из результатов, приведенных в Таблице 1, можно сделать вывод, что кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии согласно Примеру 1 настоящего изобретения, имеет хорошую твердость и износостойкость, выдерживает температуру 550°С и обладает хорошими антипригарными свойствами. Это связано с тем, что наноразмерный металлокерамический слой и новый нанокерамический материал наносят друг на друга. В этом случае может быть достигнут эффект высокой твердости, хорошей износостойкости и хорошей сохранности антипригарных свойств антипригарного покрытия. Кухонная посуда в Сравнительном примере 2, включающая в себя только новый нанокерамический материал, обладает определенной способностью устранения липкости, но имеет низкую износостойкость и неудовлетворительную сохранность антипригарных свойств. В кухонной посуде в Сравнительном примере 3 содержание частиц с титановым покрытием в наноразмерном металлокерамическом слое является низким, что влияет на твердость и сохранность антипригарных свойств покрытия. В кухонной посуде в Сравнительном примере 4 содержание частиц с титановым покрытием в наноразмерном металлокерамическом слое является высоким. Поскольку частицы с титановым покрытием содержат смолу и силиконовую жидкость, а сцепление между новым нанокерамическим материалом и наноразмерным металлокерамическим слоем является слабым, это влияет на твердость и сохранность антипригарных свойств антипригарного покрытия. Кроме того, сцепление с покрытием является слабым, из-за чего, следовательно, износостойкость становится неудовлетворительной. В Сравнительном примере 5 частицы с титановым покрытием заменены наноразмерным порошковым титаном, смолой и силиконовой жидкостью в той же пропорции. Во время сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения смола и силиконовая жидкость испаряются при высокой температуре, поэтому полученный наноразмерный металлокерамический слой утрачивает антипригарный эффект. Следовательно, после износа поверхностного слоя антипригарного покрытия, то есть нового нанокерамического материала, указанная кухонная посуда утрачивает антипригарный эффект. В Сравнительном примере 6 толщина наноразмерного металлокерамического слоя составляет 25 мкм. При формовке кухонной посуды на наноразмерном металлокерамическом слое образуются микротрещины. При высокой температуре эти микротрещины будут увеличиваться, даже если они покрыты новым нанокерамическим материалом. Из данных Сравнительного примера 7 можно сделать вывод, что сверхпроводящий магнитный слой обладает высокой магнитной проводимостью, что позволяет значительно повысить тепловой КПД кухонной посуды.

В предшествующих примерах описания конкретного примера имеют соответствующую направленность. Что касается частей, которые не описаны подробно в примере, следует обратиться к соответствующим описаниям в других примерах.

Вышеизложенные описания представляют собой лишь конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, но не предназначены для ограничения объема защиты настоящего изобретения. Любая эквивалентная модификация или замена, без усилий формулируемая средним специалистом в данной области техники в пределах технического объема, описанного в настоящем изобретении, должна подпадать под объем защиты настоящего изобретения. Следовательно, объем защиты настоящего изобретения должен соответствовать объему защиты формулы изобретения.

Изобретение относится к кухонной посуде, производимой с применением титана и лазерной технологии, и способу ее изготовления. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии по настоящему изобретению, включает в себя корпус сковороды и антипригарное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность корпуса сковороды. Антипригарное покрытие представляет собой металлокерамический слой, образованный путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения; либо указанное антипригарное покрытие получают нанесением металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и керамического материала, образованного путем отверждения; или указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и керамического материала, образованного путем многократного отверждения. Технический результат: антипригарное покрытие кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии по настоящему изобретению, характеризуется хорошей сохранностью антипригарных свойств, высокой твердостью и износостойкостью. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 10 пр.

1. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, включающая в себя корпус сковороды и антипригарное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность корпуса сковороды, причем указанное антипригарное покрытие представляет собой металлокерамический слой, образованный путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения; либо указанное антипригарное покрытие получают нанесением металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и керамического материала, образованного путем отверждения; или указанное антипригарное покрытие получают путем попеременного нанесения металлокерамического слоя, образованного путем сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения, и керамического материала, образованного путем многократного отверждения;

указанный металлокерамический слой включает в себя 15-45 масс. % частиц с титановым покрытием и 55-85 масс. % композитного керамического порошкового материала;

указанный керамический материал содержит 20-30 масс. % полиметилсилоксана, 0,5-20 масс. % гидроксисиликоновой жидкости, 1-5 масс. % легкоплавкого стеклянного порошка, 6-10 масс. % силикатного золя, 5-10 масс. % нитрида кремния, 5-10 масс. % диоксида титана, 8-12 масс. % оксида алюминия, 6-8 масс. % титана, 3-6 масс. % смачивающей и диспергирующей добавки, 2-4 масс. % загустителя и 10-15 масс. % воды;

указанный композитный керамический порошковый материал представляет собой по меньшей мере один из нитрида титана, карбида титана, карбида кремния, карбонитрида титана, борида титана, оксида алюминия, оксида лантана, оксида иттрия, оксида циркония, оксида магния, гидроксиапатита и порошкового железа; и

указанная частица с титановым покрытием имеет структуру «ядро-оболочка» с тремя слоями: слой наружной оболочки представляет собой металлический титан, слой внутреннего ядра представляет собой силиконовую жидкость, слой смолы расположен между слоем наружной оболочки и слоем внутреннего ядра, при этом указанный слой смолы представляет собой смесь полиметилсилоксана и порошкового железа, причем процентное содержание металлического титана составляет 10-40 масс. %, полиметилсилоксана 55-70 масс. %, порошкового железа 0,5-2 масс. %, остальное - силиконовая жидкость.

2. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой размер частиц композитного керамического порошкового материала составляет 0,01-6 мкм, а размер частиц с титановым покрытием составляет 2-6 мкм.

3. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой толщина указанного антипригарного покрытия составляет 30-1000 мкм.

4. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой толщина указанного металлокерамического слоя составляет 5-20 мкм.

5. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой толщина указанного керамического материала составляет 1-8 мкм.

6. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой на наружной поверхности корпуса сковороды предусмотрен сверхпроводящий магнитный слой толщиной 300-600 мкм.

7. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 6, в которой сверхпроводящий магнитный слой содержит следующие компоненты, в масс. %:

80-92% сплава никель-железо, 0,03-2,5% порошкового углерода, 2-6% графена, 1-3,5% порошкового хрома, 4-6% порошкового молибдена и 0,5-3% порошковой меди, причем сплав никель-железо содержит 65-79% никеля.

8. Кухонная посуда, производимая с применением титана и лазерной технологии, по п. 1, в которой корпус сковороды изготовлен из одного из следующих материалов: алюминий, железо, нержавеющая сталь, медь, титан и керамика.

9. Способ изготовления кухонной посуды, производимой с применением титана и лазерной технологии, содержащий следующие этапы:

пескоструйная обработка чистого корпуса сковороды; и изготовление антипригарного покрытия на внутренней поверхности корпуса сковороды; причем

способ изготовления антипригарного покрытия содержит: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С, осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала металлокерамического слоя с получением металлокерамического слоя заданной толщины, и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия; или

способ изготовления антипригарного покрытия содержит: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С, осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала металлокерамического слоя с получением металлокерамического слоя, отверждение покрытия из керамического материала на металлокерамическом слое для получения керамического материала и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия заданной толщины; или

способ изготовления антипригарного покрытия содержит: S2: нагрев корпуса сковороды до 120-180°С и осуществление сверхскоростного лазерного плакирования и отверждения порошкового материала металлокерамического слоя с получением металлокерамического слоя; S3: отверждение покрытия из керамического материала на металлокерамическом слое для получения керамического материала; и повторение этапов S2 и S3 до тех пор, пока не будет достигнута заданная толщина, и осуществление высокотемпературного плавления при температуре 293-1693°С и отверждения для получения антипригарного покрытия, для изготовления кухонной посуды согласно пп. 1-8.

10. Способ изготовления по п. 9, дополнительно содержащий осуществление сверхвысокоскоростного лазерного плакирования и отверждения на сверхпроводящем магнитном слое наружной поверхности корпуса сковороды.