專利名稱：包括側(cè)壁和多層材料所制底部的烹調(diào)容器和多層材料物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括側(cè)壁和多層材料所制底部的烹調(diào)容器和多層材料所制物品，所述容器特別地用于通過感應(yīng)烹調(diào)食物。
通過感應(yīng)烹調(diào)食物是通過通常放置在對電磁場通透的玻璃陶瓷盤下的感應(yīng)器而進(jìn)行，其內(nèi)容物需要加熱的烹調(diào)容器放置在該玻璃陶瓷盤上。感應(yīng)器內(nèi)的高頻率電流產(chǎn)生磁場，磁場在容器內(nèi)引起渦電流，從而通過焦耳效應(yīng)變熱。
還有一些不用玻璃陶瓷盤的特定烹調(diào)用具，構(gòu)成本專利申請主題的材料可用于制造其容器。
為了獲得高能量效率，這些容器所用的金屬底部在所用的20到50kHz之間的操作頻率內(nèi)具有高電導(dǎo)率和高磁場放大率。因此，通常使用在容器工作溫度范圍內(nèi)具有鐵磁性的合金。
這些容器接觸食物的面必須具有高耐腐蝕性，而底部的耐腐蝕性程度可以稍差但必須不能因清洗而受損。
這些容器還必須是機(jī)械穩(wěn)定的，這樣才能保持其幾何形狀，特別是與感應(yīng)器頂部接觸的底部的平直性。實(shí)際上，當(dāng)容器被加熱時(shí)，其底部有膨脹的趨勢。容器的側(cè)壁也叫套筒，溫度的升高低于底部，因此膨脹的程度小，從而在該底部上顯示徑向壓縮力。底部只能通過彎曲而膨脹，從而降低了整個(gè)容器的能量效率，由于噪聲和所造成的麻煩，使用者不喜歡這種容器。在該容器最初使用時(shí)，這種改變是可逆的，但在多次這些溫度循環(huán)后，其底部材料的結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致不可逆的損壞。當(dāng)僅容器底部含有高導(dǎo)電材料(例如鋁或銅)時(shí)，這種現(xiàn)象特別明顯。
如果是多層材料，其不同層通常具有相差很大的膨脹系數(shù)，這種膨脹系數(shù)的不同導(dǎo)致雙金屬片效應(yīng)，既有使容器底部變形的趨勢，又有使不同層的粘附不可逆損壞直至局部剝離的趨勢，因此在感應(yīng)加熱以及用任何其它加熱方法(IR，halogen等)時(shí)容器的效率顯著降低。
為了制造這些容器，鐵磁性部分通常使用鐵素體不銹鋼例如17％Cr-Fe或三層結(jié)構(gòu)對稱材料，即奧氏體不銹鋼/鐵素體不銹鋼/奧氏體不銹鋼。這些材料的缺點(diǎn)是居里溫度大于600℃，這意味著這些容器的底部本身就可以達(dá)到該溫度，這可能導(dǎo)致食物的損失和燒焦以及容器的損壞，即使溫度遠(yuǎn)低于600℃，這些現(xiàn)象也會發(fā)生。
為了解決這個(gè)問題，在FR2453627中提出用一種包含居里點(diǎn)在60到200℃之間的合金的三層結(jié)構(gòu)材料制造容器底部。只要該容器的溫度低于居里點(diǎn)，合金就具有鐵磁性并且由于感應(yīng)電流而產(chǎn)生損耗，從而加熱容器。一旦容器的溫度超過居里點(diǎn)，該合金就不再具有鐵磁性，加熱停止，只有當(dāng)容器的溫度降低到居里點(diǎn)以下時(shí)，加熱才繼續(xù)進(jìn)行。因此實(shí)現(xiàn)該容器的熱調(diào)節(jié)。但是，這種材料不適于烹調(diào)或煎炸食物，烹調(diào)或煎炸食物需要達(dá)到的溫度在220到320℃范圍內(nèi)。此外，在上述專利中沒有提到如何保證容器的良好幾何穩(wěn)定性，和容器兩面的良好耐腐蝕性。
FR2689748中采用了同樣的原則，該專利提出用包括一種合金例如居里點(diǎn)為250℃的64Fe-36Ni的三層結(jié)構(gòu)材料來制造容器。但是，這種合金的耐腐蝕性一般，膨脹系數(shù)非常低。這種合金被壓在具有顯著較高膨脹系數(shù)的金屬層上時(shí)，導(dǎo)致容器在加熱時(shí)由于雙金屬片效應(yīng)而使容器底部變形，這種變形有時(shí)會變得不可逆。此外，還觀察到由于在循環(huán)應(yīng)力和溫度下的蠕變現(xiàn)象而導(dǎo)致的層之間結(jié)合的損害。
因此，本發(fā)明的目的是提供具有不隨時(shí)間推移或在操作中變形的多層底部的烹調(diào)容器，底部各層之間保持結(jié)合在一起，兩面的耐腐蝕性都很好，所述容器還允許在容器自身自動調(diào)節(jié)的溫度下烹調(diào)或煎炸食物，因此避免了容器偶然被過度加熱的任何危險(xiǎn)。
為此目的，本發(fā)明的第一個(gè)主題是包括側(cè)壁和多層材料所制底部的烹調(diào)容器，所述多層材料從容器外到內(nèi)依次包括—一個(gè)厚度為eE的外側(cè)部分，其由一層居里溫度在30到350℃之間、熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1的鐵磁性合金組成，其以重量百分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)組成包括32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余部分是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還進(jìn)一步滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5所述鐵磁性合金層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間，然后是—一個(gè)厚度為eC的核心，其包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料，和—任選的內(nèi)側(cè)部分，其熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1，并可以被覆不粘涂料或耐腐蝕涂料。
特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種容器隨著時(shí)間推移和在操作過程中具有良好的機(jī)械、幾何和大小穩(wěn)定性，在加熱過程中容器底部保持平坦。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，容器底部和側(cè)壁由相同的多層材料制成。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，多層材料不包括任何內(nèi)側(cè)部分，eC/eE＝6，更優(yōu)選的eC/eE＝10。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，內(nèi)側(cè)部分由一層熱膨脹系數(shù)在9×10-6K-1至14×10-6K-1之間、被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵素體不銹鋼組成，所述鐵素體不銹鋼特別優(yōu)選的化學(xué)組成包括(重量百分比)12％≤Cr≤25％C≤0.03％Si≤0.5％0.1％≤Mn≤0.5％Al≤0.5％Ti≤1％Mo≤2％V≤2％其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，容器的多層材料包括由一層居里溫度在30到350℃之間、任選地被插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵磁性合金組成的內(nèi)側(cè)部分，所述鐵磁性合金特別優(yōu)選的化學(xué)組成包括(重量百分比)32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5本發(fā)明的第二個(gè)主題是用如上所述和相同優(yōu)選實(shí)施方案的多層材料制成的物品(構(gòu)成烹調(diào)容器)。
下面通過以非限制性實(shí)施例給出的三個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)描述，闡述本發(fā)明。
第一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于烹調(diào)或煎炸食物例如米、魚或肉的烹調(diào)容器。對于這類食物，最適宜的烹調(diào)溫度在220到290℃范圍內(nèi)。與感應(yīng)器接觸的多層材料的外側(cè)部分由一層含47到55％、優(yōu)選48到50％的鎳，7到13％、優(yōu)選7到10％的鉻和任選的8％鈷和/或銅的Fe-Ni-Cr鐵磁性合金組成。該層的居里溫度在220到290℃之間、熱膨脹系數(shù)接近10×10-6K-1。
多層材料的核心包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料。該核心的一個(gè)主要功能是在容器內(nèi)均勻分散熱。
例如，該核心可以由三個(gè)鋁或鋁合金層組成。優(yōu)選其有一個(gè)較厚、鋁含量少于另外兩層的中心層。可以選用非常純的鋁或者AA3003或AA3004型鋁合金。該特殊三層結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)大于22×10-6K-1。
核心的另一個(gè)實(shí)例可以由一層被任選地插入兩個(gè)鋁或鋁合金層之間的銅組成。
為了進(jìn)一步提高容器的機(jī)械穩(wěn)定性和幾何穩(wěn)定性，添加由例如含16到21％鉻和0.4到0.6％鈦的Fe-Cr-Ti鐵素體不銹鋼合金制成的內(nèi)側(cè)部分；還可以使用含16到21％鉻、0.6到1.5％鉬和0.3到0.7％鈮的Fe-Cr-Mo鐵素體不銹鋼合金。所用合金的居里溫度高于外側(cè)部分Fe-Ni-Cr合金的居里溫度，并且超過400℃。其熱膨脹系數(shù)在10×10-6K-1到14×10-6K-1之間。
使用高居里點(diǎn)的材料層作為容器的內(nèi)側(cè)部分，當(dāng)溫度超過外層的居里點(diǎn)時(shí)內(nèi)側(cè)部分幾乎不產(chǎn)熱，因此不會擾亂容器的溫度調(diào)節(jié)。
第二個(gè)實(shí)施方案涉及用來烹調(diào)例如蔬菜或者水果等食物的烹調(diào)容器。對于這類食物，最適宜的烹調(diào)溫度在110到160℃范圍內(nèi)。與感應(yīng)器接觸的多層材料的外側(cè)部分由一層含44到47％鎳、12到15％鉻的鐵磁性Fe-Ni-Cr合金組成，其居里溫度在140到160℃之間、熱膨脹系數(shù)接近9.5×10-6K-1。
多層材料的核心包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料。
該容器還包括由含19到21％鉻和0.4到0.6％鈦的Fe-Cr-Ti鐵素體不銹鋼合金組成的內(nèi)側(cè)部分，其居里溫度高于外側(cè)部分Fe-Ni-Cr合金的居里溫度，其熱膨脹系數(shù)接近11.5×10-6K-1。
第三個(gè)實(shí)施方案涉及用來烹調(diào)或保持例如肉或魚等食物溫度的烹調(diào)容器。對于這類食物，最適宜的烹調(diào)溫度在100到260℃范圍內(nèi)。與感應(yīng)器接觸的多層材料的外側(cè)部分由一層含47.5到60％、優(yōu)選48到50％鎳，9到15％鉻，任選的8％鈷和/或銅的鐵磁性Fe-Ni-Cr合金組成。該層的居里溫度在100到260℃之間、熱膨脹系數(shù)在9×10-6K-1和11×10-6K-1之間。外層的厚度eE在0.15到1.5毫米之間。
該容器不包括任何內(nèi)側(cè)部分，但多層材料的核心包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料，其厚度在1到9毫米范圍內(nèi)。
為了進(jìn)一步加強(qiáng)容器的機(jī)械和幾何穩(wěn)定性，可以增加鋁核心的厚度。
即使隨時(shí)間推移，這三個(gè)實(shí)施方案中所述的容器仍具有良好的機(jī)械和幾何穩(wěn)定性，其底部在加熱過程中保持平坦，從而可以使能量消耗達(dá)到最優(yōu)，并均勻烹調(diào)食物。它們在兩面都具有良好的耐腐蝕性。最后，這三個(gè)實(shí)施方案具有在其用途所需溫度值左右自動調(diào)節(jié)其溫度的重要特性。
權(quán)利要求
1.包括側(cè)壁和多層材料所制底部的烹調(diào)容器，所述多層材料從容器外側(cè)到容器內(nèi)側(cè)依次包括—一個(gè)厚度為eE的外側(cè)部分，其由一層居里溫度在30到350℃之間、熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1的鐵磁性合金組成，其以重量百分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)組成包括32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還進(jìn)一步滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5所述鐵磁性合金層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間，然后是—一個(gè)厚度為eC的核心，其包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料，和—任選的熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1、并可以被覆不粘涂料或耐蝕涂料的內(nèi)側(cè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的烹調(diào)容器，其特征為所述多層材料不包含任何內(nèi)側(cè)部分，并且eC/eE＝6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的烹調(diào)容器，其特征為所述多層材料包括由一層熱膨脹系數(shù)在9×10-6K-1到14×10-6K-1之間、被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵素體不銹鋼組成的內(nèi)側(cè)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的烹調(diào)容器，其特征為內(nèi)側(cè)部分由一層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵素體不銹鋼組成，以重量百分比表示的所述鐵素體不銹鋼的化學(xué)組成包括12％≤Cr≤25％C≤0.03％Si≤0.5％0.1％≤Mn≤0.5％Al≤0.5％Ti≤1％Mo≤2％V≤2％Nb≤1％其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的烹調(diào)容器，其特征為所述多層材料包括一個(gè)由一層居里溫度在30到350℃之間、被任選地插入到兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵磁性合金組成的內(nèi)側(cè)部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的烹調(diào)容器，其特征為所述內(nèi)側(cè)部分由一層被任選地插入到兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵磁性合金組成，以重量百分比表示的所述鐵磁性合金的化學(xué)組成包括32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5
7.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的用于烹調(diào)或煎炸食品例如米、魚或肉的烹調(diào)容器，其特征為所述外側(cè)部分由一層居里溫度在220到290℃之間、含47到55％鎳、7到13％鉻和0到8％鈷和/或銅的鐵磁性合金組成，該容器包括由含16到21％鉻和0.4到0.6％鈦的鐵素體不銹鋼合金組成的內(nèi)側(cè)部分，或者由含16到21％鉻、0.6到1.5％鉬和0.3到0.7％鈮的鐵素體不銹鋼合金組成的內(nèi)側(cè)部分，所述內(nèi)側(cè)部分的居里溫度高于外側(cè)部分鐵磁性合金的居里溫度，熱膨脹系數(shù)在10×10-6K-1和14×10-6K-1之間，核心包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4用來烹調(diào)例如蔬菜或者水果的烹調(diào)容器，其特征為所述外側(cè)部分由一層居里溫度在110和160℃之間、含44到47％鎳、12到15％鉻的鐵磁性合金組成，該容器還包括由含19到21％鉻和0.4到0.6％鈦的鐵素體不銹鋼合金組成的內(nèi)側(cè)部分，其居里溫度高于外側(cè)部分鐵磁性合金的居里溫度，其核心包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求2用來烹調(diào)或保持例如肉或魚等食物溫度的烹調(diào)容器，其特征為所述外側(cè)部分由一層居里溫度在100和到260℃之間、厚度eE在0.15到1.5毫米之間、含47.5到60％鎳、9到15％鉻、0到8％鈷和/或銅的鐵磁性合金組成，該容器還具有包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料、厚度在1到9毫米之間的核心。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9任一項(xiàng)的容器，其特征為所述容器的側(cè)壁由與所述容器底部相同的多層材料制成。
11.由多層材料制成的物品，所述多層材料包括—由居里溫度在30到350℃之間、熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1的鐵磁性合金組成的第一外層，其以重量百分比表示的化學(xué)組成包括32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還進(jìn)一步滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5所述層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間，然后是—包括至少一層選自鋁、鋁合金和銅的材料的核心，和—任選的位于第一外層反面的第二外層，其熱膨脹系數(shù)大于或等于6.5×10-6K-1，并可以被覆不粘涂料或耐蝕涂料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的容器，其特征為第二外層由一層熱膨脹系數(shù)小于14×10-6K-1、被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵素體不銹鋼組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的物品，其特征為第二外層由一層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵素體不銹鋼組成，以重量百分?jǐn)?shù)表示的所述鐵素體不銹鋼的化學(xué)組成包括12％≤Cr≤25％C≤0.03％Si≤0.5％0.1％≤Mn≤0.5％Al≤0.5％Ti≤1％Mo≤2％V≤2％Nb≤1％其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的物品，其特征為其包括由居里溫度在30到350℃之間、被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵磁性合金組成的第二外層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的物品，其特征為所述第二外層由一層被任選地插入兩層奧氏體不銹鋼之間的鐵磁性合金組成，以重量百分比表示的所述合金的化學(xué)成分包括32.5％≤Ni≤72.5％5％≤Cr≤18％0.1％≤Mn≤0.5％C≤1％任選的一種或多種選自Mo、V、Co、Cu、Si、W、Nb和Al的元素，這些元素含量的總和小于或等于10％，其余是鐵和熔煉產(chǎn)生的雜質(zhì)，該化學(xué)組成還滿足下述關(guān)系Cr-1.1Ni+23.25≤0％45Cr+11Ni≤1360如果Ni≥37.5，則Ni+3Cr≥60％如果Ni≤37.5，則Cr≥7.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括側(cè)壁和多層材料所制底部的烹調(diào)容器。所述多層材料從容器外側(cè)到容器內(nèi)側(cè)依次包括厚度為e
文檔編號C22C19/05GK1558736SQ01823843
公開日2004年12月29日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者埃爾韋·弗雷斯, 伊夫·格羅伯蒂, 蒂埃里·瓦厄克爾勒, 馬庫斯·斯普林, 諾貝特·霍弗斯塔德特爾, 斯普林, 瓦厄克爾勒, 霍弗斯塔德特爾, 埃爾韋 弗雷斯, 格羅伯蒂 申請人:安費(fèi)合金公司, 阿林諾克斯股份有限公司