具有多层防粘陶瓷涂层的食物器皿和制造方法转让专利
申请号 : CN200480004819.X
文献号 : CN100584992C
文献日 : 2010-01-27
发明人 : 葛默辉
申请人 : 国际物资公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种食物器皿制品，其具有多层的防粘的陶瓷涂层，其包括：金 属食物器皿制品，其具有内部食品接触表面和外表面；沉积在食品接 触表面上的粘合层；邻近于粘合层沉积的(Ti，Al，Cr)N的第一层；和 邻近于第一个(Ti，Al，Cr)N层沉积的氮化铬层，和沉积在氮化铬层上 的(Ti，Al，Cr)N的第二层。
2.权利要求1的食物器皿制品，其中粘合层是金属。
3.权利要求2的食物器皿制品，其中粘合层的金属选自钛、铬、 锆或者其合金。
4.权利要求1的食物器皿制品，其还包括沉积在第一个(Ti，Al， Cr)N层上的氮化铬和(Ti，Al，Cr)N的交替的层。
5.权利要求4的食物器皿制品，其中氮化铬和(Ti，Al，Cr)N的交 替的层中，(Ti，Al，Cr)N层和氮化铬层的每一个的厚度是0.1到2.0 微米。
6.权利要求1的食物器皿制品，其中金属食物器皿制品由选自以 下的材料制成：钢、铜、钛、铸铁、铝、覆层材料或者其合金。
7.权利要求1的食物器皿制品，其中多层涂层的总厚度在1.0到 20微米范围之内。
8.权利要求1的食物器皿制品，其中多层涂层的顶层是(Ti，Al， Cr)N。
9.权利要求1的食物器皿制品，其中多层涂层通过物理蒸汽沉积 方法被沉积。
10.权利要求1的食物器皿制品，其中多层涂层通过阴极弧沉积过 程沉积。
11.权利要求6的食物器皿制品，其中钢是不锈钢。
12.权利要求6的食物器皿制品，其中覆层材料选自不锈钢覆层的 铝、不锈钢覆层的铜、具有等离子体喷雾的不锈钢涂层的铝或围绕非 金属物质芯材料的金属外层。
13.一种食物器皿制品，其具有多层的防粘的陶瓷涂层，其包括：金属食物器皿制品，其具有内部食品接触表面和外表面；
沉积在食品接触表面上的粘合层；
邻近于粘合层沉积的(Ti，Al，Cr)N的第一层；
沉积在第一个(Ti，Al，Cr)N层上的氮化铬和(Ti，Al，Cr)N的交 替的层；
其中顶层是(Ti，Al，Cr)N。
14.权利要求13的食物器皿制品，其中所述粘合层是金属。
15.权利要求14的食物器皿制品，其中粘合层的金属选自钛、铬、 锆或者其合金。
16.权利要求13的食物器皿制品，其中金属食物器皿制品由选自 以下的材料制成：钢、铜、钛、铸铁、铝、覆层材料或者其合金。
17.权利要求13的食物器皿制品，其中氮化铬和(Ti，Al，Cr)N 的交替的层中，(Ti，Al，Cr)N层和氮化铬层的每一个的厚度是0.1 到2.0微米。
18.权利要求13的食物器皿制品，其中多层涂层的总厚度在1.0 到20微米范围之内。
19.权利要求13的食物器皿制品，其中多层涂层通过物理蒸汽沉 积方法被沉积。
20.权利要求13的食物器皿制品，其中多层涂层通过阴极弧沉积 过程沉积。
21.权利要求16的食物器皿制品，其中钢是不锈钢。
22.权利要求16的食物器皿制品，其中覆层材料选自不锈钢覆层 的铝、不锈钢覆层的铜、具有等离子体喷雾的不锈钢涂层的铝或围绕 非金属物质芯材料的金属外层。
23.制造食物器皿制品的方法，所述食物器皿制品具有多层的、防 粘的陶瓷涂层，其包括：提供具有内部食品接触表面和外表面的金属基 材；在食品接触表面上沉积粘合层；和邻近于粘合层沉积(Ti，Al，Cr)N 的第一层；在第一个(Ti，Al，Cr)N层上沉积氮化铬和(Ti，Al，Cr)N 的交替的层；和将金属基材成型为食物器皿制品。
24.权利要求23的方法，其中多层涂层的顶层是(Ti，Al，Cr)N。
25.权利要求23的方法，其中多层涂层通过物理蒸汽沉积方法沉 积。
26.权利要求23的方法，其中多层涂层通过阴极弧沉积过程沉积。
27.权利要求23的方法，其中金属基材在沉积多层涂层之前被成 型为食物器皿制品。
28.权利要求23的方法，其中金属基材在沉积多层涂层之后被成 型为食物器皿制品。
29.权利要求23的方法，其还包括在沉积粘合层之前将食品接触表 面抛光到至少16微英寸的表面光洁度。
说明书 :
本发明一般地涉及食物器皿制品，其具有防粘的性能，更具体地 涉及具有多层耐久的、防粘的陶瓷涂层的食物器皿制品，以及制造这 样的食物器皿制品的方法。
炊具可以使用各种材料、包括铸铁、铜、铝和钢来制造。每种类 型的炊具都具有优点和缺点。
气候处理的铸铁炊具具有强韧的、耐磨的表面。然而，铸铁易于 生锈，并且其必须小心地清洁，以防止炊具表面的损坏。此外，食品 中的酸可以引起铁从表面浸出，其在某些情况下可能导致健康问题。
铜炊具具有优良的传热特性。然而，其易于刮伤，因为其与其他 炊具材料，例如铸铁或者不锈钢相比是明显较软的。铜还易于氧化， 其导致失去光泽。铜可以被磨光以除去污点，但是为了保持表面光洁 度要求实质的努力。铜离子还可能浸提到食品中。
不锈钢炊具被广泛使用。其强度和耐久性是已知的。
不锈钢是相对易于清洁的，并且其持续保持超过铜的光泽。
然而，与气候处理的铸铁相比，食品更可能粘到不锈钢上。
过热，用盐水烹调，或者使锅“烧干”都引起表面变色。此外， 虽然通常是非常低的，但是离子例如铁、铬、锰和镍的浸出也可能是 人们对不锈钢担心的。
铝炊具具有优良的传热特性。然而，铝也具有浸出离子的缺点。 减少该问题的一种方法是涂覆铝表面。阳极化铝是用氧化铝涂覆的。 氧化层使与未处理的铝相比明显较硬。(未处理的铝具有来自与空气中 的氧气反应的氧化铝薄层。)然而，食品通常粘到阳极化铝炊具上，除 非在烹调中使用油。此外，阳极化铝炊具不是洗碗机-安全的，因为其 可能由典型的自动洗涤产品变色或者腐蚀。
铝也可以通过热喷涂来处理以防止浸出。然而，该过程产生粗糙 表面，并且食品通常粘到表面上，除非进行处理。
一种众所周知的炊具表面处理包括使用全氟化碳聚合物。全氟化 碳涂层提供了非-粘性表面，但是它们易于刮伤。即使现在的全氟化碳 涂层与原来的相比是较强韧的，它们仍然十分易于刮伤。当表面被刮 伤或者被刻痕时，全氟化碳涂层的碎片可能进入被烹调的食品。许多 人对碎片是有异议的，尽管还不知道全氟化碳碎片具有健康危险。此 外，虽然全氟化碳聚合物在正常烹调温度下是安全的，但是它们在高 温下可能被损坏并且可能放出有毒气体。
另一种表面处理包括使用陶瓷涂层。美国专利号5,447,803描 述了钛层和氮化钛层的沉积。
氮化钛涂层具有高硬度和金色颜色。氮化钛涂层能够被氧化或者 氮化以稳定所述颜色，但是这些氧化物或者氮化物涂层是薄的，并且 可能仍然被刮伤，导致锅可能变色。
美国专利6,197,438描述了使用氮化铬或者氮化铝的厚层(大约 2到50微米)作为底涂层或者外涂层，以获得抗划伤和非-粘性性能。 可以加上装饰性或者功能性外涂层，例如氮化硅、氧化铝或者金刚石 状碳。还公开了基于等离子体-喷雾铝合金基材的陶瓷涂覆的食物器 皿。
美国专利6,360,423描述了在炊具上沉积氮化锆涂层。在沉积氮 化锆层之前表面必须被磨光到高表面光洁度，以便获得防粘的涂层。 虽然氮化锆涂层不需要被氧化或者氮化以稳定颜色，但是氮化锆可能 由于过热或者由于含盐食品而不同程度地变色。
因此，对具有金属外观和适合用于酸性和含盐食品的耐刮伤、颜 色稳定、防粘陶瓷涂层具有需求。
本发明通过提供具有防粘性能的食物器皿制品满足了这一需求。 “食物器皿”指炊具、食品制备零件，包括刀叉餐具及其他手工食品 加工零件(例如漏锅、漏勺等等)、食品供应零件(例如碟、碗等等)， 以及用于食用食品的器具。“炊具”指用于炉上烹调、烤盘、平锅、 烤架、炊具(例如匙、刮铲等等)以及用于烹饪食物的食品制备设备(例 如电气油炸平底锅、电饭锅等等)的炊事用具。“防粘的”指食物器皿 制品至少具有防粘的性能；其也可以具有非-粘性性能。
本发明的食物器皿制品包括金属食物器皿制品，其具有内部食品 接触表面和外表面；食品接触表面上沉积的粘合层；以及邻接于粘合 层沉积的(Ti、Al、Cr)N的第一层。“(Ti、Al、Cr)N”指钛、铝和铬 的氮化物合金。钛、铝和铬的氮化物合金包括，但是不局限于，钛铝 氮化物和氮化铬的超晶格结构涂层。“在...上沉积”指直接在前面的 层上沉积，没有任何插进层。“邻近于...沉积”指次于...沉积，但 不是必然地直接在前面的层上沉积。其可以直接沉积在前面的层上， 或者在彼此邻近地沉积的层之间可以有一个或多个插进层。
任选地有邻近于第一个(Ti、Al、Cr)N层沉积的氮化铬层，并且 第二个层(Ti、Al、Cr)N沉积在氮化铬层上。这些交替的层可以根据 需要重复许多次。
粘合层可以是金属。适合的金属包括，但是不局限于，钛、铬、 锆或者其合金。
金属食物器皿制品可以由金属制成，包括，但不局限于，钢、不 锈钢、铜、钛、铸铁、铝、覆层材料或者其合金。
氮化铬层的厚的通常小于大约2微米。当存在交替的氮化铬层和 (Ti、Al、Cr)N层时，(Ti、Al、Cr)N层和氮化铬层的每一个的厚度 通常在大约0.1到大约2.0微米范围内。
多层涂层的总厚度通常在大约1.0到大约20微米范围内、典型地 在大约1.5到大约10微米范围内。
本发明的另一个方面包括制造食物器皿制品的方法，所述食物器 皿制品具有多层的、防粘的陶瓷涂层。所述方法包括提供具有内部食 品接触表面和外表面的金属基材；在食品接触表面上沉积粘合层；邻 近于所述粘合层沉积(Ti、Al、Cr)N的第一层；和将金属基材成型为 食物器皿制品。
所述多层涂层可以通过这样的方法沉积，包括，但不局限于，物 理蒸汽沉积方法。根据需要，多层涂层可以通过阴极弧沉积过程沉积。
图1是本发明食物器皿制品的一个实施方案的剖面图。
图2是本发明食物器皿制品的另一个实施方案的剖面图。
图3是本发明食物器皿制品的另一个实施方案的剖面图。
图4是可用于本发明的阴极弧淀积室的原理图。
图5是通过本发明涂覆的金属坯件和浅拉成的锅的示意图。
钛铝氮化物(Ti，Al)N涂层通常被用于干燥和高速机械加工，因 为其具有高的抗氧化能力和耐磨性。(Ti，Al)N(TiAl靶50/50At％)上 的最高工作温度可以达到1450°F，使其与其他物理蒸汽沉积(PVD)涂 层例如TiN，TiCN，CrNx和ZrN相比是更加热稳定的。(Ti， Al)N(TiAl＝50/50At％)的显微硬度与TiN，CrNx或者ZrN的相比是更 硬的，在2600-3000HV，0.05之间变化，取决于使用的PVD过程。
氮化铬(CrNx)涂层具有对(Ti，Al)N的机械和耐腐蚀性的补充。
平滑的(Ti，Al，Cr)N层具有非-反应性表面的特征，导致至少防 粘的性能，并且通常导致非-粘性性能。根据需要，超晶格概念，(Ti， AI)N/CrNx系统可以在本发明中使用，以生产适合于食物器皿应用的 (Ti，Al，Cr)N涂层。
(Ti，Al，Cr)N层具有高的耐腐蚀性，并且通过96小时的 ASTMB368-97测试，铜加速乙酸-盐雾试验，其是用于耐腐蚀性的在苛 刻条件下的试验。
本发明的具有多层(Ti，Al，Cr)N涂层的炊具适合于烹调酸性和 含盐食品两者，而不变色。此外，所述炊具可以在任何高的烹调温度 下使用，而不损坏炊具。
(Ti，Al，Cr)N涂层与(Ti，Al)N和CrNx相比是明显较硬的，导 致高的耐磨性。(Ti，Al，Cr)N层兼备极端的硬度和高的耐腐蚀性， 使得炊具烹调表面具有耐刮伤、防粘和耐久性能。其消除了离子从炊 具基础材料中浸出的问题。(Ti，Al，Cr)N层通常是多层涂层的顶层。
交替的(Ti，Al，Cr)N/CrNx层的涂层是希望的，因为其进一步提 高了多层涂层的韧性。该特征容许拉伸带有薄的多层涂层的金属片 材，而不在成形过程中使涂层开裂。
图1显示本发明食物器皿制品的一个实施方案100的剖面图。有 金属食物器皿制品105，例如锅。金属食物器皿制品105具有内部食品 接触表面110和外表面115。金属食物器皿制品可以由各种材料制成， 包括，但不局限于，钢、不锈钢、铜、铝、钛、铸铁、金属包层材料 和其合金。金属食物器皿制品可以由固体金属或者固态合金制成，或 者其可以是覆层材料，例如具有金属表面的多层结构。多层结构的例 子，包括，但是不局限于，不锈钢覆层的铝或者铜、具有等离子体喷 雾的不锈钢涂层的铝或者围绕非金属物质芯材料例如石墨的金属外 层。
在食品接触表面110上沉积了粘合层120。粘合层通常小于大约 1.0微米厚度。粘合层可以是金属。适合的金属包括，但是不局限于， 钛、铬、锆或者其合金。在一个实施方案中，粘合层是铬。
(Ti，Al，Cr)N的第一层125被邻近于粘合层120沉积。在该实 施方案中，第一个(Ti，Al，Cr)N层125典型地小于大约10微米。第 一个(Ti，Al，Cr)N层125提供了强的耐刮伤的防粘层。在该实施方 案中，虽然第一个(Ti，Al，Cr)N层被显示为被沉积在粘合层上，但 是在粘合层120和第一个(Ti，Al，Cr)N层125之间根据需要可以有 一个或多个插进层。总涂层厚度通常在大约1.0到20.0微米范围内。
图2显示了本发明食物器皿制品的另一个实施方案200的剖面 图。有金属食物器皿制品205，其具有内部食品接触表面210和外表面 215。粘合层220被沉积在食品接触表面210上。(Ti，Al，Cr)N225 的第一层被邻近于粘合层220沉积。在该实施方案中，虽然第一个(Ti， Al，Cr)N层被显示为被沉积在粘合层上，但是在粘合层220和第一个 (Ti，Al，Cr)N层225之间根据需要可以有一个或多个插进层。第一 个(Ti，Al，Cr)N层225典型地在大约0.1到大约1.5微米厚度范围 内。第一个(Ti，Al，Cr)N层为多层陶瓷涂层提供了强的、耐刮伤的、 热稳定的基础层。
氮化铬230的第一层邻近于第一个(Ti，Al，Cr)N层225沉积。 在该实施方案中，虽然第一个氮化铬层230被显示为被沉积在第一个 (Ti，Al，Cr)N层225上，但是在第一个(Ti，Al，Cr)N层225和第 一个氮化铬层230之间根据需要可以有一个或多个插进层。第一个氮 化铬层230通常为小于大约2微米厚度。如果上层是渗透的，第一个 氮化铬层提供了耐腐蚀性和抗氧化能力。
第二个(Ti，Al，Cr)N层235被沉积在第一个氮化铬层230上。 第二个(Ti，Al，Cr)N层通常为小于大约10微米厚度。
图3显示了本发明食物器皿制品的另一个实施方案300的剖面 图。有金属食物器皿制品305，其具有内部食品接触表面310和外表面 315。粘合层320被沉积在食品接触表面310上。(Ti，Al，Cr)N的第 一层325被邻近于粘合层320沉积。在该实施方案中，虽然第一个(Ti， Al，Cr)N层325被显示为被沉积在粘合层320上，但是在粘合层320 和第一个(Ti，Al，Cr)N层325之间根据需要可以有一个或多个插进 层。氮化铬的第一层330被邻近于第一个(Ti，Al，Cr)N层325沉积。 在该实施方案中，虽然第一个氮化铬层330被显示为被沉积在第一个 (Ti，Al，Cr)N层325上，但是在第一个氮化铬层330和第一个(Ti， Al，Cr)N层325之间根据需要可以有一个或多个插进层。第二层(Ti， AI，Cr)N335被沉积在第一个氮化铬层330上。之后是第二层氮化铬 340和第三层(Ti，Al，Cr)N345。在该实施方案中，虽然这些层被显 示为被沉积在前面层上，但是在第二层氮化铬和前面层之间根据需要 可以有一个或多个插进层。
根据需要，可以沉积附加的交替的氮化铬和(Ti，Al，Cr)N层。 (Ti，Al，Cr)N和氮化铬的每个层典型地在0.1到大约2.0微米范围 内。较薄的层是希望的，因为多层涂层的机械和耐腐蚀性得到提高。
一个希望的实施方案包含交替的(Ti，Al，Cr)N/CrNx层。顶层典 型地是(Ti，Al，Cr)N层。
所述涂层可以使用物理汽相沉积过程沉积，例如蒸发、溅射、阴 极弧或者离子束，或者使用另外的适合的过程沉积。
作为一个例子，描述了在食物器皿制品上沉积涂层的一种方法。 可以使用其他方法或者步骤，正如本领域技术人员众所周知的。
可以首先形成食物器皿制品然后涂覆，或者可以涂覆平的金属 板，然后成形为锅。将被描述的方法用于涂覆预先形成的锅。
如果必要，所述锅在沉积之前可以被抛光，以产生光滑表面。可 以使用抛光或者研磨化合物，或者另外的抛光介质，正如本领域技术 人员已知的。表面应该尽可能平滑，通常在表面上垂直于同心基线测 量小于16微英寸，并且典型地在10-16微英寸范围内，虽然其不必需 获得过度光亮的表面光洁度，例如2-4微英寸。
然后将锅充分清洁和干燥以除去任何油脂，抛光剂的剩余物，松 散的和包埋的颗粒、氧化物、盐残余物或者其他杂质。典型的清洁包 括水净化系统连同超声清洗。
将锅装入适合的装具，并且放入淀积室400的轨道中，如图4所 示。在沉积期间，锅405可以经过一程或二程轨道旋转，如所示。支 架410可以旋转所有的锅，并且单个锅405可以根据需要旋转。
如图4所示，将适当的靶子415放入所述室。例如，可以使用50％ 钛/50％铝(At％)的压缩的金属粉末靶子，以及纯铬的压缩金属粉末靶 子。钛/铝/铬靶子可与铬靶子以及其他混合物一起使用，如本领域中 众所周知的。靶子的数目和类型取决于室的尺寸和被沉积的涂层。
将室抽到大约10-3Pa的压力。取决于制造锅的材料的类型，将锅 加热到大约350°F-450°F的温度。
通过在锅上加大约800-1200V的负电压施加偏压而产生辉光放 电，以微观地清洁所述锅。
首先沉积粘合层。将适当的靶子灼烧(例如，Cr)，并且在大约 600-1000V的偏压下在大约10-2Pa的真空度下用离子(Cr+)轰击所述 锅，形成厚度小于大约1.0微米的粘合层。
打开所有TiAl和Cr靶子，然后将氮气引入系统，形成(Ti，Al， Cr)N涂层。在大约0.4-1.5Pa的真空度下，施加的电压为大约80- 200V。
关闭TiAl阴极，而Cr阴极保持接通，以在80-200V的偏压下和 大约0.4-1.5Pa的真空度下沉积氮化铬层。
然后将TiAl阴极重新接通，以沉积另外的(Ti，Al，Cr)N层。根 据需要，该过程可以重复，以沉积氮化铬和(Ti，Al，Cr)N的许多的 层。在沉积的结尾，取决于制造锅的材料，沉积温度可以提高直至大 约600°F-900°F。
所述锅可以使用Jeweler Rouge、金刚石化合物或者另外的抛光 介质最后抛光，正如本领域技术人员已知的，以获得不含包埋颗粒和 涂覆残余物的表面。
根据需要，各个(Ti，Al，Cr)N层的组成可以是相同的，或者不 同的层可以是不同的。组成可以通过改变用于每个层的靶子的数目和 类型来改变，正如本领域中众所周知的。
在阴极弧沉积过程中，Cr靶子的数目适合地大于或等于用于沉积 (Ti，AI，Cr)N层的TiAl靶子的数目，以便平衡涂覆的所有综合的物 理性能(即抗粘性、抗氧化性、韧性、色稳定性等等)。当TiAl数目大 于Cr靶子数目时，在烹调含盐食品中，(Ti，Al，Cr)N涂层显示轻微 的变色，虽然得到的(Ti，Al，Cr)N涂层仍然很适合用作防粘涂层。 虽然变色由于美学原因对于某些应用可能不是希望的，但是对于其他 应用可能不是问题。其可以容易地使用Bar Keepers洗涤剂或者几滴 柠檬汁除去。
实验1
在具有不同的处理表面的锅或者深锅中煎鸡蛋，以便比较本发明 的涂层与现有涂层的抗粘性性能。实施例1和2是不锈钢深锅，由具 有铝芯的覆层材料制成。实施例3和4是氮化锆涂覆的烤盘，由具有 铝芯的覆层材料制成。实施例5和6是PTFE涂覆的铝锅。
实施例7、8和9是7.5英寸直径不锈钢深锅，由具有铝芯的覆层 材料制成。深锅使用如上所述的方法涂覆。涂层是交替的(Ti，Al， Cr)N/CrNx层，并且涂层厚度为大约2微米。在沉积(Ti，Al，Cr)N 层中，三个Cr靶子和一个TiAl靶子被用于涂层1220，而涂层1-14 使用四个Cr靶子和一个TiAl靶子。
炊具或者用烹饪用油喷雾或者不用烹饪用油喷雾，并且鸡蛋在每 个深锅或者锅中煎炸。在烹调鸡蛋之后，评价炊具的非-粘性性能。该 过程重复十次。条件和结果示于表1。
实施例1用油喷雾，然后用纸巾擦去，留下某些残油。鸡蛋粘到 该深锅上。在实施例2中，其用一点油喷雾，并且该深锅在烹调鸡蛋 之后显示褐色残余物。
当实施例3中不使用油时，煎蛋的底下粘到氮化锆涂覆的烤盘上。 该锅显示轻微的变色。当将少量油喷雾到实施例4中的锅上时，没有 粘着。
在实施例5中，当不使用油时，PTFE涂覆的锅显示粘着。当将少 量油喷涂到实施例6的锅上时，没有粘着。
在实施例7和8中，将锅用油喷雾，并且用纸巾擦去油，留下某 些残油。煎蛋不粘着。
在实施例9中，使用与实施例8中相同的锅，但是不使用油。煎 蛋粘到锅上。没有发现变色。
本发明涂层的性能可与非-粘性PTFE涂层相比。
表1-煎鸡蛋试验
实施例 炊具/ 涂层 油量 加热 非-粘性 粘着 1 S.S. 喷油/ 擦掉 低 X 2 S.S. 喷少量油 低 褐色色调 3 S.S./ ZrN 没有油 低 X 轻微变色 4 S.S./ ZrN 喷少量油 低 X 5 Al/PTFE 没有油 低 X 6 Al/PTFE 喷少量油 低 X 7 S.S./ 1220 喷油/ 擦掉 低 X 8 S.S./ 1-14 喷油/ 擦掉 低 X 9 S.S./ 1-14 没有油 低 X
实验2-煮米饭试验
还进行了更苛刻的煮米饭试验，以评价涂层对于含盐和酸性食品 的非-粘性性能。
煮米饭条件与“正常的”用油煮不同。当米饭在米饭炊具表面上 干燥时，米饭粘到食物器皿上。变硬的米粒粘附和粘连到炊具上。米 饭出现“褐色”或者发焦(“发出脆裂声”)。
即使将米饭简单地保持“温热”太长时间，米饭堆的底下也可能 发焦，并且粘到炊具上。除去和清洁通常是困难的，即使使用PTFE涂 覆深锅也是如此。
大多数电饭锅安装有温度和时间控制，以便限制米饭的于燥和导 致粘着问题。
此外，米饭烹调主要包括与米饭混合的含盐或者酸性食品。PTFE 对酸性食品是敏感的，并且氮化钛和氮化锆炊具将由于含盐食品而变 色。
实施例1和2是不锈钢深锅，由具有铝芯的覆层材料制成。实施 例3是PTFE涂覆的铝锅。实施例4是氮化锆涂覆的烤盘，由具有铝芯 的覆层材料制成。实施例5、6和7是在实验1中的实施例7，8和9 中描述的不锈钢深锅。实施例8是6.0英寸直径不锈钢锅。实施例8 的1-23涂层是交替的(Ti，Al，Cr)N/CrNx层，并且涂层厚度为大约2 微米。两个Cr靶子和一个TiAl靶子被用于沉积(Ti，Al，Cr)N层。
根据以下配方准备含盐米饭：将360毫升米饭放入420ml水中，并 且与2.2ml酱油、2.2毫升糯米甜酒和0.2ml盐和0.2毫升Ajinomoto 混合。
酸性米饭根据以下说明准备：将25毫升新挤压的柠檬汁与360毫 升米饭和420ml水混合。
白米饭配方仅仅指米饭和足够量的水。
将米饭煮沸10分钟，然后在低的或者中等加热下在煤气炉上温热 1小时另10分钟。这样长的温热时间将产生褐色的“发出脆裂声”的 米饭。
通过除去整锅的米饭和褐色的米饭的容易程度来评价涂层的抗粘 着性。然后将锅清洁，评价其外观。重复该过程三次。结果示于表2。
对于实施例1和2，米饭的底下是褐色的。在实施例1中，米饭粘 到锅的整个底部上。在实施例2中，仅仅小部分的米饭粘到锅的底部 上，部分地因为较低的加热。在用热的肥皂水清洁之后，锅显示变色 (“彩虹”色调)。然后用Bar Keepers洗涤剂清洁实施例1，导致发 光的外观。用柠檬汁的溶液清洁实施例2，其在锅中留下某些蓝色色 调。
对于实施例3，米饭的底部是褐色的，具有发出脆裂声的焦斑。
米饭不粘到锅的底部上。将锅用热的肥皂水清洁。
对于实施例4，米饭的底部是褐色的。米饭粘到几乎整个锅的底部 上。用热的肥皂水清洁，在锅上留下彩虹色调。使用Bar Keepers洗 涤剂以清洁该锅，变色消失。含盐米饭使氮化锆涂层变色，虽然这能 够用附加的清洁来除去。
实施例5-8显示了含盐米饭(5、7和8)和酸性米饭对本发明涂层 的影响。在长的温热时间之后，在锅壁和底部产生褐色的和发出脆裂 声的米饭。使用刮铲，可以容易地从锅壁分离褐色的米饭。将锅倒置， 米饭块容易地倒下，表明非-粘性性能。在实施例6中，通过简单地将 锅转动即可将褐色米饭除去，而不需要用刮铲从壁上分离米饭。虽然 锅底部具有剩余褐色，但是没有米粒粘到锅的底部或者壁上。用热的 肥皂水清洁深锅。不需要刷洗。对于含盐米饭或者酸性米饭，没有看 到变色。
实施例5-8表示因为使用了不同数目的TiAl和Cr靶子而具有不 同的(Ti，Al，Cr)N的组成。所有组成显示优良的非-粘性性能。本发 明涂层在“干燥”烹调条件下显示非-粘性性能。即使当食品在烹调期 间被严重地焦化，所述食品和焦化部分也易于通过在热的肥皂水中浸 泡和使用尼龙刷(如果必要)除去和洗掉。为了除去焦化的剩余物， 不需要用力擦洗。
所述涂层对于含盐和酸性食品表现良好。当含盐和酸性食品在煤 气炉上被加热一个小时另十分钟时，所述锅不显示变色。
实验3
将304不锈钢板(8”x8”，0.8毫米厚度)预先抛光到细#4表面光 洁度，平滑度在10微英寸，和预先抛光到镜面光洁度，具有2-4微英 寸的平滑度。将钢板充分清洁和干燥。将它们装入所述室，并且如上 所述进行涂覆。涂层的总厚度为大约1.5微米。
在涂覆之后，用粘合PVC薄膜覆盖涂覆表面，以保护所述表面和 防止在成形过程期间损坏。图5a显示了涂覆的板500。有板(基 材)505，其具有本发明的多层涂层510。图5中没有显示单个层。然 后将8”直径涂覆板浅拉伸成6”直径锅，其具有平底，如图5b所示。 锅的侧壁515与底部520成90度角，具有小的半径。
本发明的涂覆对所有表面粘附较好，包括倒圆区域。#4表面光洁 度锅在倒圆区域中没有显著的表面结构变化。具有镜面的高度抛光的 锅显示出在倒圆区域中与底部镜面相比存在可见的表面结构差别。
通过烘烤蛋糕来评价成形的平锅的抗粘着性。这容许评价所述锅 的所有表面，包括底部、侧面和倒圆区域，因为食品接触所有表面。
将Light shortening均匀地喷雾在所有表面上，并且在400-450 下烘烤蛋糕。#4表面光洁度锅和镜面光洁度锅在所有表面上都是非- 粘性的。烘烤的蛋糕易于除去。用热肥皂水将锅清洁，没有发现变色。
虽然在浅拉伸之后，镜面抛光显示可见的表面差别，但是涂覆的 抗粘着性可能未受影响。因此，当将板涂覆，然后成形为锅时，虽然 因为美学原因可能不希望使用镜面光洁度，但是涂覆仍然可以进行。
通过涂覆板材和浅拉伸所述板材形成锅，来制造食物器皿制品的 方法，最适合用于具有足够大的倒圆的形状的食物器皿制品，以防止 在拉伸期间在倒圆区域中发生表面结构变化。在这种方法中，表面光 洁度典型地在10-16微英寸范围内。小于10微英寸的高度抛光表面的 表面光洁度能够被用于在浅拉伸时具有非常大的倒圆的食物器皿。
本发明的涂覆与已知的防粘涂层相比是更加耐久的，并且在过热 或者干燥条件中是热稳定的，并且适合于含盐和酸性食品两者。其具 有稳定的金属色。其还易于清洁。如果食品在烹调期间已经严重地焦 化，焦化部分(黑色，“易碎的”)能够容易地通过在热肥皂水中浸泡 和根据需要使用尼龙刷来除去。为了除去焦化的残存物，不需要用力 擦洗。
虽然为了举例说明本发明的目的给出了某些代表性的实施方案和 详细描述，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不背离本 发明范围的条件下对此处公开的组成和方法进行各种改变，本发明的 范围在所附权利要求中定义。