FR2782736A1 - Induction heated cooking vessel, especially of cast aluminum, has an electrically conductive cermet coating of iron and-or iron alloy particles covered with a metal oxide ceramic - Google Patents

Induction heated cooking vessel, especially of cast aluminum, has an electrically conductive cermet coating of iron and-or iron alloy particles covered with a metal oxide ceramic Download PDF

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Abstract

An induction heated cooking vessel, having an electrically conductive cermet coating of iron and/or iron alloy particles covered with a metal oxide ceramic, is new. An Independent claim is also included for production of the above cooking vessel. Preferred Features: The iron alloy is selected from Fe-Cr, Fe-Cr-Cu and Fe-Si-Al alloys. The metal oxides are selected from Al2O3, TiO2, Fe2O3 and their mixtures. The cermet comprises 70-90 wt.% metal and 10-30 wt.% ceramic and is applied to 300-900 microns thickness onto the vessel bottom by a plasma torch.

Description

Récipient culinaire pour appareil de cuisson par induction et sonCulinary container for induction cooking appliance and sound

procédé de fabrication.manufacturing process.

La présente invention concerne d'une manière générale un récipient culinaire pour appareil de cuisson par induction et plus particulièrement un récipient en fonte d'aluminium adapté pour la cuisson  The present invention relates generally to a culinary container for an induction cooking appliance and more particularly to a container made of cast aluminum suitable for cooking.

par induction.by induction.

Pour subir un chauffage par induction, un récipient culinaire  To undergo induction heating, a cooking container

doit présenter des caractéristiques de résistance électrique spécifiques.  must have specific electrical resistance characteristics.

Tout d'abord, la résistance électrique du matériau du récipient doit être relativement faible, faute de quoi les courants induits ne circuleraient pas ou insuffisamment pour assurer un chauffage approprié du récipient et en dessous d'une valeur d'intensité de courant minimale imin, le système de sécurité de l'inducteur arrête l'alimentation de l'inducteur. Cependant, cette résistance électrique ne doit pas être trop faible au point que les courants induits dans le récipient ou une partie du récipient dépassent une valeur maximale Imax admissible sans détérioration de l'inducteur et que la sécurité de l'inducteur intervienne  First of all, the electrical resistance of the material of the container must be relatively low, otherwise the induced currents would not circulate or insufficiently to ensure appropriate heating of the container and below a value of minimum current intensity imin, the inductor safety system stops supplying the inductor. However, this electrical resistance must not be too low to the point that the currents induced in the container or part of the container exceed a maximum admissible value Imax without deterioration of the inductor and that the safety of the inductor is involved.

alors pour couper l'alimentation de l'inducteur.  then to cut the power supply to the inductor.

En conséquence, il convient donc d'ajuster les propriétés électriques du matériau du récipient ou de la partie du récipient o circulent les courants induits de façon à maintenir les courants induits  Consequently, it is therefore necessary to adjust the electrical properties of the material of the container or of the part of the container where the induced currents circulate so as to maintain the induced currents.

entre les valeurs extrêmes pour un bon fonctionnement du récipient.  between the extreme values for proper functioning of the container.

Les récipients culinaires en fonte d'aluminium classiques ne conviennent pas pour le chauffage par induction. En effet, la résistivité de la fonte d'aluminium est faible. Ainsi, une poêle en fonte d'aluminium ayant un fond d'un diamètre de 15 cm et une épaisseur de 5 mm présente  Classic cast aluminum cookware is not suitable for induction heating. In fact, the resistivity of cast aluminum is low. Thus, a cast aluminum pan having a bottom with a diameter of 15 cm and a thickness of 5 mm has

une résistance de 0,27 10-3, valeur inadéquate pour provoquer par elle-  a resistance of 0.27 10-3, an inadequate value to cause by it-

même un couplage avec l'inducteur.even a coupling with the inductor.

Pour rendre ces récipients en fonte d'aluminium utilisables pour le chauffage par induction, on a proposé d'incorporer dans la plaque de fond des récipients des éléments en matériau magnétique. Une telle solution est décrite entre autres dans les documents FR 2 718 936, GB 2 288 722 et EP 0 677 264. L'adjonction d'éléments en matériau magnétique à la plaque de fond d'un récipient culinaire est difficile et  To make these cast aluminum containers usable for induction heating, it has been proposed to incorporate in the bottom plate of the containers elements made of magnetic material. Such a solution is described inter alia in the documents FR 2 718 936, GB 2 288 722 and EP 0 677 264. The addition of elements made of magnetic material to the bottom plate of a culinary container is difficult and

coûteuse à réaliser.expensive to make.

En outre, cette technique ne permet pas d'adapter aisément la  In addition, this technique does not easily adapt the

valeur de la résistance électrique ainsi créée.  value of the electrical resistance thus created.

Le document FR 2 717 062 décrit un procédé pour prolonger la durée de vie d'un ustensile de cuisson en aluminium ou comportant un fond en aluminium et pour permettre leur utilisation sur une plaque de cuisson à induction qui consiste à revêtir la surface extérieure du fond d'une couche d'un alliage plus dur que l'aluminium par projection de gouttelettes d'un métal ou d'un alliage en fusion ferromagnétique. L'emploi d'un métal ou d'un alliage en fusion ferromagnétique déposé par pulvérisation rend difficile le réglage des propriétés électriques du récipient et en particulier  Document FR 2 717 062 describes a method for extending the life of an aluminum cooking utensil or having an aluminum base and for allowing their use on an induction hob which consists in coating the external surface of the bottom a layer of a harder alloy than aluminum by spraying droplets of a metal or a ferromagnetic molten alloy. The use of a metal or a ferromagnetic molten alloy deposited by spraying makes it difficult to adjust the electrical properties of the container and in particular

la valeur de la résistance électrique.  the value of the electrical resistance.

La présente invention a donc pour objet un récipient culinaire en fonte d'aluminium destiné à fonctionner avec un appareil de cuisson par induction qui remédie aux inconvénients de l'art antérieur, et en particulier dans lequel les propriétés électriques peuvent être réglées  The present invention therefore relates to a cooking container made of cast aluminum intended to operate with an induction cooking appliance which overcomes the drawbacks of the prior art, and in particular in which the electrical properties can be regulated.

précisément, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel récipient.  specifically, as well as a method of manufacturing such a container.

Selon l'invention, on réalise un récipient culinaire, de préférence en fonte d'aluminium, pour appareil de cuisson par induction, caractérisé en ce qu'une surface du récipient est revêtue d'une couche électroconductrice d'un cermet constitué par des grains de métal ou d'alliage électroconducteur choisi parmi le fer, les alliages à base de fer et leurs mélanges, enrobés par un matériau céramique choisi parmi les  According to the invention, a culinary container is produced, preferably made of cast aluminum, for an induction cooking appliance, characterized in that a surface of the container is coated with an electrically conductive layer of a cermet consisting of grains. of metal or electroconductive alloy chosen from iron, iron-based alloys and their mixtures, coated with a ceramic material chosen from

oxydes métalliques et leurs mélanges.  metal oxides and their mixtures.

Parmi les alliages à base de fer convenant pour la présente  Among the iron-based alloys suitable for the present

invention, on peut citer les alliages fer-chrome, fer-chrome-cuivre et fer-  invention, mention may be made of iron-chromium, iron-chromium-copper and iron alloys.

aluminium-silicium. Un alliage préféré est l'alliage fer-silicium-  aluminum-silicon. A preferred alloy is the iron-silicon alloy

aluminium (FeSiAl).aluminum (FeSiAl).

A titre d'exemple des alliages électroconducteurs convenant dans la présente invention, on peut citer l'alliage FeSiAl commercialisé  By way of example of the electroconductive alloys suitable in the present invention, mention may be made of the FeSiAl alloy sold

par la Société HOGANAS et l'alliage 87 Fe-13 Cr.  by the company HOGANAS and the alloy 87 Fe-13 Cr.

Dans les cermets utiles pour la présente invention, le métal ou l'alliage électriquement conducteur représente de 60 à 90%, de préférence à 85% et généralement de l'ordre de 80% en poids du cermet, cependant que la céramique représente de 40 à 10%, de préférence 25 à 15% et  In cermets useful for the present invention, the electrically conductive metal or alloy represents from 60 to 90%, preferably 85% and generally of the order of 80% by weight of the cermet, while the ceramic represents from 40 at 10%, preferably 25 to 15% and

généralement 20% en poids du cermet.  generally 20% by weight of the cermet.

Les oxydes métalliques des cermets selon l'invention sont de préférence A1203, TiO2, Fe203 et leurs mélanges. Parmi ces oxydes, on  The metal oxides of the cermets according to the invention are preferably A1203, TiO2, Fe203 and their mixtures. Among these oxides,

recommande A1203, Fe203 et les mélanges Al203/TiO2.  recommend A1203, Fe203 and Al203 / TiO2 mixtures.

La couche électroconductrice de cermet a en général une épaisseur comprise entre 300 et 900 [tm, de préférence entre 400 et 800  The electrically conductive layer of cermet generally has a thickness of between 300 and 900 [tm, preferably between 400 and 800

k.m, et mieux entre 650 et 800 [tm.k.m, and better between 650 and 800 [tm.

Bien évidemment, l'épaisseur de la couche est adaptée, en fonction du cermet utilisé, pour ajuster la résistance de la couche et  Obviously, the thickness of the layer is adapted, depending on the cermet used, to adjust the resistance of the layer and

satisfaire aux valeurs admissibles du courant dans l'inducteur.  meet the admissible values of the current in the inductor.

De préférence, la couche électroconductrice de cermet est  Preferably, the electrically conductive layer of cermet is

déposée sur la surface externe du fond du récipient.  deposited on the outer surface of the bottom of the container.

Les alliages électroconducteurs des cermets de l'invention sont  The electroconductive alloys of the cermets of the invention are

disponibles dans le commerce auprès des Sociétés HOGANAS, NEYCO-  commercially available from HOGANAS, NEYCO-

CERAC, TECPHY et AMSR, entre autres. En particulier l'alliage FeSiAl est commercialisé sous la dénomination SENDUST par la Société  CERAC, TECPHY and AMSR, among others. In particular, the FeSiAl alloy is sold under the name SENDUST by the Company

HOGANAS.HOGANAS.

L'enrobage des grains de métal ou d'alliage par la céramique peut se faire de manière classique par mécanofusion des quantités appropriées  The coating of the metal or alloy grains with the ceramic can be done in a conventional manner by mechanofusion of the appropriate quantities.

d'alliage et de céramique.of alloy and ceramic.

Le dépôt de la couche de cermet sur la surface choisie du récipient peut se faire par tout procédé classique tel que par exemple par pistolet à fil ou pulvérisation au moyen d'une torche plasma. Le dépôt par torche plasma a l'avantage de ne pas détériorer la couche anti- adhérente  The deposition of the cermet layer on the chosen surface of the container can be done by any conventional method such as for example by wire gun or spraying by means of a plasma torch. Plasma torch deposition has the advantage of not damaging the non-stick layer

généralement déposée sur les surfaces internes du récipient.  generally deposited on the internal surfaces of the container.

La couche de cermet est ensuite généralement usinée pour présenter une surface lisse et éventuellement revêtue d'une couche de  The cermet layer is then generally machined to present a smooth surface and optionally coated with a layer of

peinture ou d'émail.paint or enamel.

La suite de la description se réfère aux figures annexées, qui  The following description refers to the appended figures, which

représentent respectivement:represent respectively:

Figure 1 - une microphotographie d'une couche électro-  Figure 1 - a micrograph of an electro- layer

conductrice de cermet FeSiAl enrobé de A1203, selon l'invention, avec un grossissement de 115; Figure 2 - une microphotographie de la couche de la figure 1 à un grossissement de 463;  conductive FeSiAl cermet coated with A1203, according to the invention, with a magnification of 115; Figure 2 - a photomicrograph of the layer of Figure 1 at a magnification of 463;

Figure 3 - une microphotographie d'une couche électro-  Figure 3 - a photomicrograph of an electro- layer

conductrice de cermet FeSiAl enrobé de A1203/TiO2 à un grossissement de ; Figure 4 - une microphotographie de la couche de la figure 3 à un grossissement de 463; et  conductor of FeSiAl cermet coated with A1203 / TiO2 at a magnification of; Figure 4 - a photomicrograph of the layer of Figure 3 at a magnification of 463; and

Figure 5 - une microphotographie d'une couche électro-  Figure 5 - a photomicrograph of an electro- layer

conductrice de cermet FeSiAl enrobé de Fe203 à un grossissement de 500.  FeSiAl cermet conductor coated with Fe203 at a magnification of 500.

EXEMPLE 1EXAMPLE 1

On a déposé par pulvérisation au moyen d'une torche plasma sur la surface externe du fond d'un récipient culinaire en fonte d'aluminium de type AS 12, une couche de cermet de FeSiAl enrobé de A1203 ayant la composition suivante: FeSiAl 80%7o en poids A1203: 20% en poids  A layer of FeSiAl coated with A1203 cermet coated with A1203 having the following composition was deposited by spraying by means of a plasma torch on the external surface of the bottom of a AS 12 type cast aluminum cooking vessel. 7o by weight A1203: 20% by weight

L'épaisseur de la couche déposée était de 670 ktm.  The thickness of the deposited layer was 670 ktm.

Les conditions de dépôt étaient les suivantes: - Plasma Ar 50 NI/min - H2 10 NI/min - tension: 55 V - courant 500 A - puissance: 27,5 kW;  The deposition conditions were as follows: - Plasma Ar 50 NI / min - H2 10 NI / min - voltage: 55 V - current 500 A - power: 27.5 kW;

- Injecteur de poudre gaz porteur Ar 5 Ni/min - diamètre 2 mm -  - Ar 5 Ni / min carrier gas powder injector - diameter 2 mm -

débit 3 à 4 kg/heure; - Temps de tir: 2 minutes environ pour un fond de poële de cm de diamètre; - Température en cours de tir: 150 C; Température de préchauffage: 300 C; - Vitesse de translation: 25 mm/s  flow 3 to 4 kg / hour; - Shooting time: about 2 minutes for a stove bottom of cm in diameter; - Temperature during firing: 150 C; Preheating temperature: 300 C; - Travel speed: 25 mm / s

- Vitesse de rotation: 2 t/s.- Rotation speed: 2 t / s.

Les figures 1 et 2 sont des micrographies de la couche de cermet déposée à différents grossissements. On a obtenu une couche de cermet ayant une bonne adhérence et  Figures 1 and 2 are micrographs of the cermet layer deposited at different magnifications. We obtained a layer of cermet having good adhesion and

assurant un bon couplage du récipient avec une plaque à induction.  ensuring good coupling of the container with an induction hob.

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

On a déposé par pulvérisation au moyen d'une torche plasma sur la surface externe du fond d'un récipient culinaire en fonte d'aluminium de type AS 12 une couche de cermet FeAlSi enrobé de TiO2/A1203, ayant la composition suivante FeSiAl: 80% en poids TiO2/A1203: 20% en poids (A1203 90% en poids/ TiO2 10% en poids)  A layer of FeAlSi cermet coated with TiO2 / A1203, having the following composition FeSiAl: 80, was deposited by spraying with a plasma torch on the external surface of the bottom of a AS 12 type cast aluminum cooking vessel. % by weight TiO2 / A1203: 20% by weight (A1203 90% by weight / TiO2 10% by weight)

La couche avait une épaisseur de 600 p.m.  The layer had a thickness of 600 p.m.

Les conditions de dépôt étaient les mêmes que pour l'exemple 1.  The deposition conditions were the same as for Example 1.

On a obtenu une couche ayant une bonne adhérence et assurant un bon couplage du récipient avec une plaque à induction. En outre, la couche  A layer was obtained having good adhesion and ensuring good coupling of the container with an induction hob. In addition, the layer

a une excellente qualité d'aspect de surface et de brillance.  has an excellent quality of surface appearance and gloss.

Les figures 3 et 4 sont des micrographies de la couche de cermet à  Figures 3 and 4 are micrographs of the cermet layer to

différents grossissements.different magnifications.

EXEMPLE 3EXAMPLE 3

On a déposé par pulvérisation au moyen d'une torche plasma une couche de cermet FeSiAl enrobé de Fe203 sur la surface externe du fond  A layer of FeSiAl cermet coated with Fe203 was deposited by spraying with a plasma torch on the external surface of the bottom.

d'un récipient culinaire en fonte d'aluminium de type AS 12.  an AS 12 type aluminum cooking vessel.

Le cermet avait la composition suivante: FeSiAl 80% en poids Fe203.: 20% en poids  The cermet had the following composition: FeSiAl 80% by weight Fe203 .: 20% by weight

L'épaisseur de la couche était de 780 gm.  The thickness of the layer was 780 gm.

Les conditions de dépôt étaient les mêmes que pour l'exemple 1.  The deposition conditions were the same as for Example 1.

On obtient une couche ayant une bonne adhérence et assurant un  A layer is obtained having good adhesion and ensuring a

bon couplage du récipient avec une plaque à induction.  good coupling of the container with an induction hob.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

On a déposé par pulvérisation au moyen d'une torche plasma une couche de cermet Fe enrobé de A1203 sur la surface externe du fond d'un  A layer of cermet Fe coated with A1203 was deposited by spraying with a plasma torch on the outer surface of the bottom of a

récipient en fonte d'aluminium de type AS 12.  AS 12 type cast aluminum container.

Le cermet avait la composition suivante Fe: 80% en poids A1203: 20% en poids  The cermet had the following composition Fe: 80% by weight A1203: 20% by weight

L'épaisseur de la couche était comprise entre 600 et 800 ktm.  The thickness of the layer was between 600 and 800 ktm.

Les conditions de dépôt étaient les mêmes que pour l'exemple 1.  The deposition conditions were the same as for Example 1.

On obtient une couche très adhérente avec un bon couplage avec  A very adherent layer is obtained with good coupling with

une plaque à induction.an induction hob.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Récipient culinaire pour appareil de cuisson par induction, caractérisé en ce qu'au moins une surface du récipient est revêtue d'une couche électroconductrice d'un cermet constitué par des grains d'un métal ou d'un alliage électroconducteur choisi parmi le fer, les alliages à base de fer et leurs mélanges, enrobés par un matériau céramique choisi parmi les  1. Culinary container for induction cooking appliance, characterized in that at least one surface of the container is coated with an electroconductive layer of a cermet consisting of grains of a metal or of an electroconductive alloy chosen from iron, iron-based alloys and their mixtures, coated with a ceramic material chosen from oxydes métalliques et leurs mélanges.  metal oxides and their mixtures. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que les  2. Container according to claim 1, characterized in that the alliages à base de fer sont choisis parmi les alliages fer-chrome, fer-  iron-based alloys are chosen from iron-chromium, iron- chrome-cuivre et fer-silicium-aluminium.  chrome-copper and iron-silicon-aluminum. 3. Récipient selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les oxydes métalliques sont choisis parmi A1203, TiO2, Fe203 et leurs mélanges.  3. Container according to claim 1 or 2, characterized in that the metal oxides are chosen from A1203, TiO2, Fe203 and their mixtures. 4. Récipient selon la revendication 3, caractérisé en ce que les oxydes métalliques sont choisis parmi A1203, Fe203 et les mélanges4. Container according to claim 3, characterized in that the metal oxides are chosen from A1203, Fe203 and mixtures A1203/TiO2.A1203 / TiO2. 5. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,  5. Container according to any one of claims 1 to 4, caractérisé en ce que dans le cermet l'alliage électroconducteur représente  characterized in that in the cermet the electroconductive alloy represents à 90% en poids du cermet et la céramique 10 à 30% en poids du cermet.  to 90% by weight of the cermet and the ceramic 10 to 30% by weight of the cermet. 6. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,  6. Container according to any one of claims 1 to 5, caractérisé en ce que la couche électroconductrice a une épaisseur  characterized in that the electrically conductive layer has a thickness comprise entre 300 et 900 jim, de préférence 600 à 900 inm.  between 300 and 900 jim, preferably 600 to 900 inm. 7. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,  7. Container according to any one of claims 1 to 6, caractérisé en ce que la couche est déposée sur une surface externe du récipient.  characterized in that the layer is deposited on an external surface of the container. 8. Récipient selon la revendication 7, caractérisé en ce que la8. Container according to claim 7, characterized in that the surface externe est la surface externe du fond du récipient.  outer surface is the outer surface of the bottom of the container. 9. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,  9. Container according to any one of claims 1 to 8, caractérisé en ce qu'il est en fonte d'aluminium.  characterized in that it is made of cast aluminum. 10. Procédé de fabrication d'un récipient culinaire, caractérisé en ce qu'il comprend le dépôt sur au moins une partie du récipient d'une  10. A method of manufacturing a culinary container, characterized in that it comprises depositing on at least part of the container a couche de cermet telle que définie aux revendications 1 à 9.  cermet layer as defined in claims 1 to 9. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, caractérisé  11. Manufacturing method according to claim 10, characterized en ce que le dépôt s'effectue au moyen d'une torche plasma.  in that the deposition is carried out by means of a plasma torch.
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