Brevet FR2795933A1 — publié le 20010112

Récipient culinaire à chauffage par induction. La présente invention concerne d'une manière générale un récipient culinaire à chauffage par induction et plus particulièrement un récipient en fonte d'aluminium adapté pour la cuisson par induction. Pour subir un chauffage par induction, un récipient culinaire doit présenter des caractéristiques de résistance électrique spécifiques. Tout d'abord, la résistance électrique du matériau du récipient ne doit pas être trop forte, faute de quoi les courants induits inférieurs à une intensité minimale Imin ne circuleraient pas ou insuffisamment pour assurer un chauffage approprié du récipient. 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 dans le circuit intervienne alors pour couper l'alimentation de l'inducteur. En conséquence, il convient donc d'ajuster les propriétés électriques du matériau du récipient ou de la partie du récipient où circulent les courants induits de façon à maintenir les courants induits entre ces valeurs extrêmes pour un bon fonctionnement du récipient. 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 une résistance voisine de 0,27 10-3 Ohms, valeur inadéquate pour provoquer par elle-même un couplage avec l'inducteur. 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 coûteuse à réaliser. En outre, cette technique ne permet pas d'adapter aisément la valeur de la résistance électrique ainsi créée. 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 ferromagnétique en fusion. L'emploi d'un métal ou d'un alliage ferromagnétique en fusion déposé par pulvérisation rend difficile le réglage des propriétés électriques du récipient et en particulier la valeur de la résistance électrique. Pour rendre aptes à un chauffage par induction de tels récipients culinaires en fonte d'aluminium, on a encore proposé de revêtir une surface du récipient, de préférence le fond, d'une couche électroconductrice constituée par des grains de métal ou d'alliage électroconducteur choisi parmi le fer, les alliages à base de fer et leurs mélanges, par un matériau céramique choisi parmi les oxydes métalliques et leurs mélanges. Parmi les alliages à base de fer convenant pour la réalisation de la couche de cermet, on peut citer les alliages fer-chrome, fer-chrome- cuivre et fer-aluminium-silicium. Un alliage préféré est l'alliage fer- silicium-aluminium (FeSiAl). A titre d'exemple des alliages électroconducteurs convenables, on peut citer l'alliage FeSiAl commercialisé par la Société HOGANAS et l'alliage 87 Fe-13 Cr. Dans les mélanges, le métal ou l'alliage électriquement conducteur représente de 60 à 90%, de préférence 75 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 généralement 20% en poids du cermet. Les oxydes métalliques sont de préférence A1203, Ti02, Fe203 et leurs mélanges. Parmi ces oxydes, les oxydes recommandés sont A1203, Fe203 et les mélanges A1203/TiO2. La couche électroconductrice a en général une épaisseur comprise entre 300 et 900 #tm. Bien que les récipients culinaires pour chauffage par induction décrit ci-dessus s'avèrent satisfaisants, ils présentent toutefois un certain nombres d'inconvénients. - Tout d'abord, le fer et ses alliages cités sont très sensibles à l'oxydation et même si on recouvre les couches de cermet avec un émail, ces couches se détériorent rapidement sous l'effet de l'oxydation. En outre, pour un bon couplage inductif, la couche de cermet doit être relativement épaisse, de l'ordre de 650 à 800 pm, ce qui entraîne des problèmes d'homogénéité et d'adhérence de la couche à la surface du récipient culinaire et accroît les coûts de fabrication. L'invention a donc pour objet de réaliser un récipient culinaire pour chauffage par induction, qui remédie aux inconvénients des récipients de l'art antérieur. Selon l'invention, on réalise un récipient culinaire à chauffage par induction, de préférence en fonte d'aluminium, dont une surface 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 oxydes métalliques et leurs mélanges, caractérisé par le fait que la couche de cermet est elle-même revêtue par une couche de protection en bronze. Pour la couche électroconductrice de cermet du récipient selon l'invention, on peut utiliser les cermets décrits précédemment. Les cermets préférés selon l'invention sont les cermets Fe/A1203 et alliage de fer/A1203. Parmi les alliages de fer préférés, on peut citer les fontes et les alliages FeSiAl. Comme cela est bien connu, les fontes sont des alliages dont les composants essentiels sont le fer et le carbone. De préférence, le cermet comprend 70 à 90% en poids de fer, fonte ou alliage de fer et 10 à 30% d'alumine. La couche de cermet peut être déposée par tout procédé connu et en particulier par projection thermique avec un pistolet à poudre et le matériel de distribution de poudre classiques disponibles dans le commerce. En général, la couche de cermet déposée aune épaisseur de 300 à 900 gm et de préférence de 300 à 600 gym. Après mécanofusion, la granulométrie du cermet est dé 20 gm à 1-50 @tm. Cette granulométrie peut être aisément déterminée par tamissage. On peut utiliser pour la couche de protection en bronzé tout bronze du commerce. Comme cela est bien connu, les bronzes sont des alliages dont le constituant principal est le cuivre. Les bronzes préférés selon l'invention sont les bronzes CuAl, en particulier comprenant au moins 80% Cu et au moins 5% Al, en poids. Les bronzes préférés contiennent, en poids, 80 à 95% Cu et 5 à 20% Al. En général, l'épaisseur de la couche de bronze est de 100 à 400 gm, de préférence de 100 à 200 gm, et typiquement de 150 @tm. La couche de bronze peut être déposée par tout procédé connu et en particulier de la même manière que la couche de cermet, par exemple par projection thermique avec un pistolet à poudre et le matériel de distribution de poudre classiques disponibles dans le commerce. La granulométrie de la couche de bronze est de 20 à 150 gm. Les expérimentations ont montré qu'en utilisant la couche de protection supplémentaire en bronze, on pouvait obtenir non seulement une protection de la couche de cermet vis-à-vis de l'oxydation, mais qu'il était alors possible de réduire l'épaisseur de la couche de cermet (300-600 #tm) sans nuire au couplage inductif du récipient. De préférence, la surface extérieure du récipient de cuisson revêtue avec les couches de cermet et de bronze est la surface extérieure du fond du récipient. Comme cela est bien connu, la surface extérieure du fond d'un récipient de cuisson présente une légère concavité pour accomoder les déformations thermiques. En outre, de préférence, la surface extérieure du fond comporte une zone centrale en creux, ce qui évite une surépaisseur des couches de cermet et de bronze dans cette zone centrale de la surface extérieure de fond du récipient et un risque de décollement des couches. Egalement, de préférence, la couche de cermet est déposée de manière à laisser apparente une zone périphérique annulaire de la surface extérieure de fond du récipient de sorte que la couche de protection en bronze recouvre également latéralement la couche de cermet pour éviter une oxydation latérale de celle-ci. Cette zone périphérique apparente peut être obtenue par exemple par l'emploi d'un cache approprié lors du dépôt de la couche de cermet et qui est retiré avant le dépôt de la couche de protection en bronze. En variante, le fond du récipient peut être réalisé avec un redent périphérique, et la couche de cermet déposée sur la surface extérieure du fond jusqu'au redent périphérique, cependant que la couche de protection en bronze est elle déposée de manière à également recouvrir le redent. Comme cela est classique, la surface intérieure du récipient peut être revêtue d'une couche d'un matériau anti-adhérent classique telle qu'une couche de polytétrafluoroéthylène. L'application des couches de cermet et de protection en bronze ne détériore pas cette couche anti- adhérente. La suite de la description se réfère à la figure annexée, qui représente une vue en coupe d'une moitié d'un récipient de cuisson selon l'invention. Sur la figure, on a représenté un récipient de cuisson à chauffage par induction 1, par exemple en fonte d'aluminium, comportant un fond 2 dont la surface extérieure 3 présente une légère concavité comme indiqué en A. La surface extérieure 3 du fond 2 comporte en outre une zone centrale en creux 4. Enfin, le bord périphérique du fond est pourvu d'un redent 5. Selon l'invention, on a déposé sur la surface extérieure 3 du fond 2 du récipient une couche de cermet 6, par exemple en fonte/A1203, qui, comme le montre la figure, laisse apparente une zone périphérique annulaire 7 de la surface extérieure 3. La couche de cermet 6 est elle-même recouverte d'une couche de protection en bronze 8 qui, comme on le voit, recouvre la totalité de la couche de cermet, y compris sur l'épaisseur, et au moins une partie de la zone périphérique annulaire 7. EXEMPLE On a réalisé avec les conditions indiquées ci-après, un récipient de cuisson par induction selon l'invention, comme décrit ci-dessus, en liaison avec la figure et ayant les caractéristiques suivantes. Récipient Fonte d'aluminium : AS 12 (13,5 Si - 2 Fe - 0,6 Cu - 4 Mn - 11 Mg 0,35Cr-3Ni-0,25Zn-0,20Sb-O,lOSn-0,20Sn-0,30Zr- 0,30 Ti. Autres éléments : 0,05 chacun et 0,15 au total. Pourcentages exprimés en poids). Diamètre du récipient : 24 cm Epaisseur du fond : 6-7 mm Couche de cermet Composition du cermet : Fe 90% - A1203 10% Diamètre de la couche : 17 cm Epaisseur de la couche : 320 p.m La couche de cermet a été déposée sur le fond du récipient préchauffé par pulvérisation thermique au pistolet à poudre. Appareillage: 6P2 SULZER-METCO Couche de bronze Composition du bronze : 1 Fe - 9,5 A1 - 89,5 cm Diamètre de la couche : 17,3 cm Epaisseur de la couche : 100 #im La couche de bronze a été déposée sur la couche de cermet avec le même appareillage que précédemment. On a soumis le récipient selon l'invention ci-dessus et à titre comparatif, un récipient identique mais sans couche de protection en bronze, à un essai de chauffage d'huile. On a placé dans le récipient ci-dessus 350 g d'une huile de silicone ayant une viscosité de 50 à 125.10-4 M2/s et chauffé le récipient avec une table à induction classique. Initialement, l'huile est à 20 C et on mesure à l'aide d'un thermocouple situé au demi-rayon du récipient et à mi-hauteur d'huile, l'élévation de température de l'huile de 20 C et 160 C. On détermine'alors le temps nécessaire à ces élévations, de la température d'huile. On procède de manière semblable avec un récipient muni seulement d'une couche de cermet identique à la précédente. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous Elévation ou température Temps Cermet seul + 20 C l' + 160 C 6115v' Cermet + couche de protection en bronze + 20 C 50" + 160 0 C 3 1 15" L'essai montre que le récipient selon l'invention présente une vitesse de montée en température nettement supérieure à un récipient analogue muni seulement d'un couche de cermet. . REVENDICATIONS 1. Récipient culinaire à chauffage par induction, dont 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 oxydes métalliques et leurs mélanges, caractérisé en ce que la couche électroconductrice de cermet est revêtue d'une couche de protection en bronze. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alliages à base de fer sont choisis parmi les fontes, les alliages fer-chrome, fer-chrome-cuivre et fer-silicium-aluminium. . 3. Récipient selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les oxydes métalliques sont choisis parmi A1203, Ti02, Fe203 et leurs mélanges. , 4. Récipient selon la revendication 3, caractérisé en ce que les oxydes métalliques sont choisis parmi A1203, Fe203 et les mélanges A1203/Ti02. 5. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le cermet l'alliage électroconducteur représente 70 à 90% en poids du cermet et la céramique 10 à 30% en poids du cermet. 6. Récipient selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alliage électroconducteur est une fonte et la céramique l'alumine A1203. 7. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche électroconductrice a une épaisseur comprise entre 300 et 900 gin, de préférence 400 à 600 gm. 8. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bronze de la couche de protection comprend au moins 80% en poids de cuivre et au moins 5% en poids d'aluminium. 9. Récipient selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bronze de la couche de protection comprend 80 à95% en poids de cuivre et 5 à 20% en poids d'aluminium. 10. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couche de protection en bronze a une épaisseur de 100 à 400 gm, de préférence 100 à 200 @t.m. 11. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les couches de cermet et de protection sont déposées sur une surface externe du récipient. 12. Récipient selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface externe est la surface externe du fond du récipient. 13. Récipient selon la revendication 12, caractérisé en ce que la surface externe du récipient comprend une zone centrale en creux. 14. Récipient selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le fond du récipient comprend un redent périphérique et en ce que la couche de cermet s'étend jusqu'au redent et la couche de protection en bronze recouvre le redent. 15. Récipient selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est en fonte d'aluminium.