CN108503391A - 一种陶瓷发热件的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷发热件的制造工艺，包括以下步骤：a、制备线路浆料和生坯层，线路浆料包括钨和/或钼，生坯层包括氧化锆；b、在生坯层上涂覆或印刷线路浆料，在线路浆料上涂覆或印刷绝缘介质；c、在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层与线路浆料共同烧结，生坯层成瓷，线路浆料成发热线路。本发明的一种陶瓷发热件的制造工艺，能够有效防止热量流失，防止机体过热而烫伤使用者；提升生坯层与线路浆料的结合力，不容易起皮，产品使用寿命有效延长，产品阻值稳定，极大的降低了产品的生产成本，使产品能够轻松实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟、医用或切割加工领域，尤其涉及一种陶瓷发热件的制造工艺。
背景技术
现有的应用在电子烟、热切割和医用发热领域的陶瓷发热片，一般采用的在氧化铝上印刷发热线路的方式来制作，但由于氧化铝的导热性能较好，通过发热线路产生的热量很容易经氧化铝传导到发热产品中不需要发热的部件上，一方面会造成热量的快速损耗，造成热能的浪费，另一方面会使得发热产品的机体温度上升，容易烫伤使用者；同时，现有的氧化锆陶瓷发热产品，其基材上一般设置铂金制成的发热线路搭配黄金制成的导电线路，产品所需成本很高，难以规模化生产。
发明内容
本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种陶瓷发热件的制造工艺，其制造出的陶瓷发热件能够有效防止热量流失，防止使用者烫伤；在本方案独特的制造工艺下，用钨浆和/或钼浆替代了现有的铂金来制成导电线路，并且使其能够合理设置在氧化锆基材上，保证了产品优秀发热性能的同时，且降低了产品的生产成本。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种陶瓷发热件的制造工艺，包括以下步骤：
a、制备线路浆料和生坯层，线路浆料包括钨和/或钼，生坯层包括氧化锆；
b、在生坯层上涂覆或印刷线路浆料，在线路浆料上涂覆或印刷绝缘介质；
c、在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层与线路浆料共同烧结，生坯层成瓷，线路浆料成发热线路。
优选的，线路浆料还包括锰和/或玻璃熔块。
优选的，步骤a中的生坯层经流延方式形成；氧化锆粉料与溶液混合成浆料，浆料通过流动的方式配以刮刀刮压涂覆在基带上，固化后形成生坯层。
优选的，步骤a中的生坯层在固化后经冲切方式形成产品所需形状。
优选的，步骤b中的生坯层包括两层，线路浆料设置在两层生坯层之间，两层生坯层经热压或等静压方式压合，之后两层生坯层和线路浆料共同烧结。
优选的，步骤b中的两层生坯层呈管状，其管内经棒芯定位，等静压两层生坯层的外表面使两者压合。
优选的，步骤b中的生坯层呈片状，生坯层的两侧外表面上均涂覆或印刷线路浆料。
优选的，步骤a还包括制备电极浆料；步骤b中在生坯层上还涂覆或印刷有电极浆料，涂覆或印刷电极浆料时，线路浆料和电极浆料部分重合，之后生坯层、线路浆料和电极浆料共同烧结。
优选的，步骤c之后还有步骤
d、在绝缘介质上涂覆或印刷釉层后烧结。
优选的，步骤c中还原保护气体为氢气和/或氮气。
有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种陶瓷发热件的制造工艺，其通过使用氧化锆作为生坯层的基材，能使制造出的陶瓷发热件能够有效防止热量流失，防止机体过热而烫伤使用者。
其通过在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下共烧生坯层和线路浆料，提升两者的结合力，不容易起皮，产品使用寿命有效延长，并且独特的共烧环境防止了以钨和/或钼制作的发热线路在共烧过程中不会氧化，产品阻值稳定，实现了钨浆和/或钼浆替代现有的铂金并与氧化锆基材共烧成瓷的创举，在保证了产品优秀发热性能的同时，还能极大的降低了产品的生产成本，使产品能够轻松实现规模化生产。
其通过在生坯成瓷后上设置釉层，使外观更加靓丽且产品极具艺术性，产品的自身强度也得到显著提升，产品外表面光滑便于清洁。
附图说明
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
图1为本制造工艺一种实施流程图；
图2为本制造工艺所生产产品的一种实施结构示意图。
具体实施方式
针对现有氧化铝陶瓷发热件存在的热能损耗、易烫伤使用者，氧化锆陶瓷发热件存在的成本过高的问题。本申请提出一种陶瓷发热件的制造工艺，用以提供能够解决上述问题的陶瓷发热产品，其包括以下步骤：
a、制备线路浆料和生坯层，线路浆料包括钨和/或钼，生坯层包括氧化锆；
b、在生坯层上涂覆或印刷线路浆料，在线路浆料上涂覆或印刷绝缘介质；
c、在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层与线路浆料共同烧结，生坯层成瓷，线路浆料成发热线路。
步骤a中用氧化锆代替传统的氧化铝作为陶瓷发热产品基材的原料，其利用氧化锆传热较慢的特性，能够防止发热线路所产生的热量快速流失，且防止产品机体受热而烫伤使用者；再结合氧化锆基材不容易碎裂、不容易渗入细菌以及便于清洁的特性，本制造工艺可以利用在电子烟、切割加工以及医用领域，其生产的产品具体可以是电子烟的加热器、切割加工的刀具、医用手术的切割用具。
步骤a中用钨和/或钼作为线路浆料搭配氧化锆基材，代替传统的铂金线路浆料，能够有效减少产品成本，便于实现规模化生产，以便产品广泛应用于相关领域。
步骤b中优选通过印刷方式设置线路浆料于生坯层上，进一步优选为丝网印刷方式，通过该方式能够提升氧化锆基材和发热线路之间的配合精度。绝缘介质也优选的通过印刷方式来完成。
现有的氧化锆陶瓷发热产品中，其主要运用铂金这种贵金属作为发热线路材料的原因在于，铂金材料比较稳定，在产品生产过程中发热线路不容易损坏，成瓷效果也比较好。然铂金材料所需成本太高，氧化锆陶瓷发热产品如需要量产，难以实现，这对本领域氧化锆陶瓷发热产品的发展产生了很大的阻碍及瓶颈。
为解决上述技术问题，本实施例的步骤c中通过在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层与线路浆料共同烧结，线路浆料在真空环境和/或还原环境下得到很好的保护，防止其氧化，使得所需成本相对铂金少很多的钨和/或钼所构成的线路浆料能够非常稳定的与氧化锆生坯层共烧结合，极大地降低了本产品的生产成本，使产品能够轻松实现规模化生产，便于本产品应用到各个相关领域。
另通过共烧方式使生坯层和线路浆料成型，能够提升两者的结合力，成品不容易起皮，产品使用寿命有效延长。
本实施例的一种陶瓷发热件的制造工艺在步骤c之后还可以包括有步骤d：在绝缘介质上涂覆或印刷釉层后烧结。通过在生坯成瓷后上设置釉层，使外观更加靓丽且产品极具艺术性，产品的自身强度也得到显著提升，产品外表面光滑便于清洁。
步骤a中的线路浆料还可以包括有锰、玻璃熔块和/或电阻温度系数调节材料。线路浆料可以是把钨粉和/或钼粉与锰、玻璃熔块和/或电阻温度系数调节材料进行混料，然后通过溶剂融合成浆料，再印刷至氧化锆生坯层上。
步骤a中的生坯层可以包括有氧化锆和陶瓷材料添加剂；进一步的有步骤a中的生坯层可以经流延方式形成。氧化锆粉料可以先与陶瓷材料添加剂进行混料，然后与溶液混合成浆料；也可以是氧化锆粉料与溶液混合成浆料。浆料可以通过流动的方式配以刮刀刮压涂覆在基带上；也可以是通过流动的方式诸如对应形状的模具；待浆料固化后形成生坯层。陶瓷材料添加剂可以是氧化钇。
本实施例中优选方案采用流延方式来给生坯层定型，这是由于本发热产品可能会有不同形状和尺寸的需求，产品形状可能会制成片状、管状或棒状，通过流延方式便于不同形状的塑型。
步骤a中的生坯层在固化后可以是经冲切方式形成产品所需形状，如生坯层需要是片状、管状或棒状，通过流延方式使生坯层成型后，如尺寸上有需求，可以通过冲切的方式使得生坯层形成所需求的形状。
针对生坯层的不同形状，本实施例还有以下优选方案：
步骤b中的生坯层可以包括两层，线路浆料设置在两层生坯层之间，两层生坯层可以经热压或等静压方式压合，之后两层生坯层和线路浆料共同烧结，本优选方案对应的是多层生坯的产品，其发热线路位于两侧基材之间，阻值稳定。
具体的，步骤b中的两层生坯层可以呈管状，其管内经棒芯定位，等静压两层生坯层的外表面使两者压合。两层生坯层的成型是把氧化锆浆料经流延方式进入对应管状的模具中固化来完成。
如图2所示，步骤b中的生坯层也可以呈片状，生坯层的两侧外表面上均涂覆或印刷线路浆料，线路浆料上印刷有绝缘介质，共烧后再两侧上釉烧结，具体为七层构造。片状的生坯层可以是把氧化锆浆料经流延方式进入对应形状的模具固化成型，也可以是经流延方式配以刮刀刮压涂覆在基带上固化成型。单片氧化锆基材1两侧均设置发热线路2能够有效增加发热面积，提升发热效率，再配上氧化锆材料的特性，进一步提升发热效率。
步骤a还优选包括制备电极浆料；步骤b中在生坯层上还涂覆或印刷有电极浆料，涂覆或印刷电极浆料时，线路浆料和电极浆料部分重合，之后生坯层、线路浆料和电极浆料共同烧结。本优选方案能够使得电极浆料、线路浆料和生坯层共烧，电极3在烧结时也能够同时成型，避免了生坯成瓷后再设置电极3时可能遇到的困难，且电极3与发热线路2能够非常稳定的连接，便于后续焊接导线4。
步骤c中生坯层与线路浆料共同烧结的温度优选为1350-1600度，生坯层、线路浆料在此温度下能够较好的完成共烧。步骤c中还原保护气体优选为氢气和/或氮气，避免线路浆料烧结时氧化。
如图1所示，本实施例的一种较优选的工艺实施方案，其包括了氧化锆混料至产品成型后的电阻通电检测过程。具体包括步骤
混料：氧化锆粉料与陶瓷材料添加剂进行混料；
流延：混料后与溶剂混合形成氧化锆浆料，该浆料以流动的方式经以刮刀刮压涂覆在基带或注入生坯模具中，固化后形成生坯层；
冲片：冲切生坯层至片状；
印刷：将线路浆料印刷在生坯层的两侧，将电极浆料印刷在生坯层上且与线路浆料的印刷区域部分重合，将绝缘介质印刷在线路浆料上；
共烧：在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层、线路浆料、电极浆料以及绝缘介质共同烧结，生坯层成基材，线路浆料成发热线路，电极浆料成电极；
上釉烧结：在绝缘介质上涂覆或印刷釉层后烧结；
焊线：在电极处焊接导线；
电阻通电测试：通过测试电路检测发热线路能够导电。
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、制备线路浆料和生坯层，线路浆料包括钨和/或钼，生坯层包括氧化锆；
b、在生坯层上涂覆或印刷线路浆料，在线路浆料上涂覆或印刷绝缘介质；
c、在真空环境和/或填充还原保护气体的还原环境下使生坯层与线路浆料共同烧结，生坯层成瓷，线路浆料成发热线路。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述线路浆料还包括锰和/或玻璃熔块。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤a中的生坯层经流延方式形成；氧化锆粉料与溶液混合成浆料，浆料通过流动的方式配以刮刀刮压涂覆在基带上，固化后形成生坯层。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤a中的生坯层在固化后经冲切方式形成产品所需形状。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤b中的生坯层包括两层，线路浆料设置在两层生坯层之间，两层生坯层经热压或等静压方式压合，之后两层生坯层和线路浆料共同烧结。
6.根据权利要求5所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤b中的两层生坯层呈管状，其管内经棒芯定位，等静压两层生坯层的外表面使两者压合。
7.根据权利要求1-4任一所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤b中的生坯层呈片状，生坯层的两侧外表面上均涂覆或印刷线路浆料。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤a还包括制备电极浆料；步骤b中在生坯层上还涂覆或印刷有电极浆料，涂覆或印刷电极浆料时，线路浆料和电极浆料部分重合，之后生坯层、线路浆料和电极浆料共同烧结。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤c之后还有步骤
d、在绝缘介质上涂覆或印刷釉层后烧结。
10.根据权利要求1所述的一种陶瓷发热件的制造工艺，其特征在于，所述步骤c中还原保护气体为氢气和/或氮气。
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