CN110312328A - 加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，包括有以下步骤：S1，在陶瓷基材上留两个贯穿孔；S2，将贯穿孔使用电极浆料填充，将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路；S3，在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路；S4，印刷保护层。上述制作方法的加工步骤简单，容易操作，在烟具技术领域中，上述技术方案克服了传统的MCH陶瓷发热体的生产成本高，危险系数高，容易发生爆炸的缺陷，将稀土厚膜材料运用至烟具领域中制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广；而且在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及烟具技术领域，特别涉及一种加热不燃烧烟具的陶瓷基材的加热片的制作方法。
背景技术
香烟，是烟草制品的一种，许多人们喜欢吸食香烟来缓解压力和提神，而经常吸食香烟会成瘾，烟草在燃烧时会产生焦油、尼古丁、一氧化碳等，长期吸食对人们的健康存在严重的危害，且二手烟的危害大过一手烟，因此许多公共场合都会有禁烟的措施，且吸食烟草时会产生明火，易引起火灾，因此人们制造了一种加热不燃烧烟，加热不燃烧烟即能满足抽烟者的需求，又可以降低焦油、尼古丁等含量，因此受烟民爱好者的追捧。
但现有的加热不燃烧烟在加热时，大都采用电阻加热的方式进行加热，电阻加热功耗较高，加热较慢，且温度难控，易出现加热不均匀的现象，影响抽烟者的体验，部分厂家采用陶瓷片加热的方式进行加热，传统加热不燃烧烟具加热片使用金属内电极单面发热，由于陶瓷本身的热传导率问题，往往存在正反两面受热不一致的情况，同时受限于传统的金属电极浆料的特性，加热片阻值很难进一步下降，发热速率难有更大的提升空间。
现有的加热不燃烧烟具开始是采用PTC加热的较多，可是PTC耗电较高，节能性较低。后面开始出现MCH陶瓷发热体。
MCH陶瓷发热体是一种新型高效环保节能陶瓷发热元件，相比PTC陶瓷发热体，具有相同加热效果情况下节约20～30％电能。MCH是MetalCeramicsHeater的缩写，意思是金属陶瓷发热体。MCH是指将金属钨或者是钼锰浆料印刷在陶瓷流延坯体上，经过热压叠层，然后在1600℃氢气氛保护下，陶瓷和金属共同烧结而成的陶瓷发热体，其中，钨的含量很高，这种材料在烧制过程中必须通入氢气和氮气，不仅生产成本高，而且危险系数高，容易发生爆炸，不利于广泛推广。
稀土厚膜材料由于其热转换效率高，适用于多种基材，被广泛应用于新能源汽车加热器、家电发热、地暖等领域，但在小型化的加热不燃烧烟具上的应用尚未见报导。
在申请号为200910064596.0的专利申请中，公开了一种MCH共烧陶瓷发热基板及其制备方法，所述MCH共烧陶瓷发热基板是指利用Al2O3添加任意比例的辅料，压制成方形或圆形陶瓷生片，再在陶瓷生片上用电阻浆料印刷成预设的电阻发热线路版，陶瓷生片经叠片层压后，在(>1600℃)高温下，电阻浆料与陶瓷生片共烧，制成共烧陶瓷发热基板；最后在电阻发热线版两端，分别钎焊出银铜片和金属引线即成。
但是上述公开的MCH共烧陶瓷发热基板及其制备方法，需要要1600℃氢气氛保护下进行烧结，不仅生产成本高，而且危险系数高，容易发生爆炸，不利于广泛推广。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，加工步骤简单、容易操作，采用稀土厚膜材料制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广。
本发明的另一目的在于提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，包括有以下步骤：
S1，选用陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，将贯穿孔使用电极浆料填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。玻璃釉料的作用是绝缘与保护用于发热的稀土厚膜电路不受污染。
在本发明中，基材与稀土厚膜电极都可以根据需要，进行不同尺寸、形状的制作，上述制作方法的加工步骤简单，容易操作，在烟具技术领域中，上述技术方案克服了传统的MCH陶瓷发热体的生产成本高，危险系数高，容易发生爆炸的缺陷，将稀土厚膜材料运用至烟具领域中制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广；而且在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
进一步地，步骤S1中，所述陶瓷基材为氧化铝、氮化铝、氧化锆中的任意一种。在本发明中，以高热导率氧化铝为基体，稀土厚膜材料作为内电极形成发热电路，可以使该加热片的制作成本大大降低，而且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广。
进一步地，步骤S1中，所述陶瓷基材的厚度为0.3-0.5mm。在本发明中，通过上述陶瓷基材的厚度设置，使最后制得的加热片厚度能够控制在合适的范围内，使用效果更好。
进一步地，步骤S2中，清理陶瓷基材后，将贯穿孔填充的电极浆料为可焊性银浆，然后采用可焊性银浆将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，并在500-700℃高温下保温10-80min进行烧渗。在本发明中，通过上述方式加工后的加热片质量更好。
进一步地，所述可焊性银浆的含银量大于80％，厚度为10-20μm。在本发明中，采用上述参数的可焊性银浆制得的加热片使用效果更好。
进一步地，步骤S3中，稀土厚膜浆料的印刷厚度为10-40μm。在本发明中，通过上述技术参数的设置，可以稀土厚膜电极制作的质量更高，使最后制得的加热片使用效果更好。
本发明还提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片，包括有陶瓷基材、稀土厚膜电极和保护层，所述陶瓷基材上开设有2个贯穿孔，所述陶瓷基材的正面两面印刷有连接电路，所述稀土厚膜电极覆盖于陶瓷基材的正反两面的连接电路上，用于加热所述陶瓷基材，且所述稀土厚膜电极与连接电路的焊接部位位于贯穿孔处，所述保护层覆盖于稀土厚膜电极的正反两面。在本发明中，该加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片结构简单、加工成本低、使用效果好，易于广泛推广。
进一步地，所述保护层为玻璃釉料。在本发明中，玻璃釉料的作用是绝缘与保护用于发热的稀土厚膜电路不受污染。
本发明的有益效果在于：与现有技术相比，在本发明中，上述制作方法的加工步骤简单，容易操作，在烟具技术领域中，上述技术方案克服了传统的MCH陶瓷发热体的生产成本高，危险系数高，容易发生爆炸的缺陷，将稀土厚膜材料运用至烟具领域中制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广；而且在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
附图说明
图1是本发明所实施的双面印刷的稀土厚膜电极与传统金属电极进行发热测试的温度时间特性曲线。
图2是本发明所实施的双面印刷的稀土厚膜电极与单面印刷的稀土厚膜电极进行发热测试的温度时间特性曲线。
图3是本发明所实施的一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的实施例示意图。
图4是本发明所实施的一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，包括有以下步骤：
S1，选用陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，将贯穿孔使用电极浆料填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。玻璃釉料的作用是绝缘与保护用于发热的稀土厚膜电路不受污染。
在本发明中，基材与稀土厚膜电极都可以根据需要，进行不同尺寸、形状的制作，上述制作方法的加工步骤简单，容易操作，在烟具技术领域中，上述技术方案克服了传统的MCH陶瓷发热体的生产成本高，危险系数高，容易发生爆炸的缺陷，将稀土厚膜材料运用至烟具领域中制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广；而且在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
在本发明中，按照上述方法制得加热片后，还需要进行绝缘耐压测试，测试产品的绝缘耐压要求达到绝缘耐压>300VAC，5mA，5s无损坏；再进行阻值分档，按0.1Ω每档位对待测产品进行阻值分选；然后进行外观挑选，按外观限度挑选诸如破损、裂纹等外观不良项目，将其挑出。最后对外观良好的产品进行性能测试包装，抽测产品升温曲线，按照测试结果按档位包装。
在本发明中，稀土厚膜材料的配方为现有的技术，可以直接购买得到。
现有的稀土厚膜浆料一般是指RuO2及其复合物。
具体的，步骤S1中，陶瓷基材为氧化铝、氮化铝、氧化锆中的任意一种。在本发明中，以高热导率氧化铝为基体，稀土厚膜材料作为内电极形成发热电路，可以使该加热片的制作成本大大降低，而且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广。
具体的，步骤S1中，陶瓷基材的厚度为0.3-0.5mm。在本发明中，通过上述陶瓷基材的厚度设置，使最后制得的加热片厚度能够控制在合适的范围内，使用效果更好。
具体的，步骤S2中，清理陶瓷基材后，将贯穿孔填充的电极浆料为可焊性银浆，然后采用可焊性银浆将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，并在500-700℃高温下保温10-80min进行烧渗。在本发明中，通过上述方式加工后的加热片质量更好。
具体的，可焊性银浆的含银量大于80％，厚度为10-20μm。在本发明中，采用上述参数的可焊性银浆制得的加热片使用效果更好。
具体的，步骤S3中，稀土厚膜浆料的印刷厚度为10-40μm。在本发明中，通过上述技术参数的设置，可以稀土厚膜电极制作的质量更高，使最后制得的加热片使用效果更好。
在本发明中，稀土厚膜电极是加热片的加热部位，在一定电压作用下，厚膜电路发热并通过热量传导使得整个加热片温度均一化，由于稀土厚膜材料的阻温特性，在达到一定温度后其阻值迅速增加，加热片温度不再上升，相较于传统金属内电极材料，稀土厚膜电极安全性更佳。
其中，稀土厚膜电极浆料含有氧化钌及其他玻璃料及掺杂物及稀释剂等，具有典型的TCR效应。通过贯通的电极将正反两面阻值进行并联，例如原有R1＝R2＝1Ω，并联后阻值降低为0.5Ω。(电阻温度系数(temperature coefficient of resistance简称TCR)，表示电阻当温度改变1度时，电阻值的相对变化，单位为ppm/℃(即10E(-6)/℃)。TCR＝dR/(R.dT))
参见图2-3所示，本发明还提供一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片，包括有陶瓷基材1、稀土厚膜电极2和保护层3，陶瓷基材1上开设有2个贯穿孔11，陶瓷基材1的正面两面印刷有连接电路，稀土厚膜电极2覆盖于陶瓷基材1的正反两面的连接电路上，用于加热陶瓷基材1，且稀土厚膜电极2与连接电路的焊接部位4位于贯穿孔11处，保护层3覆盖于稀土厚膜电极2的正反两面。在本发明中，该加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片结构简单、加工成本低、使用效果好，易于广泛推广。
具体的，保护层为玻璃釉料。在本发明中，玻璃釉料的作用是绝缘与保护用于发热的稀土厚膜电路不受污染。
本发明的有益效果在于：与现有技术相比，在本发明中，上述制作方法的加工步骤简单，容易操作，在烟具技术领域中，上述技术方案克服了传统的MCH陶瓷发热体的生产成本高，危险系数高，容易发生爆炸的缺陷，将稀土厚膜材料运用至烟具领域中制作加热片，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广；而且在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
下面将结合具体实施例对本发明的一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法进行具体说明。
实施例1
S1，选用厚度为0.4mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为15μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在600℃高温下保温40min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为25μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
上述陶瓷基材以及可焊性银浆的厚度设置是为了保证加热片的性能，因为电极层的厚度会影响稀土厚膜材料的阻值等性能。
将上述实施例1所制得的双面印刷的稀土厚膜电极与传统的金属内电极分别进行测试阻值，传统的金属内电极为0.77Ω，双面印刷的稀土厚膜电极为0.35Ω，然后进行发热测试，测试电压相同，测试结果见附图1。
将上述实施例1所制得的双面印刷的稀土厚膜电极与单面印刷的稀土厚膜电极分别进行测试阻值，单面印刷的稀土厚膜电极为0.7Ω，双面印刷的稀土厚膜电极为0.35Ω，然后进行发热测试，测试电压相同，测试结果见附图2。
从附图1中的温度时间特性曲线中可以看出，本发明的双面印刷的稀土厚膜电极的发热速度比传统的金属内电极更快，这是由于传统的金属内电极一般采用金属钨；本发明的双面印刷的稀土厚膜电极在约3s的时间，就达到370℃左右并基本维持不变，而传统金属电极达到约300℃的时间约6s。
而且，从附图1中的温度时间特性曲线可以看出，在3-10s区间内，双面印刷的稀土厚膜材料的温度基本保持不变化，而传统金属内电极材料在达到300℃以后还有缓慢上升趋势。因此，双面印刷的稀土厚膜材料比传统金属材料更加安全，大大降低了生产成本，且不易损坏、安全系数高，易于广泛推广。
从附图2中的温度时间特性曲线中可以看出，本发明的双面印刷的稀土厚膜电极在约3s的时间，就达到370℃左右并基本维持不变，而单面印刷的稀土厚膜电极在约3s的时间，只达到300℃。
因此，本发明在陶瓷基体两侧均印刷稀土厚膜电极，能够降低加热片阻值，提升发热速度，获得更高的温度，提升加热片正反两面的加热温度的一致性。
其它的几种实施方式如下：
实施例2
S1，选用厚度为0.3mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为10μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在500℃高温下保温10min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为10μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
实施例3
S1，选用厚度为0.5mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为20μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在700℃高温下保温80min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为40μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
实施例4
S1，选用厚度为0.4mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为10μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在700℃高温下保温50min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为20μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
实施例5
S1，选用厚度为0.4mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为15μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在500℃高温下保温50min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为15μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
实施例6
S1，选用厚度为0.3mm的氧化铝作为陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，然后将贯穿孔使用含银量大于80％，厚度为15μm的可焊性银浆进行填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后在600℃高温下保温30min进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，印刷厚度为30μm，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于包括有以下步骤：
S1，选用陶瓷基材，在陶瓷基材上预留两个贯穿孔；
S2，清理陶瓷基材，将贯穿孔使用电极浆料填充，然后将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，然后进行烧渗；
S3，采用稀土厚膜浆料在陶瓷基材的正反两面印刷稀土厚膜电路，使稀土厚膜电路与连接电路的焊接部位位于贯穿孔内，然后进行烧渗，形成稀土厚膜电极；
S4，印刷保护层，在陶瓷基材的正反两面的稀土厚膜电路上印刷玻璃釉料，固化后形成保护层。
2.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述陶瓷基材为氧化铝、氮化铝、氧化锆中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述陶瓷基材的厚度为0.3-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于，步骤S2中，清理陶瓷基材后，将贯穿孔填充的电极浆料为可焊性银浆，然后采用可焊性银浆将陶瓷基材的正反两面印刷连接电路，并在500-700℃高温下保温10-80min进行烧渗。
5.根据权利要求4所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于，所述可焊性银浆的含银量大于80％，厚度为10-20μm。
6.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片的制作方法，其特征在于，步骤S3中，稀土厚膜浆料的印刷厚度为10-40μm。
7.一种加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片，其特征在于包括有陶瓷基材、稀土厚膜电极和保护层，所述陶瓷基材上开设有2个贯穿孔，所述陶瓷基材的正面两面印刷有连接电路，所述稀土厚膜电极覆盖于陶瓷基材的正反两面的连接电路上，用于加热所述陶瓷基材，且所述稀土厚膜电极与连接电路的焊接部位位于贯穿孔处，所述保护层覆盖于稀土厚膜电极的正反两面。
8.根据权利要求7所述的加热不燃烧烟具陶瓷基材稀土厚膜加热片，其特征在于，所述保护层为玻璃釉料。
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