CN110720676B - 发热元件及其制备方法和电子烟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发热元件及其制备方法和电子烟。所述发热元件包括层叠设置的多孔金属层和多孔陶瓷层，所述多孔金属层完全覆盖所述多孔陶瓷层。上述发热元件不易发生开裂、分层或脱落等现象，使用寿命长，且具有较好的雾化效果，可产生更多的烟雾量，烟雾口感好。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟领域，特别是涉及一种发热元件及其制备方法和电子烟。
背景技术
传统的用于电子烟的发热元件一般有两大类：一种是在陶瓷基体内预埋金属发热丝(或发热片)，一种是在陶瓷基体上贴覆金属发热膜，其中的金属部分用于产生雾化所需能量。但由于陶瓷基体与金属之间结合较差，在高温雾化过程中容易发生开裂、分层或脱落等问题，导致使用异常。
发明内容
基于此，有必要提供一种陶瓷基体与金属之间具有较高结合强度，可稳定长时正常使用的发热元件。
此外，还提供一种发热元件的制备方法和电子烟。
一种发热元件，所述发热元件包括层叠设置的多孔金属层和多孔陶瓷层，所述多孔金属层完全覆盖所述多孔陶瓷层。
在其中一个实施例中，所述多孔金属层的孔隙率为20％～70％。
在其中一个实施例中，所述多孔金属层的平均孔径为5μm～40μm。
在其中一个实施例中，所述多孔金属层的厚度为0.1mm～5mm。
在其中一个实施例中，所述多孔金属层的材质选自铁铬合金、铁铬铝合金、铁铬镍合金、铬镍合金和钛合金中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述多孔陶瓷层的孔隙率为20％～70％。
在其中一个实施例中，所述多孔陶瓷层的平均孔径为5μm～50μm。
在其中一个实施例中，所述多孔陶瓷层的厚度为0.5mm～8mm。
在其中一个实施例中，所述多孔陶瓷层的材质选自氧化铝、氧化硅、氮化硅、硅酸盐和碳化硅中的至少一种。
上述发热元件中，多孔金属层完全覆盖多孔陶瓷层，由于多孔金属层与多孔陶瓷层的接触面积更大，不仅确保多孔金属层本身具有较高强度，不易发生开裂，即使产生少量裂纹也不会对发热性能产生较大影响，从而提高了发热稳定性；同时，多孔金属层与多孔陶瓷层的界面结合强度更高，可有效避免发生分层与脱落现象，大大提高了使用寿命。上述发热元件具有较好的雾化效果，可产生更多的烟雾量，且烟雾口感好。
一种发热元件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉的第二预混料；
将所述第一预混料进行第一成型，得到第一坯体；
将所述第二预混料层叠在所述第一坯体上，使所述第二预混料完全覆盖所述第一坯体，然后进行第二成型，得到第二坯体；
将所述第二坯体进行烧结，得到发热元件；
或者，所述制备方法包括以下步骤：
分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉的第二预混料；
将所述第二预混料进行第三成型，得到第三坯体；
将所述第一预混料层叠在所述第三坯体上，使所述第一预混料的覆盖区域不超出所述第三坯体的边缘，然后进行第四成型，得到第四坯体；
将所述第四坯体进行烧结，得到发热元件。
上述制备方法工艺简单，无需复杂设备，生产周期短，易实施，制造成本低，有利于工业推广。
一种电子烟，包括上述发热元件，或者包括由上述制备方法得到的发热元件。
附图说明
图1为一实施方式的发热元件的剖视图；
图2为一实施方式的发热元件的制备方法的流程图；
图3为另一实施方式的发热元件的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一实施方式的电子烟包括发热元件100，请参阅图1，发热元件100包括层叠设置的多孔金属层101和多孔陶瓷层102，多孔金属层101完全覆盖多孔陶瓷层102。
该发热元件100中，多孔陶瓷层102可用于导液与储液；多孔金属层101可用于输送雾化能量，同时也兼具导液与储液功能。相比传统发热元件中的金属发热丝、发热片或发热膜，多孔金属层101的与多孔陶瓷层102的接触面积更大，不仅确保多孔金属层101本身具有较高强度，不易发生开裂，即使产生少量裂纹也不会对发热性能产生较大影响，从而提高了发热稳定性；同时，多孔金属层101与多孔陶瓷层102的界面结合强度更高，可有效避免发生分层与脱落现象，大大提高了使用寿命。
此外，由于多孔金属层101完全覆盖多孔陶瓷层102，有利于将热量向多孔陶瓷层102传导，使多孔陶瓷层102及其周围烟液的温度升高，促进多孔陶瓷层102的导液能力，使雾化更为充分，烟雾量更大，实现更好的抽吸体验。
多孔金属层101具有多孔结构，相比于传统的金属发热丝、发热片或发热膜，比表面积更大，使得雾化面积显著提升，雾化可在多孔金属层101表面及内部同时进行，发热效率高，雾化效果好。具体地，多孔金属层101的孔隙率可以为20％～70％，平均孔径可以为5μm～40μm。优选情况下，多孔金属层101的孔隙率为50％～65％，平均孔径为10μm～25μm，以获得更高的强度、更稳定的雾化量和更优异的雾化口感。为了达到较好的雾化效果，多孔金属层101的厚度可以为0.1mm～5mm，优选为0.5mm～2mm。
多孔金属层101的材质可以选自铁铬合金、铁铬铝合金、铁铬镍合金、铬镍合金和钛合金中的至少一种。上述材质具有优良的导热能力，在高温雾化时整个多孔金属层101的温度稳定均匀，可避免由于局部过热导致产生焦味而影响雾化口感。
多孔陶瓷层102的孔隙率可以为20％～70％，平均孔径可以为5μm～50μm。优选情况下，多孔陶瓷层102的孔隙率可以为50％～70％，平均孔径可以为10μm～30μm，上述范围内的多孔陶瓷层102具有较高的强度且供液稳定性好，有利于提高雾化效果。多孔陶瓷层102的厚度可以为0.5mm～8mm，优选为2mm～4mm。多孔陶瓷层102的材质可以选自氧化铝、氧化硅、氮化硅、硅酸盐和碳化硅中的至少一种。
一实施方式的上述发热元件100的制备方法，请参阅图2，该制备方法包括以下步骤：
S10：分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉的第二预混料。
其中，第一预混料还含有粘结剂、润滑剂和造孔剂。粘结剂、润滑剂和造孔剂的用量使得多孔陶瓷层102具有上文所述的孔径和孔隙率。
其中，第二预混料还含有粘结剂、润滑剂和造孔剂。粘结剂、润滑剂和造孔剂的用量使得多孔金属层101具有上文所述的孔径和孔隙率。
其中，粘结剂、润滑剂和造孔剂的种类可以为本领域常规的，本发明没有特殊的限制。
获得第一预混料以及第二预混料的方式可以为本领域常规的，例如可以采用球磨机将各原料混合得到。
S11：将第一预混料进行第一成型，得到第一坯体。
其中，第一成型的方式可以为压铸成型。
S12：将第二预混料层叠在第一坯体上，使第二预混料完全覆盖第一坯体，然后进行第二成型，得到第二坯体。
其中，第二成型的方式也可以为压铸成型。
步骤S11中的第一成型和步骤S12中的第二成型可以在同一压铸模具中进行，从而达到多孔金属层101完全覆盖多孔陶瓷层102的目的。
S13：将第二坯体进行烧结，得到发热元件100。
其中，在对第二坯体进行烧结前，可先对第二坯体进行排胶。
另一实施方式的上述发热元件100的制备方法，请参阅图3，该制备方法包括以下步骤：
S20：分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉的第二预混料。
其中，第一预混料和第二预混料与上文所述一致，此处不再赘述。
S21：将第二预混料进行第三成型，得到第三坯体。
其中，第三成型的方式可以为压铸成型。
S22：将第一预混料层叠在第三坯体上，使第一预混料的覆盖区域不超出第三坯体的边缘，然后进行第四成型，得到第四坯体。
其中，第四成型的方式也可以为压铸成型。
步骤S21中的第三成型和步骤S22中的第四成型可以在同一压铸模具中进行，从而达到多孔金属层101完全覆盖多孔陶瓷层102的目的。
S23：将第四坯体进行烧结，得到发热元件100。
其中，在对第四坯体进行烧结前，可先对第四坯体进行排胶。
上述两种实施方式的制备方法工艺简单，无需复杂设备，生产周期短，易实施，制造成本低，有利于工业推广。
以下通过具体实施例进一步说本发明，但不用于限制本发明。
实施例1
将陶瓷粉、润滑剂、造孔剂和粘结剂置于球磨机中混合均匀，得到第一份预混料。将金属粉、润滑剂、造孔剂和粘结剂置于球磨机中混合均匀，得到第二份预混料。
将上述第一份预混料置于模具中，合模后施加一定压力和温度压铸成型，得到第一坯体。卸压后打开模具，将上述第二份预混料层叠于第一坯体上，并使第二预混料完全覆盖第一坯体，合模后施加一定压力和温度压铸成型，得到第二坯体。将第二坯体排胶后烧结，得到如图1所示结构的发热元件，多孔金属层101完全覆盖多孔陶瓷层102。测试得到该发热元件中，多孔金属层101的平均孔径为5μm～40μm，孔隙率为20％～70％，厚度为1mm；多孔陶瓷层102的平均孔径为5μm～50μm，孔隙率为20％～70％，厚度为2mm。
对比例1
本对比例与实施例1的制备发热元件的步骤大致相同，区别在于，将第二份预混料层叠于第一坯体上时，仅使第二预混料部分覆盖第一坯体，得到多孔金属层部分覆盖多孔陶瓷层的发热元件。
测试例1
测试实施例1和对比例1制备的发热元件中，多孔金属层与多孔陶瓷层之间的结合强度，测试结果为：实施例1的发热元件中，多孔金属层与多孔陶瓷层的结合强度更高。
测试例2
对实施例1和对比例1的发热元件进行雾化测试，测试结果为：实施例1的发热元件具有较好的雾化效果，烟雾量更大，烟雾口感好，且无开裂、分层和脱落现象，使用寿命长；而对比例1的发热元件烟雾量较小，有杂味产生，容易发生开裂和使用异常现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种发热元件，其特征在于，所述发热元件包括层叠设置的多孔金属层和多孔陶瓷层，所述多孔金属层用于输送雾化能量，同时兼具导液与储液功能，所述多孔金属层完全覆盖所述多孔陶瓷层，所述多孔金属层与所述多孔陶瓷层由含有陶瓷粉的第一混料和由金属粉、粘结剂、润滑剂和造孔剂组成的第二混料成型后共烧结而成，所述多孔金属层的厚度为0.1mm～5mm，所述多孔金属层的孔隙率为20％～70％，所述多孔金属层的平均孔径为5μm～40μm；
所述多孔陶瓷层的孔隙率为20％～70％，所述多孔陶瓷层的平均孔径为5μm～50μm。
2.根据权利要求1所述的发热元件，其特征在于，所述多孔金属层的厚度为0.5mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的发热元件，其特征在于，所述多孔金属层的材质选自铁铬合金、铁铬铝合金、铁铬镍合金、铬镍合金和钛合金中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的发热元件，其特征在于，所述多孔陶瓷层的厚度为0.5mm～8mm。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的发热元件，其特征在于，所述多孔陶瓷层的材质选自氧化铝、氧化硅、氮化硅、硅酸盐和碳化硅中的至少一种。
6.一种权利要求1～5任一项所述发热元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉、粘结剂、润滑剂和造孔剂的第二预混料；
将所述第一预混料进行第一成型，得到第一坯体；
将所述第二预混料层叠在所述第一坯体上，使所述第二预混料完全覆盖所述第一坯体，然后进行第二成型，得到第二坯体；
将所述第二坯体进行烧结，得到发热元件；
或者，所述制备方法包括以下步骤：
分别获得含有陶瓷粉的第一预混料以及含有金属粉的第二预混料；
将所述第二预混料进行第三成型，得到第三坯体；
将所述第一预混料层叠在所述第三坯体上，使所述第一预混料的覆盖区域不超出所述第三坯体的边缘，然后进行第四成型，得到第四坯体；
将所述第四坯体进行烧结，得到发热元件。
7.一种电子烟，其特征在于，包括权利要求1～5中任意一项所述的发热元件。
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