CN110742328A - 应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板及其制备方法,包括有多孔陶瓷基板，所述包括有多孔陶瓷基板上附着有导电的钛线路；制作时，包含如下步骤：a、使用汽油、丙酮和酒精依次对多孔陶瓷基板进行超声波除污清洗；b、把多孔陶瓷基板放置于真空罐内，抽真空，对真空罐内回填惰性气体；c、喷涂形成线路板。通过制备而得的多孔陶瓷基导电线路致密均匀、硬度适中、热变形系统小、抗热震性好，具有较佳的热性能及机械性能且耐环境能力强。

Description

应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板及其制备方法。

背景技术

钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，耐湿氯气腐蚀。钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富，在所有元素中居第十位。钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。钛元素存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。钛金属是50年代以后登上世界工业舞台的年轻金属，自从工业方法生产出海绵钛以来，还不到70年的历史，但其发展速度是其它金属所不及的。钛及钛合金由于具有熔点高、无磁性、热膨胀系数低、比强度和比刚度高以及耐腐蚀性能好、耐生物侵蚀等许多优异特性，成为航空、航天飞行器、海洋舰艇等领域不可或缺的关键材料，并在化工、能源、石油、生物医学等多领域获得了越来越多的应用。钛及钛合金材料的研发及应用水平，已经成为一个国家新材料研究开发应用水平和综合国力的重要体现。

据统计，在我国每年利用钛合金耐腐蚀特性的钛材用量达到总用量的60% 以上，包括化工、海洋、舰船、盐业等方面。钛的价格较高，采用热喷涂的方法在零部件表面制备钛涂层以达到防腐蚀目的是节约成本的一种较好选择。采用热喷涂的方法在零件表面制备钛涂层，不仅可以赋予零部件钛合金的耐腐蚀性能，而且可以通过添加其它元素，进一步提高零部件耐腐蚀性或满足其它特殊功能的需要。热喷涂钛涂层厚度一般小于0.5mm，可大量减少钛的消耗，且对待喷零件形状要求不高，喷涂工艺相对简单。热喷涂技术因其可以快速地在大面积基板表面沉积一定厚度的功能涂层而为工业生产所关注。特别是近年来各种新型等离子喷涂、高速火焰喷涂、冷喷涂，以及最近发展的温喷涂工艺的出现，可以解决传统热喷涂工艺孔隙率高、结合强度低的缺点，沉积出各种性能优良的涂层。因此采用热喷涂制备钛涂层在工业中有明显的应用潜力，且采用热喷涂技术制备优良性能的钛涂层具有广阔的应用前景。

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段，将尼古丁等变成蒸汽后，让用户吸食的一种产品。一般电子烟主要由盛放尼古丁溶液的烟管、蒸发装置和电池3部分组成。雾化器由电池杆供电，能够把烟弹内的液态尼古丁转变成雾气，从而让使用者在吸时有一种类似吸烟的感觉。现有的电子烟用加热器一般采用发热丝通电进行加热，该种现有的电子烟用加热器存在以下几点缺点：第一、发热丝一般裸露在空气中，而裸露设置的发热丝很容易发生氧化，导致发热丝的发热效果逐渐变差；第二、裸露的发热丝容易接触到烟油，发热丝易被烟油腐蚀，导致发热丝的使用寿命缩短，从而造成整个加热器的使用寿命缩短，加热器成为了一个易耗件，使用成本升高；第三、结构较为复杂，安装不够简便，安装耗时长，造成生产成本升高；第四、发热丝的加热区域小，加热不均匀，升温速度慢，加热效率低。第五，传统电子烟加热器的导电线路是由镶嵌法制造而成的，与基板结合不牢。而采用等离子喷涂-物理气相沉积法在多孔陶瓷基材料上喷涂钛涂层作为电子烟加热器的导电线路，这种结合属于冶金结合，基板与导电线路之间的结合更加牢固。由此多孔陶瓷基导电线路不仅会提高电子烟的寿命，而且安全卫生。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板：包括有多孔陶瓷基板，所述包括有多孔陶瓷基板上附着有导电的钛线路。

所述钛线路为U形。多孔陶瓷基板为氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅中的一种。

一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：包含如下步骤，

a、使用汽油、丙酮和酒精依次对多孔陶瓷基板进行超声波除污清洗；

b、把多孔陶瓷基板放置于真空罐内，抽真空，对真空罐内回填惰性气体；

c、通过送粉器将钛粉送入等离子喷枪，在高温等离子体焰流的作用下逐渐发生熔融形成熔滴，熔滴在高速等离子的作用下高速撞击基板并迅速扁平化，从而在基板上形成钛涂层，进而累积形成导电线路。

其中，等离子喷涂净功率为45-55kW。

其中，等离子气体中氩气为85-115NSPM，等离子气体中氢气为5-10NSPM。

其中，采用双内送粉方式，送粉量为15-20g/min，喷涂距离200-300mm，基底温度为200-400℃，走枪速度为500-700mm/s。

其中，多孔陶瓷基板通过夹具放置于真空罐内。

其中，其中步骤b的真空度为0.45-0.55mbar，再回填惰性气体至压力为40-44mbar。

其中，其中步骤a的清洗时间为10min。

本发明的有益效果为：通过制备而得的多孔陶瓷基导电线路致密均匀、硬度适中、热变形系统小、抗热震性好，具有较佳的热性能及机械性能且耐环境能力强。且等离子喷涂-物理气相沉积技术属于多相沉积，喷涂过程中能够使钛涂层与基板充分接触，从而增加了导电线路与电子烟烟油的接触面积，更有利于烟油的雾化。该方法简单，易操作，耗时短，绿色环保，能避免基底面产生形变，具有较好的应用性能。能够较好的地应用于电子烟中的发热器；而且，由于采用钛涂层，解决了普通铜线加热丝长时间使用后分解有害物质的问题。

附图说明

图1是本发明的线路板结构示意图；

1-钛线路；2-多孔陶瓷基板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1所示，本实施例所述的一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板2：包括有多孔陶瓷基板2，所述包括有多孔陶瓷基板上附着有导电的钛线路1。

本实施例所述的一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板：所述钛线路为U形。多孔陶瓷基板为氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅中的一种。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：包含如下步骤，

a、使用汽油、丙酮和酒精依次对多孔陶瓷基板进行超声波除污清洗；

b、把多孔陶瓷基板放置于真空罐内，抽真空，对真空罐内回填惰性气体；

c、通过送粉器将钛粉送入等离子喷枪，在高温等离子体焰流的作用下逐渐发生熔融形成熔滴，熔滴在高速等离子的作用下高速撞击基板并迅速扁平化，从而在基板上形成钛涂层，进而累积形成导电线路。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：，等离子喷涂净功率为45-55kW。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：，等离子气体中氩气为85-115NSPM，等离子气体中氢气为5-10NSPM。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：，采用双内送粉方式，送粉量为15-20g/min，喷涂距离200-300mm，基底温度为200-400℃，走枪速度为500-700mm/s。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：，多孔陶瓷基板通过夹具放置于真空罐内。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：其中步骤b的真空度为0.45-0.55mbar，再回填惰性气体至压力为40-44mbar。

本实施例所述的一种制备上述导电线路板的方法：其中步骤a的清洗时间为10min。

具体的：多孔陶瓷基板为氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅中的一种。以下分别用不同基板和对应方式进行制作：

实施例1。

以氧化铝陶瓷为基板，使用汽油、丙酮和酒精依次对基板超声波除污清洗10min，然后把基板安装在夹具上并放置在真空罐中，对真空罐抽真空至0.45mbar，再回填氩气至40mbar。

设置参数，点火开始喷涂；采用等离子喷涂-物理气相沉积技术以钛粉末为原料在清洗过的氧化铝陶瓷基底上制备致密钛涂层，等离子喷涂-物理气相沉积技术的条件为：等离子喷涂净功率为55kW，等离子气体中氩气为115NSPM，等离子气体中氢气为5NSPM，采用双内送粉方式，送粉量为20g/min，喷涂距离200mm，基底温度为400℃，走枪速度为500mm/s。

所获得的多孔陶瓷基导电线路孔隙率为0.2%，结合强度为70MPa，热循环50次后无钛涂层剥落（1300℃到室温为1次循环）。

实施例2。

以氧化锆陶瓷为基板，使用汽油、丙酮和酒精依次对基板超声波除污清洗10min，然后把基板安装在夹具上并放置在真空罐中，对真空罐抽真空至0.47mbar，再回填氩气至41mbar。

设置参数，点火开始喷涂。采用等离子喷涂-物理气相沉积技术以钛粉末为原料在清洗过的氧化铝陶瓷基底上制备致密钛涂层，等离子喷涂-物理气相沉积技术的条件为：等离子喷涂净功率为50kW，等离子气体中氩气为110NSPM，等离子气体中氢气为7NSPM，采用双内送粉方式，送粉量为19g/min，喷涂距离225mm，基底温度为350℃，走枪速度为550mm/s。

所获得的多孔陶瓷基导电线路孔隙率为0.3%，结合强度为68MPa，热循环49次后无钛涂层剥落（1300℃到室温为1次循环）。

实施例3。

以莫来石陶瓷为基板，使用汽油、丙酮和酒精依次对基板超声波除污清洗10min，然后把基板安装在夹具上并放置在真空罐中，对真空罐抽真空至0.5mbar，再回填氩气至43mbar。

设置参数，点火开始喷涂。采用等离子喷涂-物理气相沉积技术以钛粉末为原料在清洗过的氧化铝陶瓷基底上制备致密钛涂层，等离子喷涂-物理气相沉积技术的条件为：等离子喷涂净功率为47kW，等离子气体中氩气为90NSPM，等离子气体中氢气为9NSPM，采用双内送粉方式，送粉量为17g/min，喷涂距离250mm，基底温度为300℃，走枪速度为600mm/s。

所获得的多孔陶瓷基导电线路孔隙率为0.3%，结合强度为72MPa，热循环52次后无钛涂层剥落（1300℃到室温为1次循环）。

实施例4。

以碳化硅陶瓷为基板，使用汽油、丙酮和酒精依次对基板超声波除污清洗10min，然后把基板安装在夹具上并放置在真空罐中，对真空罐抽真空至0.55mbar，再回填氩气至44mbar。

设置参数，点火开始喷涂。采用等离子喷涂-物理气相沉积技术以钛粉末为原料在清洗过的氧化铝陶瓷基底上制备致密钛涂层，等离子喷涂-物理气相沉积技术的条件为：等离子喷涂净功率为45kW，等离子气体中氩气为85NSPM，等离子气体中氢气为10NSPM，采用双内送粉方式，送粉量为15g/min，喷涂距离300mm，基底温度为200℃，走枪速度为700mm/s。

所获得的多孔陶瓷基导电线路孔隙率为0.3%，结合强度为66MPa，热循环47次后无钛涂层剥落（1300℃到室温为1次循环）。

本发明通过制备而得的多孔陶瓷基导电线路致密均匀、硬度适中、热变形系统小、抗热震性好，具有较佳的热性能及机械性能且耐环境能力强。且等离子喷涂-物理气相沉积技术属于多相沉积，喷涂过程中能够使钛涂层与基板充分接触，从而增加了导电线路与电子烟烟油的接触面积，更有利于烟油的雾化。该方法简单，易操作，耗时短，绿色环保，能避免基底面产生形变，具有较好的应用性能。能够较好的地应用于电子烟中的发热器；而且，由于采用钛涂层，解决了普通铜线加热丝长时间使用后分解有害物质的问题。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板，其特征在于：包括有多孔陶瓷基板（2），所述包括有多孔陶瓷基板上附着有导电的钛线路（1）。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板：其特征在于：所述钛线路（1）为U形。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电子烟的多孔陶瓷基导电线路板：其特征在于：多孔陶瓷基板为氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅中的一种。

4.一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：包含如下步骤，

a、使用汽油、丙酮和酒精依次对多孔陶瓷基板进行超声波除污清洗；

b、把多孔陶瓷基板放置于真空罐内，抽真空，对真空罐内回填惰性气体；

c、通过送粉器将钛粉送入等离子喷枪，在高温等离子体焰流的作用下逐渐发生熔融形成熔滴，熔滴在高速等离子的作用下高速撞击基板并迅速扁平化，从而在基板上形成钛涂层，进而累积形成导电线路。

5.根据权利要求 4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：等离子喷涂净功率为45-55kW。

6.根据权利要求 4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：等离子气体中氩气为85-115NSPM，等离子气体中氢气为5-10NSPM。

7.根据权利要求 4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：采用双内送粉方式，送粉量为15-20g/min，喷涂距离200-300mm，基底温度为200-400℃，走枪速度为500-700mm/s。

8.根据权利要求 4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：多孔陶瓷基板通过夹具放置于真空罐内。

9.根据权利要求 4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：其中步骤b的真空度为0.45-0.55mbar，再回填惰性气体至压力为40-44mbar。

10.根据权利要求4所述的一种制备上述导电线路板的方法：其特征在于：其中步骤a的清洗时间为10min。

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