CN111035073A - 一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟，其中陶瓷电子烟加热体包括陶瓷基体，以及依次设置在陶瓷基体上的绝缘分隔层、发热及导电线路层和表面保护层，陶瓷基体为包括至少两层的复合层结构，复合层结构中相邻层的构成材料不同，相较于现有电子烟的加热基体，本发明提供的陶瓷电子烟的加热体的陶瓷基体还包括至少两层的复合层结构，且在该复合层结构的相邻层的构成材料不同，这种具有复合层结构的陶瓷基体具有高机械强度以及极佳的抗热震性能，可以有效减少陶瓷加热体在使用过程中出现的断片不良，可以延长使用寿命。

Description

一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟

技术领域

本发明涉及陶瓷发热体制造领域，更具体地说，涉及一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟。

背景技术

目前，采用低温烘烤电子烟加热体的基体主要为陶瓷基体或金属基体，现有陶瓷基体因为机械强度不足，抗热震性能较差，由陶瓷基体制成的电子烟加热体在正常使用中容易受到机械外力或急速的冷热冲击而出现瓷体裂纹或直接断裂，导致烟具无法正常使用的情况。而由金属基体制成的加热体虽然可以一定程度上避免断裂，但金属的导热系数高，这将导致烟具设计中需额外考虑隔热设计，且其耗电量也会因此而大幅上升，影响烟具组装设计难度及用户使用体验。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟，可以解决现有技术中电子烟加热体的基体机械强度弱、抗热震性能差的技术问题。

本发明提供一种陶瓷电子烟加热体，该陶瓷电子烟加热体包括陶瓷基体，以及依次设置在所述陶瓷基体上的绝缘分隔层、发热及导电线路层和表面保护层；

所述陶瓷基体为包括至少两层的复合层结构，所述复合层结构中相邻层的构成材料不同。

可选的，所述陶瓷基体包括三层的复合层结构，沿远离所述绝缘分隔层的方向依次包括基体表面层、基体中间层、基体底面层。

可选的，所述基体表面层、基体底面层的材料为质量百分比为 10～40wt％的氧化铝和二氧化锆，所述基体中间层的材料为质量百分比为 0～10wt％氧化铝和二氧化锆。

可选的，基体中间层的厚度为所述基体表面层或所述基体底面层的 2至10倍。

可选的，所述基体中间层的厚度范围为0.1～5mm，所述基体表面层、所述基体底面层的厚度为范围为0.01～0.5mm，所述发热及导电线路的厚度为5～30μm。

可选的，所述发热及导电线路层的金属材料为贵金属或贱金属，所述贵金属为银、铂、钨、银铂合金或银钯合金，所述贱金属为镍或铜合金。

进一步的，本发明还提供了一种电子烟，该电子烟包括上述任一项的陶瓷电子烟加热体。

进一步的，本发明还提供了一种陶瓷电子烟加热体的制作方法，该方法包括：

在不同材料的粉体分别加入添加剂，持续球磨形成流延浆料并分别流延形成不同材料的膜层；

将各所述膜层叠压成型得到坯体，将所述坯体置于密封袋中抽真空之后进行等静压处理；

对等静压处理后得到的生坯进行排胶，并在排胶后在第一烧结条件下进行烧结得到陶瓷基体；

以硅酸盐玻璃为原材料，在所述陶瓷基体进行印刷，并在第二烧结条件下烧结制得绝缘分隔层；

以金属浆为原材料，在所述绝缘分隔层上进行印刷，并在第三烧结条件下烧结得到发热及导电线路层；

以硼硅酸盐玻璃为原材料，在所述发热及导电线路层上印刷，并在第四烧结条件下烧结得到具有表面保护层的陶瓷电子烟加热体。

可选的，所述第三烧结条件的烧结温度大于所述第四烧结条件的烧结温度且小于所述第二烧结条件的烧结温度。

可选的，第一烧结条件为在空气气氛且温度为1000至1700℃的条件下进行烧结；

所述第二烧结条件为在空气气氛且温度为700至1300℃的条件下进行烧结；

所述第三烧结条件为在空气气氛或/和还原气体气氛且温度为700 至1200℃的条件下烧结；

所述第四烧结条件为在空气气氛且温度为600至1200℃的条件下烧结。

本发明提供一种陶瓷电子烟加热体及其制作方法和电子烟，相较于现有电子烟的加热基体，本发明提供的陶瓷电子烟的加热体的陶瓷基体还包括至少两层的复合层结构，且在该复合层结构的相邻层的构成材料不同，这种具有复合层结构的陶瓷基体具有高机械强度以及极佳的抗热震性能，可以有效减少陶瓷加热体在使用过程中出现的断片不良，可以延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种陶瓷电子烟加热体的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的制作图1所示的陶瓷电子烟加热体的制作方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种陶瓷电子烟加热体的陶瓷基体的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明提供了一种陶瓷电子烟加热体，请参见图1，该陶瓷电子烟加热体包括陶瓷基体10，以及依次设置在所述陶瓷基体10上的绝缘分隔层20、发热及导电线路层30和表面保护层40，需注意的是，陶瓷基体1010为包括至少两层的复合层结构，复合层结构中相邻层的构成材料不同。

其中，绝缘分隔层20完全覆盖住陶瓷基体10，而发热及导电线路层30则是根据掩膜图案印刷于绝缘分隔层20表面，表面保护层40则作为最外层完全覆盖住发热及导电线路层30，起到保护作用。一般情况下，发热及导电线路的厚度可以为5～30μm。

需注意的是，复合层结构中相邻层的构成材料不同除了可以指构成相邻层的材料为不相同的材料，也可以指构成相邻层的材料为质量百分比不同的相同材料。例如，其中一层的材料为质量百分比为0～10wt％氧化铝(Al₂O₃)，其他材料为二氧化锆(ZrO₂)，而另一层的材料为质量百分比为10～40wt％的氧化铝，其他材料为二氧化锆。

本发明提供的陶瓷电子烟的加热体的陶瓷基体10相较于现有电子烟的加热基体，包括至少两层的复合层结构，且在该复合层结构的相邻层的构成材料不同，这种具有复合层结构的陶瓷基体10具有高机械强度以及极佳的抗热震性能，可以有效减少陶瓷加热体在使用过程中出现的断片不良，可以延长使用寿命。

在一些示例下，陶瓷基体10的复合层结构不止具有两层，请继续参见图1，在该图中陶瓷基体10包括三层的复合层结构，即夹心层结构，包括沿远离绝缘分隔层20的方向依次包括基体表面层101、基体中间层 102和基体底面层103，且基体表面层101、基体中间层102和基体底面层103相邻层之间的构成材料是不同，这种夹心层结构具有高机械强度以及极佳的抗热震性能。

在本示例中，基体表面层101、基体底面层103的材料为质量百分比为10～40wt％的氧化铝和二氧化锆，基体中间层102的材料质量百分比为0～10wt％氧化铝和二氧化锆。

在该夹心层结构中，基体中间层102的厚度可以为基体表面层101 或基体底面层103的2至10倍，这种情况下夹心层结构将更加稳定。在一些示例下，基体中间层102的厚度范围为0.1～1mm，基体表面层101、基体底面层103的厚度为范围为0.01～0.3mm。

需要注意的是，发热及导电线路层30的金属材料为贵金属或贱金属，其中，贵金属为银、铂、钨、银铂合金或银钯合金，贱金属为镍或铜合金。

本发明还提供了一种电子烟，该电子烟包括如上提到的任一种陶瓷电子烟加热体。

本发明还提供了一种陶瓷电子烟加热体的制作方法，请参见图2，该方法包括以下步骤：

S201、在不同材料的粉体分别加入添加剂，持续球磨形成流延浆料并分别流延形成不同材料的膜层。

需要了解的是，球磨是指利用下落的研磨体(如钢球、鹅孵石等) 的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。当球磨转动时，由于研磨体与球磨内壁之间的摩擦作用，将研磨体依旋转的方向带上后再落下，这样物料就连续不断地被粉碎。

举个例子，可以在质量百分比为10～40wt％Al₂O₃和ZrO₂的混合粉体，以及质量百分比为0～10wt％的Al₂O₃，和ZrO₂的混合粉体中分别添加对应的有机溶剂、粘合剂和分散剂后球磨混合，形成均匀的浆料，之后对得到的浆料分别进行流延，形成基体表面层101101、基体中间层 102102和基体底面层103103的材料膜片。

需要了解的是，基体中间层102的厚度为所述基体表面层101或所述基体底面层103的2至10倍，在该示例下，基体表面层101和基体底面层103膜片厚度范围为0.01～0.5mm，基体中间层102的膜片厚度范围为0.1～5mm。

S202、将各所述膜层叠压成型得到坯体，将所述坯体置于密封袋中抽真空之后进行等静压处理。

在一些示例下，可以根据夹心层设计结构，选择对应配比的膜片依次进行叠压成型，并在得到的坯体上，利用上下面均使用平整的钢板夹住，置于密封袋上做抽真空处理，并在1000～50000磅/平方英寸压力下进行等静压处理。

等静压处理，是把被加工物体放置于盛满液体的密闭容器中，通过增压系统进行逐步加压对物体的各个表面施加以相等的压力，使其在不改变外观形状的情况下缩小分子间的距离增大密度而改善物质的物理性质。

S203、对等静压处理后得到的生坯进行排胶，并在排胶后在第一烧结条件下进行烧结得到陶瓷基体10。

在一些示例下，第一烧结条件为在空气气氛且温度为1000至1700℃的条件下进行烧结。

S204、以硅酸盐玻璃为原材料，在所述陶瓷基体10进行印刷，并在第二烧结条件下烧结制得绝缘分隔层20。

在一些示例下，第二烧结条件为在空气气氛且温度为700至1300℃的条件下进行烧结。

S205、以金属浆为原材料，在所述绝缘分隔层20上进行印刷，并在第三烧结条件下烧结得到发热及导电线路层30。

在一些示例下，第三烧结条件为在空气气氛或/和还原气体气氛且温度为700至1200℃的条件下烧结。

需要了解的是，发热及导电线路层30中有的电路可以直接在空气气氛下烧结，有的电路需要在还原气体气氛下烧结，需要了解的是，还原气体可以为氮气，或氮气和氢气混合物等具有还原性的气体。

发热及导电线路层30由金属浆料印刷烧结后形成，印刷的发热及导电线路的厚度范围为5～30μm，线路宽度为300～1500μm。

需要明白的是，发热及导电线路层30的金属材料为贵金属或贱金属，贵金属为银、铂、钨、银铂合金或银钯合金，贱金属为镍或铜合金。

S206、以硼硅酸盐玻璃为原材料，在所述发热及导电线路层30上印刷，并在第四烧结条件下烧结得到具有表面保护层40的陶瓷电子烟加热体。

在一些示例下，第四烧结条件为在空气气氛且温度为600至1200℃的条件下烧结。需要了解的是，第三烧结条件的烧结温度大于所述第四烧结条件的烧结温度且小于所述第二烧结条件的烧结温度。

下文将以具体的实施例介绍本发明提供的陶瓷电子烟加热体的制作方法，该方法包括以下几个步骤：

将质量百分比为10％的Al₂O₃和ZrO₂的混合粉体，以及质量百分比为3％的Al₂O₃和ZrO₂混合粉体分别加入有机溶剂、分散剂、粘合剂等，持续球磨15h-20h后形成流延浆料。

将配置好的浆料进行流延，其中质量百分比为10％的Al₂O₃和ZrO₂的混合物浆料分别流延成厚度为0.05mm和0.08mm规格的膜片，将质量百分比为3％的Al₂O₃和ZrO₂的混合物浆料流延成厚度为0.37mm规格的膜片；

将0.05mm规格、质量百分比为10％的Al₂O₃和ZrO₂制得的膜片作为陶瓷基体10的基体表面层101使用；将0.08mm规格、质量百分比为 10％的Al₂O₃和ZrO₂制得的膜片作为陶瓷基体10的基体底面层103使用；将0.37mm规格、质量百分比为3％的Al₂O₃和ZrO₂制得的膜片作为基体中间层102使用，并根据夹心层设计结构，将对应规格膜片依次进行叠压成型，得到胚体。

在得到的坯体的上下面上使用平整的钢板夹住，并置于密封袋上做抽真空处理，且在13000psi压力下进行等静压处理得到陶瓷基体10生胚。

将得到的陶瓷基体10生胚进行排胶，并在排胶后置于空气气氛中进行烧结，此时烧结温度为1600℃。

取制作好的200目网版，以硅酸盐玻璃作为绝缘分隔层20原材料，在得到的陶瓷基板表面层上进行印刷，印刷厚度20±3μm，烧结条件为箱式炉空气气氛，烧结温度为1200℃。

在得到的绝缘分隔层20上，以银钯浆、银铂浆分别作为发热及导电线路层30原材料，采用300目网版进行印刷，发热及导电线路层30的印刷厚度为20um，置于网带炉空气气氛烧结，此时的烧结温度为850℃。

以硼硅酸盐玻璃为原材料，使用200目丝网在烧结后的发热及导电线路层30上印刷表面保护层40，并在网带炉空气气氛下进行烧结，此时烧结温度为850℃，最终可以得到本发明提供的陶瓷电子烟加热体。

取本实施例制得的具有夹心层结构的陶瓷电子烟加热体产品作为样品进行三点抗弯和抗热震性能试验，可以得到该样品的性能指标测试结果如下表所示，在该表中还附有非复合结构的常规加热体产品同种性能指标数据，对比结果如下：

样品类型	产品厚度/mm	三点抗弯/Mpa	抗热震温差/℃
				复合层结构	0.5	900Mpa	500℃
非复合层结构	0.5	600Mpa	350℃

通过以上数据对比可知，采用不同配比的材料并按照特定夹心层结构设计的陶瓷电子烟加热体其三点抗弯强度和抗热震性能均比非复合层结构的有很明显的提升，对应于加热体实际应用中，可减少因为机械外力及急速的冷热冲击带来的瓷体破坏，有效的提高了产品的综合使用寿命。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述陶瓷电子烟加热体包括陶瓷基体，以及依次设置在所述陶瓷基体上的绝缘分隔层、发热及导电线路层和表面保护层；

所述陶瓷基体为包括至少两层的复合层结构，所述复合层结构中相邻层的构成材料不同。

2.如权利要求1所述的陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述陶瓷基体包括三层的复合层结构，沿远离所述绝缘分隔层的方向依次包括基体表面层、基体中间层、基体底面层。

3.如权利要求2所述的陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述基体表面层、基体底面层的材料为质量百分比为10～40wt％的氧化铝和二氧化锆，所述基体中间层的材料为质量百分比为0～10wt％氧化铝和二氧化锆。

4.如权利要求2所述的陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述基体中间层的厚度为所述基体表面层或所述基体底面层的2至10倍。

5.如权利要求4所述的陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述基体中间层的厚度范围为0.1～5mm，所述基体表面层、所述基体底面层的厚度为范围为0.01～0.5mm，所述发热及导电线路的厚度为5～30μm。

6.如权利要求1-5任一项所述的陶瓷电子烟加热体，其特征在于，所述发热及导电线路层的金属材料为贵金属或贱金属，所述贵金属为银、铂、钨、银铂合金或银钯合金，所述贱金属为镍或铜合金。

7.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括如权利要求1-6任一项所述的陶瓷电子烟加热体。

8.一种陶瓷电子烟加热体的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

在不同材料的粉体分别加入添加剂，持续球磨形成流延浆料并分别流延形成不同材料的膜层；

将各所述膜层叠压成型得到坯体，将所述坯体置于密封袋中抽真空之后进行等静压处理；

对等静压处理后得到的生坯进行排胶，并在排胶后在第一烧结条件下进行烧结得到陶瓷基体；

以硅酸盐玻璃为原材料，在所述陶瓷基体进行印刷，并在第二烧结条件下烧结制得绝缘分隔层；

以金属浆为原材料，在所述绝缘分隔层上进行印刷，并在第三烧结条件下烧结得到发热及导电线路层；

以硼硅酸盐玻璃为原材料，在所述发热及导电线路层上印刷，并在第四烧结条件下烧结得到具有表面保护层的陶瓷电子烟加热体。

9.如权利要求8所述的陶瓷电子烟加热体的制作方法，其特征在于，所述第三烧结条件的烧结温度大于所述第四烧结条件的烧结温度且小于所述第二烧结条件的烧结温度。

10.如权利要求8或9所述的陶瓷电子烟加热体的制作方法，其特征在于，所述第一烧结条件为在空气气氛且温度为1000至1700℃的条件下进行烧结；

所述第二烧结条件为在空气气氛且温度为700至1300℃的条件下进行烧结；

所述第三烧结条件为在空气气氛或/和还原气体气氛且温度为700至1200℃的条件下烧结；

所述第四烧结条件为在空气气氛且温度为600至1200℃的条件下烧结。

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