CN113896527A - 一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法 - Google Patents

一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明及电子烟设备技术领域，具体是一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，包括电子烟多孔陶瓷组成部分，所述电子烟多孔陶瓷组成部分的陶瓷中氧化锆占比为10‑50％，氧化硅占比为10‑40％，氧化铝占比为0‑15％，玻璃占比为5‑40％，本发明降低陶瓷基材对温度的敏感程度，提升产品制造过程中的工艺可控性。同时提高产品的强度，避免陶瓷雾化芯在运输和装配的过程中出现掉粉的情况，保证产品的安全性，在烧结过程中可以降低陶瓷基材对温度的敏感程度，且制备的产品具有更高的强度，保证了陶瓷雾化芯在装配的过程中不容易出现掉粉的情况，提升了产品的安全性。

Description

一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法
技术领域
本发明及电子烟设备技术领域，具体是一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法。
背景技术
电子烟陶瓷雾化芯是电子烟中的核心部件，其品质好坏决定了电子烟的雾化表现。一般而言，电子烟雾化芯包含包括多孔陶瓷基体、设置于雾化面上的发热线路。所述多孔陶瓷基体具有导油面和雾化面，烟油经多孔陶瓷基体导油面渗透至多孔陶瓷基体内，并由导油面向雾化面渗透，发热线路对多孔陶瓷基体进行加热，烟油雾化并经由多孔陶瓷基体雾化面的微孔逸出，目前的多孔陶瓷雾化芯多采用氧化铝+氧化硅以及部分碱金属氧化物作为多孔陶瓷的基础材料，经过混合后，通过注塑或者压注制备具有一定形状的坯体，再经过脱脂-烧结得到所需的多孔陶瓷基体。
目前的多孔陶瓷多采用氧化铝+氧化硅以及部分碱金属氧化物作为多孔陶瓷的基础材料，该方案制备的多孔陶瓷在烧结时对温度敏感程度高，且高温烧制后形成的陶瓷强度较低，在装配的过程中容易出现掉粉的情况，严重影响了产品的使用安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，包括电子烟多孔陶瓷组成部分，所述电子烟多孔陶瓷组成部分的陶瓷中氧化锆占比为10-50％，氧化硅占比为10-40％，氧化铝占比为0-15％，玻璃占比为5-40％。
优选的，所述玻璃的起始熔融温度为450℃-1100℃。
优选的，所述氧化锆的氧化锆粉占比为10-40％，所述氧化硅的氧化硅粉占比为10-35％，氧化铝的氧化铝粉为0-10％，所述玻璃的玻璃粉为20-40％。
优选的，所述玻璃的起始熔融温度为500℃-1000℃。
优选的，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂在加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
优选的，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将金属发热片放置与模具中，将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
优选的，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，
干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与粘结剂混合，得到陶瓷干压粉。
步骤C.将陶瓷干压粉经过干压成型后，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述粘结剂为聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的一种或多种，粘结剂添加质量为陶瓷坯料质量的1％-15％。
优选的，所述制备的多孔陶瓷雾化芯孔隙率为30％-70％或孔隙率为40％-60％。
优选的，所述陶瓷坯料烧结温度为500-1300℃，保温时间为1-4h；或烧结温度为600-1200℃，保温时间为1-3h。
优选的，所述真空烧结的真空度＜5Pa或真空烧结的真空度＜1Pa。
优选的，所述保护气氛为N2和H2的混合气氛，其中N2占保护气氛的摩尔比为20％-100％；或N2占保护气氛的摩尔比为25％-100％。
本发明通过改进在此提供一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明，是新的陶瓷配方，降低陶瓷基材对温度的敏感程度，提升产品制造过程中的工艺可控性。同时提高产品的强度，避免陶瓷雾化芯在运输和装配的过程中出现掉粉的情况，保证产品的安全性。
其二：本发明，在烧结过程中可以降低陶瓷基材对温度的敏感程度，且制备的产品具有更高的强度，保证了陶瓷雾化芯在装配的过程中不容易出现掉粉的情况，提升了产品的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
本发明通过改进在此提供一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，本发明的技术方案是：
如图1-图2所示，一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，包括电子烟多孔陶瓷组成部分，所述电子烟多孔陶瓷组成部分的陶瓷中氧化锆占比为10-50％，氧化硅占比为10-40％，氧化铝占比为0-15％，玻璃占比为5-40％。
进一步地，所述玻璃的起始熔融温度为450℃-1100℃。
进一步地，所述氧化锆的氧化锆粉占比为10-40％，所述氧化硅的氧化硅粉占比为10-35％，氧化铝的氧化铝粉为0-10％，所述玻璃的玻璃粉为20-40％。
进一步地，所述玻璃的起始熔融温度为500℃-1000℃。
进一步地，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂在加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
进一步地，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将金属发热片放置与模具中，将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
进一步地，包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与粘结剂混合，得到陶瓷干压粉。
步骤C.将陶瓷干压粉经过干压成型后，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述粘结剂为聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的一种或多种，粘结剂添加质量为陶瓷坯料质量的1％-15％。
进一步地，所述制备的多孔陶瓷雾化芯孔隙率为30％-70％或孔隙率为40％-60％。
进一步地，所述陶瓷坯料烧结温度为500-1300℃，保温时间为1-4h；或烧结温度为600-1200℃，保温时间为1-3h。
进一步地，所述真空烧结的真空度＜5Pa或真空烧结的真空度＜1Pa。
进一步地，所述保护气氛为N2和H2的混合气氛，其中N2占保护气氛的摩尔比为20％-100％；或N2占保护气氛的摩尔比为25％-100％。
工作原理1：
(1)将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉，玻璃粉以及石墨粉混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。所述氧化锆粉占无机粉体质量为40％，氧化硅粉占无机粉体质量为25％，氧化铝粉占无机粉体质量为5％，玻璃粉占无机粉体质量为30％；所述玻璃粉起始熔融温度为900℃；所述石墨粉占混合陶瓷粉总质量的30％；
(2)将混合陶瓷粉与石蜡，硬脂酸和聚酰胺蜡在80℃下混合，得到陶瓷压注料；所述石蜡为陶瓷压注料质量的50％，硬脂酸为陶瓷压注料质量的1％，聚酰胺蜡为陶瓷压注料质量的0.5％；
(3)将陶瓷压注料经一定压力注模具后，得到陶瓷坯体；
(4)将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体，所述烧结温度为1100℃，保温2h；
(5)在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。所述真空度为0.01Pa，温度为1030℃，保温15min。
采用阿基米德排水法测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯孔隙率为50％。
采用万能力学试验机测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯压碎强度为900N。
工作原理2：
(1)将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉，玻璃粉以及石墨粉混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。所述氧化锆粉占无机粉体质量为40％，氧化硅粉占无机粉体质量为20％，氧化铝粉占无机粉体质量为10％，玻璃粉占无机粉体质量为30％；所述玻璃粉起始熔融温度为900℃；所述石墨粉占混合陶瓷粉总质量的40％；
(2)将混合陶瓷粉与石蜡，硬脂酸和聚酰胺蜡在80℃下混合，得到陶瓷压注料。所述石蜡为陶瓷压注料质量的50％，硬脂酸为陶瓷压注料质量的1％，聚酰胺蜡为陶瓷压注料质量的0.5％；
(3)将陶瓷压注料经一定压力注模具后，得到陶瓷坯体；
(4)将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体，所述烧结温度为1100℃；
(5)在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。所述真空度为0.01Pa，温度为1030℃，保温15min。
采用阿基米德排水法测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯孔隙率为58％。
采用万能力学试验机测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯压碎强度为500N。
工作原理3：
(1)将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉，玻璃粉以及石墨粉混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。所述氧化锆粉占无机粉体质量为40％，氧化硅粉占无机粉体质量为25％，氧化铝粉占无机粉体质量为5％，玻璃粉占无机粉体质量为30％；所述玻璃粉起始熔融温度为500℃；所述石墨粉为无机粉体总质量的30％；
(2)将混合陶瓷粉与石蜡，硬脂酸和聚酰胺蜡在80℃下混合，得到陶瓷坯料。所述石蜡为陶瓷压注料质量的50％，硬脂酸为陶瓷压注料质量的1％，聚酰胺蜡为陶瓷压注料质量的0.5％；
(4)将金属发热片放置与模具中，将陶瓷压注料经一定压力注模具后，得到陶瓷坯体；
(5)将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷雾化芯。所述烧结温度为750℃，保温时间2h。
采用阿基米德排水法测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯孔隙率为53％。采用万能力学试验机测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯压碎强度为600N。工作原理4：
(1)将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉，玻璃粉以及石墨粉混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。所述氧化锆粉占无机粉体质量为40％，氧化硅粉占无机粉体质量为25％，氧化铝粉占无机粉体质量为5％，玻璃粉占无机粉体质量为30％；所述玻璃粉起始熔融温度为900℃；所述石墨粉为无机粉体总质量的40％；
(2)将混合陶瓷粉与PVA混合，得到陶瓷干压粉。所述PVA为陶瓷干压粉质量的4％；
(3)将陶瓷干压粉进行干压，得到陶瓷坯体；
(4)将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体，所述烧结温度为1100℃，保温时间为2h；
(5)在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过气氛烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。所述气氛N2/H2摩尔比为1:3，气氛烧结温度为1030℃，保温15min。
采用阿基米德排水法测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯孔隙率为56％。
采用万能力学试验机测得，本实施例多孔陶瓷雾化芯压碎强度为550N。
对比例：市面上购买的多孔陶瓷雾化芯进行对比。
实施例和对比例结果如下：
Figure BDA0003343473380000091
从上表可见，采用本发明所述方法制备得到的多孔陶瓷雾化芯具有很好的强度，在装配过程中更不容易出现掉粉的情况，提高了产品安全性。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，包括电子烟多孔陶瓷组成部分，其特征在于：所述电子烟多孔陶瓷组成部分的陶瓷中氧化锆占比为10-50％，氧化硅占比为10-40％，氧化铝占比为0-15％，玻璃占比为5-40％。
2.根据权利要求1所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述玻璃的起始熔融温度为450℃-1100℃。
3.根据权利要求1所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述氧化锆的氧化锆粉占比为10-40％，所述氧化硅的氧化硅粉占比为10-35％，氧化铝的氧化铝粉为0-10％，所述玻璃的玻璃粉为20-40％。
4.根据权利要求2所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述玻璃的起始熔融温度为500℃-1000℃。
5.根据权利要求1所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，
干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂在加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与成型助剂，表面活性剂，触变剂加热的条件下混合，得到陶瓷压注料。
步骤C.将金属发热片放置与模具中，将陶瓷坯料在一定压力下注模具内，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述成型助剂为石蜡，表面活性剂为油酸、硬脂酸的一种或多种，触变剂为聚酰胺蜡，其中成型助剂添加量为陶瓷压注料的35％-60％，表面活性剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-5％，触变剂添加量为陶瓷压注料的0.01％-0.5％。
7.根据权利要求1所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A.将氧化锆粉、氧化硅粉、氧化铝粉、玻璃粉以及造孔剂混合均匀，干燥后得到混合陶瓷粉。
步骤B.将混合陶瓷粉与粘结剂混合，得到陶瓷干压粉。
步骤C.将陶瓷干压粉经过干压成型后，得到陶瓷坯体。
步骤D.将陶瓷坯体进行脱脂烧结，得到陶瓷基体。
步骤E.在陶瓷基体上丝印发热浆料，经过真空烧结或气氛保护烧结后得到多孔陶瓷雾化芯。
所述造孔剂为石墨、塑料颗粒、木屑、淀粉的一种或多种，添加质量为混合陶瓷粉质量的20％-50％；所述粘结剂为聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的一种或多种，粘结剂添加质量为陶瓷坯料质量的1％-15％。
8.根据权利要求5或7所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述制备的多孔陶瓷雾化芯孔隙率为30％-70％或孔隙率为40％-60％。
9.根据权利要求5或7所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述陶瓷坯料烧结温度为500-1300℃，保温时间为1-4h；或烧结温度为600-1200℃，保温时间为1-3h。
10.根据权利要求5或7所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述真空烧结的真空度＜5Pa或真空烧结的真空度＜1Pa。
11.根据权利要求5或7所述的一种电子烟用多孔陶瓷及制备方法，其特征在于：所述保护气氛为N2和H2的混合气氛，其中N2占保护气氛的摩尔比为20％-100％；或N2占保护气氛的摩尔比为25％-100％。
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