CN114133269A - 一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，属于电子产品领域。所述制备方法采用多层共烧陶瓷制备发热体，首先，选用多层共烧用的多孔陶瓷材料及与其匹配的电阻及电极浆料；其次，通过流延成型工艺制备得到高质量生瓷带；然后，通过印刷、腔体制备、叠层等工艺制备电子烟陶瓷发热体生坯；最后，通过控制共烧工艺，备出新型多层共烧陶瓷电子烟陶瓷发热体。用以解决现有电子烟陶瓷发热体后烧电极及电阻可靠性差，寿命低，一致性差，生产效率低等问题。广泛应用于电子烟用陶瓷发热体，以实现新型电子烟陶瓷发热体的制备。
Description
技术领域
本发明属于电子产品，进一步来说涉及电子烟领域，具体来说，涉及电子烟用多层共烧陶瓷发热体的制备方法。
背景技术
电子烟的陶瓷发热体的构造就是一个加热元器件，通过电池供电发热，使其旁边的烟油挥发，形成烟雾，从而让人吸的时候达到"吞云吐雾"的效果。其质量主要取决与用材，发热丝及其制作工艺。传统电子烟多孔陶瓷基板的制备与一般的陶瓷元器件制备流程类似，目前陶瓷发热件的关键之处在于陶瓷强度以及线路的印刷，电子烟陶瓷发热体制备工艺是采用先烧结多孔陶瓷基板，后印刷和烧结电阻及电极图形，电阻及电极的附着力很低，产品稳定性差，不能保证产品的可靠性差和质量一致性。同时，在使用过程中，随着烟油黏度增加，烟油在陶瓷表面会形成一层膜，降低烟油的雾化量，降低电子的烟口感，难以满足消费者的需求。特此，急需制备得出一种满足要求的具有新型多层共烧多孔陶瓷陶瓷发热体制备方法。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：传统工艺技术中电阻及电极与多孔陶瓷基板的附着力可靠性低、质量一致性差、烟油黏度影响产品雾化量的问题。
本发明的发明构思是：采用多层共烧陶瓷制备发热体，首先，选用多层共烧用的多孔陶瓷材料及与其匹配的电阻及电极浆料；其次，通过流延成型工艺制备得到高质量生瓷带；然后，通过印刷、腔体制备、叠层等工艺制备电子烟陶瓷发热体生坯；最后，在1100℃～1300℃温度下进行高温共烧，通过控制共烧工艺，备出新型多层共烧陶瓷电子烟陶瓷发热体。用以解决现有电子烟陶瓷发热体后烧电极及电阻可靠性差，寿命低，一致性差，生产效率低等问题。
本发明的技术方案实现如下：多层共烧陶瓷发热体材料制备——制备出可匹配共烧的多孔陶瓷材料、电阻浆和电极浆料；流延成型——将多孔陶瓷粉制备成流延浆料并流延成型；印刷导体浆料——制备电阻层和电极层；保护层制备——生瓷带进行激光切割腔体，保证叠层时露出电极，同时将电阻埋在加热体内层对电阻层进行保护；制备生胚体——将印刷好的生瓷带对位叠片，进行等静压，切割，制备出多层共烧陶瓷电子烟陶瓷发热体生胚体；匹配共烧——将生胚体进行匹配共烧，制备出陶瓷发热体的共烧体。
本发明提供的多层共烧工艺具体步骤如下:
(a)材料制备：多孔陶瓷主成分材料中Al2O3用量为60～76份，SiO2用量为1～4份，CaCO3用量为3～6份，CBS系微晶玻璃用量为14～36份。根据不同孔径和孔隙率要求，选择淀粉、碳粉等造孔剂，其中添加量为多孔陶瓷主成分质量的30％～50％。混合制备出多孔陶瓷材料。其中按CaO∶B2O3∶SiO2摩尔比45～75∶20～40∶5～15制备CBS玻璃粉。
电阻/电极浆料为AgPd导体浆料，根据不同电阻值需求当天调配，其中Ag/Pd摩尔比为75～55∶25～45。
所述CBS玻璃粉的制备方法是：CaO∶B2O3∶SiO2的摩尔比为45～75∶20～40∶5～15配料，球磨6小时～8小时后过筛网并干燥，再粉碎均匀，在1200℃～1400℃温度下熔炼时间2小时～5小时，再破碎球磨成粉玻璃粉。
(b)流延成型：按常规的流延成型工艺，调配多孔陶瓷流延料的树脂配方、固含量、粘度、流变特性等参数，制备出相应的流延浆料；控制流延工艺中的速度、温区、刀口高度等参数，得到厚度为20μm～300μm的陶瓷生膜片。
(c)印刷电阻及导体浆料：采用丝网印刷方式在生瓷片上制备电阻层和电极层，以及切割线。其中电阻厚度和图形根据指标要求可调，电阻大小为1.0Ω～3.5Ω；电极可为常见的圆形或方形等方便安装图形即可，但必须与电阻边缘搭接良好。
(d)保护层制备：为进一步增加材料可靠性，选择在电阻层/电极层外面加一层保护层，即用激光切割机在生瓷片上打出与电极相同或略小于电极形状的腔体，将电阻层叠放在其内层进行共烧，以达到保护电阻，提高产品可靠性目的。
(e)生胚体制备：将准备好的生瓷片按顺序进行精准对位叠片。对叠层后的膜片后进行热等静压，等静压压力小于10Mpa，时间3min～10min；并进行切割成所需的形状；
(f)匹配共烧：在1100℃～1300℃的高温烧结炉中，将生胚体进行匹配共烧，制备出陶瓷发热体的共烧体，其中峰值温度Tmax视陶瓷料而定。烧结后多孔陶瓷材料平均孔径：≧10um；显气孔率：>40％。
进一步地，为了解决烟油黏度影响产品雾化量的问题，可通过缩短烟油渗透路径的方法解决烟油雾化量低的问题，如制备沟槽、孔洞等缩短烟油渗透路径。
有益效果：
本发明提供的多层共烧陶瓷技术可以实现电阻及电极的共烧，同时可以实现共烧前的生切分片，然后进行烧结，较产品后切割分片再被银工艺相比，极大改善了陶瓷发热体可靠性与一致性，提高产品强度和生产效率。同时，通过制备沟槽/孔洞等缩短烟油渗透路径方法解决烟油雾化量低的问题。本发明可广泛应用于电子烟用陶瓷发热体，以实现新型电子烟陶瓷发热体的制备。
具体实施方式
本发明技术方案的具体实施方式如下：
(a)多层共烧陶瓷发热体材料准备：多孔陶瓷主成分材料中Al2O3用量为65份，SiO2用量为3份，CaCO3用量为4份，CBS系微晶玻璃用量为28份。根据不同孔径和孔隙率要求，选择淀粉、碳粉、等造孔剂，其中添加量为多孔陶瓷主成分质量的45％。混合制备出多孔陶瓷材料。在电阻/电极浆料Ag/Pd摩尔比为75∶25。
(b)流延成型：按常规的流延成型工艺，调配多孔陶瓷流延料的树脂配方、固含量、粘度、流变特性等参数，制备出相应的流延浆料；控制流延工艺中的速度、温区、刀口高度等参数，得到厚度为50±5μm的陶瓷生膜片。
(c)印刷电阻及导体浆料：采用丝网印刷方式在生瓷片上制备电阻层和电极层，以及切割线。其中电阻厚度和图形根据指标要求可调，电阻大小为2±0.2Ω。
(d)生胚体制备：将准备好的生瓷片按顺序进行精准对位叠片。对叠层后的膜片后进行热等静压，等静压压力3Mpa，时间5min；并进行切割成所需的形状。
(e)匹配共烧：在1200℃的高温箱式烧结炉中，将生胚体进行匹配共烧，制备出陶瓷发热体的共烧体。
就该方法制备的多层陶瓷发热体而言，不仅可以达到传统方法制备陶瓷发热体的雾化量程度，不漏油，吸烟气流通畅，没有烧焦味等基本要求，而且比传统方法制备陶瓷发热体使用寿命(即吸烟次数)长2倍以上。同时，用多层共烧方式制备电子烟陶瓷发热体可以稳定生产，解决批量生产产品一致性差，成品率低等缺点。
以上内容是结合最佳实施方案对本发明说做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的情况下，可以在细节上进行各种修改，即选用不同多孔陶瓷材料与配套导体浆料作为电阻和电极材料，同时采用多层共烧工艺进行此种结构的电子烟陶瓷发热体制备，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于包括如下工艺模块：
(1)材料制备:
1)多孔陶瓷材料制备：多孔陶瓷主成分材料中，按质量计算，Al2O3用量为60～76份，SiO2用量为1～4份，CaCO3用量为3～6份，CBS微晶玻璃用量为14～36份；按不同孔径和孔隙率要求，添加质量为多孔陶瓷主成分质量30％～50％的造孔剂，混合制备出多孔陶瓷材料；
2)电阻或电极浆料制备：电阻或电极浆料为AgPd导体浆料，Ag、Pd的摩尔比为75～55∶25～45；
(2)流延成型:按常规的流延成型工艺，按多孔陶瓷流延料的性能参数制备相应的流延浆料，制备厚度为20μm～300μm的生瓷片；
(3)印刷电阻及导体浆料：采用丝网印刷方式在生瓷片上制备电阻层和电极层，以及切割线；
(4)保护层制备：用激光切割机在生瓷片上打出与电阻层及电极层相同或略小于电阻层及电极层形状的腔体，将电阻层叠放在其内层进行共烧，即可实现在电阻层及电极层外面加一层保护层；
(5)制备生胚体：将准备好的生瓷片按要求及顺序进行对位叠片，进行热等静压制备生胚体，然后切割成所需的形状；
(6)匹配共烧：在1100℃～1300℃的高温烧结炉中，将生胚体进行匹配共烧，制备出陶瓷发热体的共烧体。
2.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于所述造孔剂为淀粉或碳粉。
3.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于所述CBS玻璃粉的制备方法是：按CaO∶B2O3∶SiO2的摩尔比为45～75∶20～40∶5～15进行配料，球磨6小时～8小时后过筛网并干燥，再粉碎均匀，在1200℃～1400℃温度下熔炼时间2小时～5小时，再破碎球磨成粉玻璃粉。
4.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于所述电阻层厚度和图形可调，电阻大小为1.0Ω～3.5Ω；所述电极的形状为圆形或方形。
5.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于所述等静压的压力小于10Mpa，时间3min～10min。
6.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于所述生胚体的表面制备缩短烟油渗透的路径，所述路径为沟槽或孔洞。
7.如权利要求1所述的一种高可靠性电子烟用多层共烧陶瓷发热体制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)材料准备：多孔陶瓷主成分材料中Al2O3用量为65份，SiO2用量为3份，CaCO3用量为4份，CBS微晶玻璃用量为28份；造孔剂添加量为多孔陶瓷主成分质量的45％；AgPd电阻或电极浆料的Ag、Pd的摩尔比为75∶25；
(2)流延成型：按设计要求，采用常规的流延成型工艺，制备厚度为50±5μm的生瓷片；
(3)印刷电阻及导体浆料：采用丝网印刷方式在生瓷片上制备电阻层和电极层，以及切割线，电阻厚度和图形可调，电阻大小为2±0.2Ω；
(4)生胚体制备：将准备好的生瓷片按顺序进行精准对位叠片，对叠层后的膜片后进行热等静压，等静压压力3Mpa，时间5min；并进行切割成所需的形状；
(5)匹配共烧：在1200℃的高温箱式烧结炉中，将生胚体进行匹配共烧，制备出陶瓷发热体的共烧体。
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