CN115286423A - 一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯及其制备方法和微孔陶瓷雾化芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及雾化芯技术领域，具体涉及一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯及其制备方法和微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土30‑70份、氧化硅20‑60份、造孔剂20‑30份、氧化铝10‑20份、玻璃粉10‑30份、石蜡20‑40份和油酸2‑5份。本发明微孔陶瓷雾化芯具备阻值稳定，孔隙率、强度高，口感纯正，解决了以往高温烧结导致发热丝氧化失效的痛点以及高孔隙率导致瓷体强度低的痛点，经过高温一体化烧结的陶瓷弥补高孔隙率导致的陶瓷强度下降问题；该制备方法在氢气保护下可实现低温贴片发热丝型的陶瓷雾化芯的高温一体化烧结，相比于传统工艺可实现烧结一体化而且不用排蜡，缩短生产周期。

Description

一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯及其 制备方法和微孔陶瓷雾化芯
技术领域
本发明涉及雾化芯技术领域，具体涉及一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯及其制备方法和微孔陶瓷雾化芯。
背景技术
目前贴片式的陶瓷雾化芯基本上都是采用在空气中700℃以下的低温烧结工艺进行烧结，温度超过700℃时会造成发热丝被氧化失效。低温烧结的陶瓷雾化芯口感还原度不高，孔隙率小，强度差，易掉粉。低温烧结工艺需要先经过排胶后再进行烧结，工艺过程需要至少40小时，效率低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，该微孔陶瓷雾化芯在氢气保护下进行高温一体化烧结，具备阻值稳定，孔隙率、强度高，口感纯正等优点，解决了以往高温烧结导致发热丝氧化失效的痛点以及高孔隙率导致瓷体强度低的痛点，经过高温一体化烧结的陶瓷弥补高孔隙率导致的陶瓷强度下降问题。
本发明的另一目的在于提供一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，该制备方法在氢气保护下，可实现低温贴片发热丝型的陶瓷雾化芯以1000℃以上的温度进行高温一体化烧结，经高温一体化烧结的贴片式陶瓷雾化芯具备阻值稳定，孔隙率、强度高等优点；另外该工艺简单，可连续生产，合格率高、生产效率高，节能，相比于传统的制浆料-成型-排蜡-烧结-成品的工艺，高温一体化烧结氢气保护工艺，可实现烧结一体化而且不用排蜡，缩短70％以上的工艺时间，缩短了生产周期。
本发明的再一目的在于提供一种微孔陶瓷雾化芯，该微孔陶瓷雾化芯具备阻值稳定，孔隙率高，强度高，口感纯正等优点。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土30-70份、氧化硅20-60份、造孔剂20-30份、氧化铝10-20份、玻璃粉10-30份、石蜡20-40份和油酸2-5份；所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为60-75％。
更优选的，贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯包括如下重量份的原料：硅藻土30-70份、氧化硅20-50份、造孔剂20-30份、氧化铝10-20份、玻璃粉10-30份、石蜡20-40份和油酸2-5份；所述硅藻土的目数为300-600目，所述玻璃粉的目数为800-5000目，所述玻璃粉的熔点为900-1250℃。
本发明中的微孔陶瓷雾化芯在氢气保护下进行高温一体化烧结，具备阻值稳定，孔隙率、强度高，口感纯正等优点，解决了以往高温烧结导致发热丝氧化失效的痛点以及高孔隙率导致瓷体强度低的痛点，经过高温一体化烧结的陶瓷弥补高孔隙率导致的陶瓷强度下降问题。其中采用的玻璃粉和硅藻土具有坚固、耐磨、耐高温、来源广泛，成本低廉的优点，添加在该微孔陶瓷雾化芯的原料中可确保微孔陶瓷雾化芯的强度和韧性；硅藻土和氧化硅作为陶瓷骨粉均具有坚固、耐磨、耐高温、来源广泛，成本低廉的优点，可确保微孔陶瓷雾化芯的强度和韧性；而造孔剂的加入可使烧结出来的微孔陶瓷雾化芯具有较好的强度，以及较高的空隙率，孔隙尺寸小、分布均匀的优点。
优选的，所述造孔剂为石墨、碳粉、PMMA、淀粉中的一种或多种。
本发明中通过采用上述特定原料组成的造孔剂可以协同各自的优异性能，使烧结出来的微孔陶瓷雾化芯具有较好的强度，以及较高的空隙率，孔隙尺寸小、分布均匀的优点，另外形成的气孔多是柱状气孔，空隙率较高，微孔陶瓷雾化芯因柱状气孔结构也增强了其结合性。
优选的，所述氧化硅为中空球形氧化硅粉体；所述氧化硅为目数为300-600目。
本发明中通过采用上述特定的氧化硅可使烧结出来的微孔陶瓷雾化芯具有较好比表面积大、吸油量大、吸附性强的特点，同时还具有较高的机械强度，较强的吸附能力，可以进一步提升利用其制得微孔陶瓷雾化芯的综合性能。
优选的，所述氧化铝为多孔氧化铝粉体；所述氧化铝的目数为400-800目。
本发明中通过采用上述特定的氧化铝可使烧结出来的微孔陶瓷雾化芯具有很好的强度，较强的吸附能力，可以进一步提升利用其制得微孔陶瓷雾化芯的综合性能。
本发明还提供了一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至75-100℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在60-90℃、压力为3-6MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结10-16h，氢气隧道炉推进速度为8-20mm/min，氢气隧道炉温度一区为250-350℃，二区为350-600℃，三区为600-1000℃，四区为1000-1300℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
本发明中贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备是在氢气保护下，可实现低温贴片发热丝型的陶瓷雾化芯以1000℃以上的温度进行高温一体化烧结，经1000℃以上高温一体化烧结的贴片式陶瓷雾化芯，具备阻值稳定，孔隙率高，强度高，口感纯正等优点；另外该工艺简单，可连续生产，合格率高，生产效率高，节能，相比于传统的制浆料-成型-排蜡-烧结-成品的工艺，高温一体化烧结氢气保护工艺，可实现烧结一体化而且不用排蜡，缩短70％以上的工艺时间，大大的缩短生产周期。
本发明还提供了一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
本发明中利用微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制得的微孔陶瓷雾化芯具备阻值稳定，孔隙率高，强度高，口感纯正等优点。
本发明的有益效果在于：本发明的微孔陶瓷雾化芯在氢气保护下进行高温一体化烧结，具备阻值稳定，孔隙率高、强度高，口感纯正等优点，解决了行业内高温烧结导致发热丝氧化失效的痛点以及高孔隙率必然导致瓷体强度低的痛点，经过高温一体化烧结的陶瓷弥补高孔隙率导致的陶瓷强度下降问题。
本发明一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法在氢气保护下，可实现低温贴片发热丝型的陶瓷雾化芯以1000℃以上的温度进行高温一体化烧结，经高温一体化烧结的贴片式陶瓷雾化芯，具备阻值稳定，孔隙率高，强度高等优点；另外该工艺简单，可连续生产，合格率高、生产效率高，节能，相比于传统的制浆料-成型-排蜡-烧结-成品的工艺，高温一体化烧结氢气保护工艺，可实现烧结一体化而且不用排蜡，缩短70％以上的工艺时间，大大的缩短生产周期；利用微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制得的微孔陶瓷雾化芯具备阻值稳定，孔隙率高，强度高，雾化烟油的口感纯正等优点。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土30份、氧化硅20份、造孔剂20份、氧化铝10份、玻璃粉10份、石蜡20份和油酸2份。
所述硅藻土的目数为300目，所述氧化硅为目数为300目，所述氧化铝的目数为400目，所述玻璃粉的目数为800目，所述玻璃粉的熔点为900℃。
所述造孔剂为石墨。
所述氧化硅是由中空球形氧化硅粉体。
所述氧化铝是由多孔氧化铝粉体。
所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至75℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在60℃、压力为3MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结10h，氢气隧道炉推进速度为8mm/min，氢气隧道炉温度一区为250℃，二区为350℃，三区为600℃，四区为1000℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为60％。
一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
实施例2
一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土40份、氧化硅30份、造孔剂23份、氧化铝13份、玻璃粉15份、石蜡25份和油酸3份。
所述硅藻土的目数为380目，所述氧化硅为目数为380目，所述氧化铝的目数为500目，所述玻璃粉的目数为2000目，所述玻璃粉的熔点为950℃。
所述造孔剂为碳粉。
所述氧化硅是由中空球形氧化硅粉体。
所述氧化铝是由多孔氧化铝粉体。
所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至81℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在68℃、压力为4MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结12h，氢气隧道炉推进速度为12mm/min，氢气隧道炉温度一区为275℃，二区为410℃，三区为700℃，四区为1070℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为63％。
一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
实施例3
一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土50份、氧化硅40份、造孔剂25份、氧化铝15份、玻璃粉20份、石蜡30份和油酸4份。
所述硅藻土的目数为450目，所述氧化硅为目数为450目，所述氧化铝的目数为600目，所述玻璃粉的目数为3000目，所述玻璃粉的熔点为1020℃。
所述造孔剂是由石墨、碳粉、PMMA和淀粉按照重量比为1.0:0.8:0.6:0.9组成的混合物。
所述氧化硅是由中空球形氧化硅粉体。
所述氧化铝是由多孔氧化铝粉体。
所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至87℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在75℃、压力为5MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结13h，氢气隧道炉推进速度为14mm/min，氢气隧道炉温度一区为300℃，二区为480℃，三区为800℃，四区为1150℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为67％。
一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
实施例4
一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土60份、氧化硅50份、造孔剂28份、氧化铝18份、玻璃粉25份、石蜡35份和油酸5份。
所述硅藻土的目数为520目，所述氧化硅为目数为520目，所述氧化铝的目数为700目，所述玻璃粉的目数为4000目，所述玻璃粉的熔点为1100℃。
所述造孔剂为淀粉。
所述氧化硅是由中空球形氧化硅粉体。
所述氧化铝是由多孔氧化铝粉体。
所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至94℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在82℃、压力为6MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结14h，氢气隧道炉推进速度为18mm/min，氢气隧道炉温度一区为325℃，二区为550℃，三区为900℃，四区为1230℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为71％。
一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
实施例5
一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，包括如下重量份的原料：硅藻土70份、氧化硅60份、造孔剂30份、氧化铝20份、玻璃粉30份、石蜡40份和油酸5份。
所述造孔剂为石墨。
所述氧化硅是由中空球形氧化硅粉体。
所述氧化铝是由多孔氧化铝粉体。
所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至100℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在90℃、压力为6MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结16h，氢气隧道炉推进速度为20mm/min，氢气隧道炉温度一区为350℃，二区为600℃，三区为1000℃，四区为1300℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
所述微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为75％
一种微孔陶瓷雾化芯，所述微孔陶瓷雾化芯采用贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
对比例1
本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例中氢气炉温度设置1300℃。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
对比例2
本对比例与上述实施例5的区别在于：本对比例中在空气炉中烧结，炉温度设置700℃以下，烧结之前进行排蜡处理。本对比例的其余内容与实施例5相同，这里不再赘述。
对比例3
本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例的微孔陶瓷雾化芯的原料中不含硅藻土和氧化硅，其余原料按照实施例3的比例混合。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
对实施例1，3，5和对比例1-3制得的微孔陶瓷雾化芯进行性能测试，结果如表1所示：
根据阿基米德排水法测试孔隙率，以10mm*4mm的制件在相同的条件下测试吸液时间；孔径按照(采用Auto Pore IV 9500(Micromeritics Instrument Corporation)测试；导热率按照(GB/T 5990-2006)测试。
表1
Figure BDA0003780869300000101
由实施例1、实施例3和实施例5的对比可知本发明制得的微孔陶瓷雾化芯具有孔隙率高，电阻稳定、热导率低，吸液快、强度高等优点，其孔隙率可以高达70％，而导热率降至0.1W/(m·k)。
由实施例1、3和5和对比例1-2的对比可知，同等配方下在氢气保护下进高温一体化烧结可使制得的微孔陶瓷雾化芯具有孔隙率高，电阻稳定、热导率低，吸液快、强度高等优点，贴片式氢气保护的高温一体化烧结优化工艺，生产周期短，生产效率高，产品合格率高，具有广阔的市场前景和应用价值；由实施例3和对比例3的对比可知，在微孔陶瓷雾化芯的原料中添加硅藻土和氧化硅可进一步提升最终制得微孔陶瓷雾化芯的强度、热导率和吸液速率。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：包括如下重量份的原料：硅藻土30-70份、氧化硅20-60份、造孔剂20-30份、氧化铝10-20份、玻璃粉10-30份、石蜡20-40份和油酸2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯包括如下重量份的原料：硅藻土30-70份、氧化硅20-50份、造孔剂20-30份、氧化铝10-20份、玻璃粉10-30份、石蜡20-40份和油酸2-5份。
3.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述硅藻土的目数为300-600目，所述氧化硅为目数为300-600目，所述氧化铝的目数为400-800目，所述玻璃粉的目数为800-5000目。
4.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述造孔剂为石墨、碳粉、PMMA、淀粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述氧化硅为中空球形氧化硅粉体。
6.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述氧化铝为多孔氧化铝粉体。
7.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述玻璃粉的熔点为900-1250℃。
8.根据权利要求1所述的一种贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：该微孔陶瓷雾化芯的孔隙率为60-75％。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于：通过如下步骤制得：
1)按照重量份，将硅藻土、氧化硅、造孔剂、氧化铝和玻璃粉进行混合均匀，得到A组分，备用；
2)按照重量份，将石蜡和油酸混合得到B组分，再将B组分加入步骤1)中得到的A组分中混合，并加热至75-100℃搅拌均匀，得到待成型的浆料，备用；
3)将步骤2)中得到的待成型的浆料和准备好的贴片式发热体在60-90℃、压力为3-6MPa的条件下注射或热压铸成型得到素胚，得到的素胚放在匣钵上面进行撒粉，将素胚推进氢气隧道炉进行高温一体化烧结10-16h，氢气隧道炉推进速度为8-20mm/min，氢气隧道炉温度一区为250-350℃，二区为350-600℃，三区为600-1000℃，四区为1000-1300℃，制得贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯。
10.一种微孔陶瓷雾化芯，其特征在于：所述微孔陶瓷雾化芯采用权利要求1-8任一所述的贴片式氢气保护高温一体化烧结的微孔陶瓷雾化芯制备而成。
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