CN116283258A - 一种高导热多孔陶瓷及多孔陶瓷雾化芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导热多孔陶瓷及多孔陶瓷雾化芯，涉及陶瓷材料技术领域。一种高导热多孔陶瓷，原料包括：混合陶瓷料和粘结剂；混合陶瓷料在高导热多孔陶瓷中的质量分数为50‑80％，粘结剂在高导热多孔陶瓷中的质量分数为14.1‑42％；混合陶瓷料中，包括：陶瓷粉、合金粉和造孔剂；陶瓷粉在混合陶瓷料中的质量分数为40‑70％，造孔剂在混合陶瓷料中的质量分数为10‑35％。本发明的高导热多孔陶瓷，导热系数比普通的雾化芯陶瓷高2‑3倍，同时具有高孔隙率(50‑70％)和良好的力学性能(强度为12‑14MPa)，能够与发热膜良好结合；能够与发热膜结合制备多孔陶瓷雾化芯，该雾化芯的雾化效率和使用寿命均有所提高。

Description

一种高导热多孔陶瓷及多孔陶瓷雾化芯
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种高导热多孔陶瓷及多孔陶瓷雾化芯。
背景技术
陶瓷导热性能的高低与它的化学组成、内部结构、烧结工艺等因素有关。传统多孔陶瓷主要是由陶瓷粉、助烧剂和造孔剂混合制备而成，陶瓷粉通常是粘土、石英、长石三大类导热率不佳的天然原料，故多孔陶瓷的导热性普遍偏低。
多孔陶瓷雾化芯采用多孔陶瓷材料制备得到，由于其内部多孔及粉体性质，导致它的导热性能比较差，降低雾化芯的使用寿命。常见的发热膜有银、镍铬等金属，与陶瓷之间结合性差；使用过程中，容易出现发热膜起翘，造成雾化芯陶瓷干烧。
而且，多孔陶瓷雾化芯在使用过程中经常发生热传递现象。现有的多孔陶瓷雾化芯，雾化界面多在发热丝周边的陶瓷上；工作发热电路发热，热量传到周边陶瓷，陶瓷再加热雾化液，即通过两次传递，达到加热雾化液的目的。当雾化芯导热性能不佳时，会由于产生较多的热损耗，造成雾化效率的降低；而当雾化芯与发热膜结合性弱，热传递效果不佳，同样会导致热损耗增多，进而影响雾化效率。
因此，急需研究一种增强导热性能、提高陶瓷与发热膜结合性的多孔陶瓷材料，能够应用于雾化芯中，在提高其导热性能的同时，增强其与发热膜的结合性，提高雾化芯的雾化效率，延长雾化芯的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种高导热多孔陶瓷，解决现有技术中多孔陶瓷雾化芯导热性能不佳，且与发热膜结合性弱，导致的热损耗增多，雾化效率不高，在使用过程中容易发生干烧，缩短使用寿命的技术问题。
本发明提供一种高导热多孔陶瓷，导热系数比普通的雾化芯陶瓷高2-3倍，同时具有高孔隙率(50-70％)和良好的力学性能(强度为12-14MPa)，能够与发热膜良好结合；能够与发热膜结合制备多孔陶瓷雾化芯，制备得到的雾化芯的雾化效率和使用寿命均有所提高。
本发明还提供上述的高导热多孔陶瓷的制备方法，操作简单，且脱脂烧结温度低，降低了生产成本，可大规模进行生产，具有良好的经济效益。
具体的，本发明的一方面提供一种高导热多孔陶瓷，原料包括：混合陶瓷料和粘结剂；所述混合陶瓷料在高导热多孔陶瓷中的质量分数为50-80％，所述粘结剂在高导热多孔陶瓷中的质量分数为14.1-42％；
所述混合陶瓷料中，包括：陶瓷粉、合金粉和造孔剂；所述陶瓷粉在混合陶瓷料中的质量分数为40-70％，所述造孔剂在混合陶瓷料中的质量分数为10-35％；
所述陶瓷粉中，包括麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂；
所述合金粉包括，镍粉和碳化钨。
优选的，所述陶瓷粉中，麦饭石在陶瓷粉中的质量分数为40-80％，氧化镁在陶瓷粉中的质量分数为5-15％，氧化锌在陶瓷粉中的质量分数为5-15％。
优选的，所述麦饭石中，氧化铝的含量为15-25wt％。
优选的，所述烧结助剂包括，电气石和氧化锆；所述电气石在陶瓷粉中的质量分数为10-20％，所述氧化锆在陶瓷粉中的质量分数为1-10％。
优选的，所述合金粉中，碳化钨在混合陶瓷料中的质量分数为1-5％，镍粉在混合陶瓷料中的质量分数为3-10％。
优选的，所述造孔剂选自碳粉、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种的混合物。
优选的，所述粘结剂选自石蜡、聚丙烯、硬脂酸中的一种或多种的混合物。
优选的，所述粘结剂中，石蜡在高导热多孔陶瓷中的质量分数为10-30％，聚丙烯在高导热多孔陶瓷中的质量分数为4-10％，硬脂酸在高导热多孔陶瓷中的质量分数为0.1-2％。
本发明还公开上述的高导热多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
将麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂混合，在1200-1400℃条件下保温2-4h，冷却后球磨，得到陶瓷粉；
然后，将球磨后的陶瓷粉和合金粉、造孔剂混合，得到混合陶瓷料；
将混合陶瓷料与粘结剂密炼混合后造粒，注塑成型得到生坯；将生坯脱脂烧结，得到高导热多孔陶瓷；
所述脱脂烧结包括脱脂阶段和烧结阶段；所述烧结阶段为，以150-300℃/h的升温速率升温至880-920℃，保温1-2h，再以100-120℃/h的升温速率升温至1000-1150℃，保温1-2h。
另一方面，本发明公开一种多孔陶瓷雾化芯，通过在上述的高导热多孔陶瓷上印制发热膜，然后在900-1100℃条件下保温0.2-1h得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明的高导热多孔陶瓷中，麦饭石具有多孔的微观结构，主要成分为氧化铝与氧化硅，加入氧化镁与氧化锌，通过固相反应可生成MgAl2O4尖晶石和ZnAl2O4尖晶石；另外加入电气石与氧化锆能促进烧结，细化晶界，降低陶瓷中的玻璃相，可以有效提高陶瓷导热率；碳化钨与镍粉均匀分布在陶瓷中，与发热膜中的镍铬合金原子之间形成共价键，能提高陶瓷与发热膜的结合性，使陶瓷材料热量分布均匀。
(2)本发明的高导热多孔陶瓷，通过原料的选择和含量的控制，生成MgAl2O4尖晶石和ZnAl2O4尖晶石，细化晶界，降低陶瓷中的玻璃相，提高了多孔陶瓷雾化芯的导热性能；通过碳化钨与镍粉与发热膜中的镍铬合金原子之间形成共价键，提高陶瓷材料与发热膜的结合性；使得制备出来的高导热多孔陶瓷的导热系数比普通的雾化芯陶瓷高2-3倍，同时具有高孔隙率(50-70％)和良好的力学性能(强度为12-14MPa)，能够与发热膜良好结合。本发明的高导热多孔陶瓷与发热膜结合可制备多孔陶瓷雾化芯，制备得到的雾化芯的雾化效率和使用寿命均有所提高。
(3)本发明的高导热多孔陶瓷的制备方法操作简单，脱脂烧结温度低，降低了生产成本，可大规模进行生产，具有良好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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1制备的高导热多孔陶瓷的扫描电镜图；
图2为对比例1制备的多孔陶瓷的扫描电镜图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护的范围。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
一种高导热多孔陶瓷，
原料包括：混合陶瓷料和粘结剂；混合陶瓷料在高导热多孔陶瓷中的质量分数为50-80％，粘结剂在高导热多孔陶瓷中的质量分数为14.1-42％。
混合陶瓷料中，包括：陶瓷粉、合金粉和造孔剂；陶瓷粉在混合陶瓷料中的质量分数为40-70％，造孔剂在混合陶瓷料中的质量分数为10-35％。
陶瓷粉中，包括麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂。麦饭石在陶瓷粉中的质量分数为40-80％，优选的，麦饭石中包含氧化铝，含量为15-25wt％(质量百分含量)。氧化镁在陶瓷粉中的质量分数为5-15％，氧化锌在陶瓷粉中的质量分数为5-15％。烧结助剂包括，电气石和氧化锆；其中，电气石在陶瓷粉中的质量分数为10-20％，氧化锆在陶瓷粉中的质量分数为1-10％。
合金粉包括，镍粉和碳化钨；碳化钨在混合陶瓷料中的质量分数为1-5％，镍粉在混合陶瓷料中的质量分数为3-10％；
造孔剂选自碳粉、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种的混合物。
粘结剂选自石蜡、聚丙烯、硬脂酸中的一种或多种的混合物。优选的，粘结剂中，石蜡在高导热多孔陶瓷中的质量分数为10-30％，聚丙烯在高导热多孔陶瓷中的质量分数为4-10％，硬脂酸在高导热多孔陶瓷中的质量分数为0.1-2％。
一种高导热多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
将麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂混合，在1200-1400℃条件下保温2-4h，冷却后球磨，得到陶瓷粉；优选为1300℃条件下保温3h；
然后，将球磨后的陶瓷粉和合金粉、造孔剂混合，得到混合陶瓷料；
将混合陶瓷料与粘结剂密炼混合后造粒，注塑成型得到生坯；将生坯脱脂烧结，得到高导热多孔陶瓷；
所述脱脂烧结包括脱脂阶段和烧结阶段；所述烧结阶段为，以150-300℃/h的升温速率升温至880-920℃，保温1-2h，再以100-120℃/h的升温速率升温至1000-1150℃，保温1-2h。
优选的，脱脂阶段为，以50-100℃/h升温到110℃，保温1-2h，以10-30℃/h升温到240℃，保温1-2h，以10-20℃/h升温到280℃，保温2-4h，以15-50℃/h升温到330℃，保温2-4h，以10-40℃/h升温到420℃，保温2-4h，以30-60℃/h升温到550℃，保温2-4h。
优选的，烧结阶段为，以150-300℃/h升温到900℃，保温1-2h，以100-120℃/h升温到1000-1150℃，保温1-2h。
具体的，
(1)称量麦饭石、电气石、氧化镁、氧化锌、氧化锆，机械混合2-3小时。将陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时，冷却之后进行湿法球磨，得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。
(2)称量陶瓷粉、碳化钨和镍粉，再称量碳粉、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种的混合物，机械混合4-6小时，混料完成之后得到混合陶瓷料。
(3)称量混合陶瓷料，称量粘结剂(石蜡、聚丙烯、硬脂酸中的一种或多种的混合物)。先将粘结剂在密炼机中以140℃融化，降温至70℃后加入混合陶瓷料，密炼4-8小时，密炼完成之后进行造粒。
(4)将造粒料放入注塑机中，利用注射成型工艺得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中进行脱脂烧结。以50-100℃/h升温到110℃，保温1-2h，以10-30℃/h升温到240℃，保温1-2h，以10-20℃/h升温到280℃，保温2-4h，以15-50℃/h升温到330℃，保温2-4h，以10-40℃/h升温到420℃，保温2-4h，以30-60℃/h升温到550℃，保温2-4h，以150-300℃/h升温到900℃，保温1-2h，以100-120℃/h升温到1000-1150℃，保温1-2h，冷却至室温，即获得制备的多孔陶瓷。
一种多孔陶瓷雾化芯
在上述的高导热多孔陶瓷上印制发热膜，然后在900-1100℃条件下保温0.2-1h得到。具体的，通过厚膜印刷技术印刷发热膜。所述发热膜可选为常见的金属基发热膜，金属基如银、镍、铬、铜等；还可以选为碳纤维发热膜、石墨烯发热膜等，不做具体限制。优选的，在1000℃下保温30分钟。
实施例1：
本实施例的一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
(1)按质量百分比计算，称量60％的麦饭石，称量20％的电气石，称量5％的氧化镁，称量5％的氧化锌，称量10％的氧化锆。将称量好的粉末放入三维混料机中，以80r/mi n的速率搅拌2小时。将混好的陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时。自然冷却之后将其破碎为2-5cm的小颗粒，按M(料):M(球):M(水)＝1：1.5：1的比例进行湿法球磨4小时，经过过滤烘干得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。其中，麦饭石的氧化铝含量为18wt％。
(2)按质量百分比计算，称量70％的陶瓷粉，称量3％的碳化钨，称量5％的镍粉，称量22％的碳粉。将称量好的粉末放入三维混料机中，以100r/mi n的速率搅拌4小时，混料完成之后收集。
(3)按质量百分比计算，称量70％的混合陶瓷料，称量25％的石蜡，称量4％的聚丙烯，称量1％的硬脂酸。将称量好的粘结剂放入密炼机中，设置温度为140℃，待粘结剂完全融化后，降温至70℃，加入混合陶瓷料，继续密炼6h。密炼完成之后将浆料转移至造粒机中进行造粒，得到尺寸在2cm左右的小颗粒。
(4)将造粒料加入注塑机进行注塑成型，得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中，以60℃/h升温到110℃，保温1h，以30℃/h升温到240℃，保温2h，以10℃/h升温到280℃，保温4h，以25℃/h升温到330℃，保温2h，以30℃/h升温到420℃，保温4h，以45℃/h升温到550℃，保温2h，以200℃/h升温到900℃，保温2h，以100℃/h升温到1130℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的高导热多孔陶瓷。
实施例2：
本实施例的一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
(1)按质量百分比计算，称量65％的麦饭石，称量15％的电气石，称量6％的氧化镁，称量6％的氧化锌，称量8％的氧化锆。将称量好的粉末放入三维混料机中，以80r/mi n的速率搅拌2小时。将混好的陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时。自然冷却之后将其破碎为2-5cm的小颗粒，按M(料):M(球):M(水)＝1：1.5：1的比例进行湿法球磨4小时，经过过滤烘干得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。其中，麦饭石的氧化铝含量为20wt％。
(2)按质量百分比计算，称量60％的陶瓷粉，称量5％的碳化钨，称量5％的镍粉，称量20％的氯化铵，称量10％的碳酸铵。将称量好的粉末放入三维混料机中，以100r/mi n的速率搅拌4小时，混料完成之后收集。
(3)按质量百分比计算，称量80％的混合陶瓷料，称量15％的石蜡，称量4％的聚丙烯，称量1％的硬脂酸。将称量好的粘结剂放入密炼机中，设置温度为140℃，待粘结剂完全融化后，降温至70℃，加入混合陶瓷料，继续密炼8h。密炼完成之后将浆料转移至造粒机中进行造粒，得到尺寸在2cm左右的小颗粒。
(4)将造粒料加入注塑机进行注塑成型，得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中，以60℃/h升温到110℃，保温1h，以28℃/h升温到240℃，保温2h，以15℃/h升温到280℃，保温4h，以20℃/h升温到330℃，保温2h，以30℃/h升温到420℃，保温4h，以40℃/h升温到550℃，保温2h，以200℃/h升温到900℃，保温2h，以100℃/h升温到1070℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的高导热多孔陶瓷。
实施例3：
本实施例的一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
(1)按质量百分比计算，称量70％的麦饭石，称量10％的电气石，称量7％的氧化镁，称量7％的氧化锌，称量6％的氧化锆。将称量好的粉末放入三维混料机中，以80r/mi n的速率搅拌2小时。将混好的陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时。自然冷却之后将其破碎为2-5cm的小颗粒，按M(料):M(球):M(水)＝1：1.5：1的比例进行湿法球磨4小时，经过过滤烘干得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。其中，麦饭石的氧化铝含量为20wt％。
(2)按质量百分比计算，称量58％的陶瓷粉，称量4％的碳化钨，称量3％的镍粉，称量35％的氯化铵。将称量好的粉末放入三维混料机中，以100r/mi n的速率搅拌4小时，混料完成之后收集。
(3)按质量百分比计算，称量75％的混合陶瓷料，称量16％的石蜡，称量7％的聚丙烯，称量2％的硬脂酸。将称量好的粘结剂放入密炼机中，设置温度为140℃，待粘结剂完全融化后，降温至90℃，加入混合陶瓷料，继续密炼8h。密炼完成之后将浆料转移至造粒机中进行造粒，得到尺寸在2cm左右的小颗粒。
(4)将造粒料加入注塑机进行注塑成型，得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中，以50℃/h升温到110℃，保温1h，以20℃/h升温到240℃，保温2h，以10℃/h升温到280℃，保温4h，以20℃/h升温到330℃，保温2h，以30℃/h升温到420℃，保温4h，以35℃/h升温到550℃，保温2h，以200℃/h升温到900℃，保温2h，以100℃/h升温到1100℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的高导热多孔陶瓷。
实施例4：
本实施例的一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
(1)按质量百分比计算，称量40％的麦饭石，称量20％的电气石，称量15％的氧化镁，称量15％的氧化锌，称量10％的氧化锆。将称量好的粉末放入三维混料机中，以80r/min的速率搅拌2小时。将混好的陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时。自然冷却之后将其破碎为2-5cm的小颗粒，按M(料):M(球):M(水)＝1：1.5：1的比例进行湿法球磨4小时，经过过滤烘干得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。其中，麦饭石的氧化铝含量为15.5wt％。
(2)按质量百分比计算，称量70％的陶瓷粉，称量2％的碳化钨，称量10％的镍粉，称量18％的碳酸铵。将称量好的粉末放入三维混料机中，以100r/mi n的速率搅拌4小时，混料完成之后收集。
(3)按质量百分比计算，称量59.9％的混合陶瓷料，称量30％的石蜡，称量10％的聚丙烯，称量0.1％的硬脂酸。将称量好的粘结剂放入密炼机中，设置温度为140℃，待粘结剂完全融化后，降温至70℃，加入混合陶瓷料，继续密炼6h。密炼完成之后将浆料转移至造粒机中进行造粒，得到尺寸在2cm左右的小颗粒。
(4)将造粒料加入注塑机进行注塑成型，得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中，以60℃/h升温到110℃，保温1h，以30℃/h升温到240℃，保温2h，以10℃/h升温到280℃，保温4h，以25℃/h升温到330℃，保温2h，以30℃/h升温到420℃，保温4h，以45℃/h升温到550℃，保温2h，以200℃/h升温到900℃，保温2h，以100℃/h升温到1130℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的高导热多孔陶瓷。
实施例5：
本实施例的一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法如下：
(1)按质量百分比计算，称量79％的麦饭石，称量10％的电气石，称量5％的氧化镁，称量5％的氧化锌，称量1％的氧化锆。将称量好的粉末放入三维混料机中，以80r/mi n的速率搅拌2小时。将混好的陶瓷粉放入烧结炉中，在1300℃条件下保温3小时。自然冷却之后将其破碎为2-5cm的小颗粒，按M(料):M(球):M(水)＝1：1.5：1的比例进行湿法球磨4小时，经过过滤烘干得到平均粒径为50-80μm的陶瓷粉。其中，麦饭石的氧化铝含量为20wt％。
(2)按质量百分比计算，称量50％的陶瓷粉，称量5％的碳化钨，称量10％的镍粉，称量35％的氯化铵。将称量好的粉末放入三维混料机中，以100r/mi n的速率搅拌4小时，混料完成之后收集。
(3)按质量百分比计算，称量78％的混合陶瓷料，称量10％的石蜡，称量10％的聚丙烯，称量2％的硬脂酸。将称量好的粘结剂放入密炼机中，设置温度为140℃，待粘结剂完全融化后，降温至70℃，加入混合陶瓷料，继续密炼6h。密炼完成之后将浆料转移至造粒机中进行造粒，得到尺寸在2cm左右的小颗粒。
(4)将造粒料加入注塑机进行注塑成型，得到生坯。
(5)将生坯放入烧结炉中，以60℃/h升温到110℃，保温1h，以30℃/h升温到240℃，保温2h，以10℃/h升温到280℃，保温4h，以25℃/h升温到330℃，保温2h，以30℃/h升温到420℃，保温4h，以45℃/h升温到550℃，保温2h，以200℃/h升温到900℃，保温2h，以100℃/h升温到1130℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的高导热多孔陶瓷。
同时，针对陶瓷粉，根据实施例1设置以下对比例1-8，如表1所示。
表1对比例1-8与实施例1的区别表
Figure BDA0004110782460000101
Figure BDA0004110782460000111
其中，实施例1制备的高导热多孔陶瓷的扫描电镜图，如图1；对比例1制备的多孔陶瓷的扫描电镜图，如图2。
针对混合陶瓷料，根据实施例1设置以下对比例9-14，如表2所示。
表2对比例9-14与实施例1的区别表
Figure BDA0004110782460000112
针对浆料，根据实施例1设置以下对比例15-17，如表3所示。
表3对比例15-17与实施例1的区别表
Figure BDA0004110782460000121
针对脱脂烧结操作，根据实施例1设置以下对比例18-19，如表4所示。
表4对比例18-19与实施例1的区别表
Figure BDA0004110782460000122
可利用上述实施例和对比例制备得到的多孔陶瓷制备多孔陶瓷雾化芯；即通过厚膜印刷技术在制备的多孔陶瓷表面印上发热膜，并在1000℃下保温30分钟；具体的，发热膜选为镍铬合金发热膜，实施例和对比例中采用同一批次的同类发热膜制备多孔陶瓷雾化芯。
使用孔隙率测试仪测试陶瓷的孔隙率，使用孔径分析仪测试陶瓷得平均孔径，使用电子万能试验机测试陶瓷的抗弯强度，使用导热系数测试仪测试陶瓷得导热系数，使用电子万能试验机测试陶瓷与发热膜得结合力。通过以上测试方法测试实施例以及对比例制备得到的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数，得到的性能参数结果如表5-9所示。
其中，实施例的多孔陶瓷的性能参数，如下表5。
表5实施例的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数表
Figure BDA0004110782460000131
对比例1-8与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数，如下表6。
表6对比例1-8与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数表
Figure BDA0004110782460000132
Figure BDA0004110782460000141
对比例9-14与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数，如下表7。
表7对比例9-14与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数表
Figure BDA0004110782460000142
对比例15-17与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数，如下表8。
表8对比例15-17与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数表
Figure BDA0004110782460000143
Figure BDA0004110782460000151
对比例18-19与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数，如下表9。
表9对比例18-19与实施例1的多孔陶瓷以及多孔陶瓷雾化芯的性能参数表
Figure BDA0004110782460000152
由表5可知，实施例1-5制备得到的多孔陶瓷的孔隙率在55％-70％，孔径在17um-25um，导热系数在0.8-1.0，陶瓷与发热膜的结合力在10-15N。即本申请制备的多孔陶瓷雾化芯增强了导热性能，提高了陶瓷与发热膜的结合性。其中，高导热是指，导热系数大于0.8，能够达到如对比例1的多孔陶瓷导热系数的4倍，即将导热系数提高了3倍。
由表6-9可知，对比例中，对比例1未加入氧化锌与氧化镁与电气石，增加了氧化锆的含量，制备的多孔陶瓷强度略有提升，导热性差，为0.19W/(M*K)。对比例2中提高了麦饭石含量，降低了其他组分含量，由于麦饭石含有微孔，孔隙率略有提升，强度与导热系数明显下降。对比例3中降低了麦饭石含量，提高其他组分含量，氧化锌与氧化镁不能完全反应，电气石与氧化锆的增加促进烧结，故孔隙率与孔径降低，强度稍有提升。对比例4中未加入氧化镁，导致陶瓷的强度与导热系数下降。对比例5中未加入氧化锌，导致陶瓷的强度与导热系数下降。对比例6中增加麦饭石的含量，陶瓷的孔隙率提升，未加入氧化镁与氧化锌，陶瓷的强度下降，导热系数明显下降。对比例7中增加麦饭石含量，未加入电气石，陶瓷强度明显下降，陶瓷与发热膜结合力低。对比例8中更换其他品质麦饭石，氧化锌与氧化镁不能完全反应，强度降低，导热系数降低。
对比例9中去除了碳化钨与镍粉，增加了碳粉，故孔隙率略有提升，强度基本不变，陶瓷与发热膜的结合力降低。对比例10中增加陶瓷粉含量，降低碳粉含量，即陶瓷料中造孔剂含量过低，导致陶瓷的孔隙率与孔径急剧减小。对比例11中降低陶瓷粉含量，增加碳粉含量，样品脱脂后碳粉与粘结剂完全挥发，陶瓷料不能支撑成型，即样品破碎不能进行测试。对比例12中未加入碳化钨，陶瓷与发热膜结合力低。对比例13中未加入镍粉，陶瓷与发热膜结合力低。对比例14中将镍粉替换为碳酸钙，碳酸钙受热分解为氧化钙与二氧化碳，提高了陶瓷的孔隙率，陶瓷与发热膜结合力降低。
对比例15中增加石蜡的含量，陶瓷密炼料的固含量降低，样品脱脂后样品石蜡完全挥发，导致陶瓷部分塌陷，炸裂等，不能测试。对比例16中增加分散剂含量，减小了颗粒间的静电斥力，降低陶瓷密炼料的稳定性，样品脱脂后出现分层，空腔，测试失效。对比例17中陶瓷浆料固含量过高，密炼时陶瓷粉不能完全粘结在一起，呈干粉状，不能进行成型。
对比例18中增加终烧温度的保温时间，导致陶瓷中的晶粒二次再结晶，陶瓷收缩率大，陶瓷的各项性能降低。对比例19中提高烧结时的升温速度，在烧结炉中形成温差，导致陶瓷变形。
以上测试结果表明，本发明的通过原料的选择和含量的控制，生成MgAl2O4尖晶石和ZnAl2O4尖晶石，细化晶界，降低陶瓷中的玻璃相，提高了多孔陶瓷雾化芯的导热性能；通过碳化钨与镍粉与发热膜中的镍铬合金原子之间形成共价键，提高陶瓷材料与发热膜的结合性；使得制备出来的高导热多孔陶瓷的导热系数比普通的雾化芯陶瓷高2-3倍，同时具有高孔隙率(50-70％)和良好的力学性能(强度为12-14MPa)，能够与发热膜良好结合。本发明的高导热多孔陶瓷与发热膜结合可制备多孔陶瓷雾化芯，制备得到的雾化芯的雾化效率和使用寿命均有所提高。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高导热多孔陶瓷，其特征在于，原料包括：混合陶瓷料和粘结剂；所述混合陶瓷料在高导热多孔陶瓷中的质量分数为50-80％，所述粘结剂在高导热多孔陶瓷中的质量分数为14.1-42％；
所述混合陶瓷料中，包括：陶瓷粉、合金粉和造孔剂；所述陶瓷粉在混合陶瓷料中的质量分数为40-70％，所述造孔剂在混合陶瓷料中的质量分数为10-35％；
所述陶瓷粉中，包括麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂；
所述合金粉包括，镍粉和碳化钨。
2.如权利要求1所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述陶瓷粉中，麦饭石在陶瓷粉中的质量分数为40-80％，氧化镁在陶瓷粉中的质量分数为5-15％，氧化锌在陶瓷粉中的质量分数为5-15％。
3.如权利要求2所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述麦饭石中，氧化铝的含量为15-25wt％。
4.如权利要求2所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述烧结助剂包括，电气石和氧化锆；所述电气石在陶瓷粉中的质量分数为10-20％，所述氧化锆在陶瓷粉中的质量分数为1-10％。
5.如权利要求1所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述合金粉中，碳化钨在混合陶瓷料中的质量分数为1-5％，镍粉在混合陶瓷料中的质量分数为3-10％。
6.如权利要求1所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述造孔剂选自碳粉、氯化铵、碳酸铵中的一种或多种的混合物。
7.如权利要求1所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述粘结剂选自石蜡、聚丙烯、硬脂酸中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求7所述的高导热多孔陶瓷，其特征在于，所述粘结剂中，石蜡在高导热多孔陶瓷中的质量分数为10-30％，聚丙烯在高导热多孔陶瓷中的质量分数为4-10％，硬脂酸在高导热多孔陶瓷中的质量分数为0.1-2％。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的高导热多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将麦饭石、氧化镁、氧化锌和烧结助剂混合，在1200-1400℃条件下保温2-4h，冷却后球磨，得到陶瓷粉；
然后，将球磨后的陶瓷粉和合金粉、造孔剂混合，得到混合陶瓷料；
将混合陶瓷料与粘结剂密炼混合后造粒，注塑成型得到生坯；将生坯脱脂烧结，得到高导热多孔陶瓷；
所述脱脂烧结包括脱脂阶段和烧结阶段；所述烧结阶段为，以150-300℃/h的升温速率升温至880-920℃，保温1-2h，再以100-120℃/h的升温速率升温至1000-1150℃，保温1-2h。
10.一种多孔陶瓷雾化芯，通过在如权利要求1-8任意一项所述的高导热多孔陶瓷上印制发热膜，然后在900-1100℃条件下保温0.2-1h得到。
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