一种多孔陶瓷雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置的制作方法

1.本发明涉及雾化技术领域，更具体地说，涉及了一种多孔陶瓷雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置。


背景技术：

2.电子烟的核心部件是能够产生烟雾的雾化芯，在雾化芯中注入烟油，加热雾化芯后将烟油雾化成烟雾，雾化芯的雾化效果决定了电子烟烟雾量的大小、口感和使用寿命等。
3.目前市场上的雾化芯主要是多孔陶瓷雾化芯，一般采用一体成型方式获得均质多孔结构陶瓷基体，在多孔陶瓷上镶嵌或印刷发热电极，集成导油和加热为一体，通过发热电极加热烟油实现烟油雾化效应。其难以在安全性、使用寿命、产生烟雾量的大小、产生烟雾口感、烟雾一致性、制造成本之间取得平衡，均存在短板或缺陷，部分厂商仍然坚持使用棉芯发热丝作为雾化芯，影响到了多孔陶瓷雾化芯的进一步推广应用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种导油速率高、发烟速度快、烟雾量大的多孔陶瓷雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种多孔陶瓷雾化芯，所述多孔陶瓷雾化芯包括陶瓷主体、设置在陶瓷主体上的发热电极，以及设置于发热电极表面的保护层，所述陶瓷主体包括输油层和雾化层，所述发热电极包括第一受电端、第二受电端，以及连接于第一受电端和第二受电端之间的发热线路，所述发热电极印刷于雾化层，所述雾化层的孔隙率和/或孔径较小。
7.进一步的，所述输油层与雾化层的孔隙率为40～70％。
8.进一步的，所述输油层与雾化层的孔径为5～120μm。
9.进一步的，所述输油层的微孔与雾化层的微孔相互连通，所述雾化层位于输油层的上方位置，并且微孔的孔径由雾化层向输油层逐层增大。
10.进一步的，所述发热电极印刷厚度为60～130μm。
11.进一步的，所述发热电极印刷宽度为0.3～0.7μm。
12.进一步的，所述保护层覆盖于发热电极表面，印刷厚度为10～30μm，印刷宽度为0.5～0.9μm。
13.进一步的，所述发热线路与保护层的形状相同。
14.基于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的之二在于提供一种具有上述任一方案中的雾化器。
15.基于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的还在于提供一种具有上述任一方案中的气溶胶发生装置。
16.本发明的有益效果是：
17.多孔陶瓷雾化芯包括陶瓷主体、发热电极和保护层；雾化层的孔径或孔隙率较小，
能使雾化层具备细密均匀的微孔分布，便于细化烟油，使烟雾口感更加细腻，并且也使烟雾生成的速度快、烟雾量大，在发热电极印刷于雾化层时不会渗入到雾化层的空隙中，在发热电极雾化功率不变的前提下，发热电极雾化功率/成雾核心数量＝单点成雾核心功率，使得发热电极产生的热量在雾化层上分布均匀，避免了单点成雾核心的温度过高，防止干烧产生焦味，提升了使用安全性，也延长了多孔陶瓷雾化芯的使用寿命。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
19.图中：
20.图1所示为本发明的多孔陶瓷雾化芯的立体结构示意图；
21.图2所示为多孔陶瓷雾化芯的左视图；
22.图3所示为图2中沿a-a方向剖切的剖视图。
23.其中，100、多孔陶瓷雾化芯；10、陶瓷主体；110、输油层；120、雾化层；30、发热电极；310、第一受电端；320、第二受电端；330、发热线路；40、保护层。
具体实施方式
24.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
25.请参阅图1至图3，本发明的多孔陶瓷雾化芯包括陶瓷主体10、发热电极30和保护层40。陶瓷主体10包括不同孔隙率和/或孔径的输油层110和雾化层120，其中，陶瓷主体10具有两层或以上的连续梯度变化的孔结构。
26.在此实施列中，雾化层120位于输油层110的上方位置，并且孔径由雾化层120向输油层110逐层增大，雾化层120呈立体网络孔结构。发热电极30包括第一受电端310、第二受电端320，以及连接于第一受电端310和第二受电端320之间的发热线路330。
27.陶瓷主体10是通过若干层陶瓷生膜带按产品设计叠层、温等静压、高温共烧结而成，陶瓷主体10中陶瓷生膜带采用流延成型技术制备，生坯膜带厚度为100～300μm，不同孔隙率陶瓷生膜带对应不同含量的造孔剂。
28.输油层110与雾化层120的孔隙率为40～70％，孔径为5～120μm。
29.输油层110与雾化层120之间的微孔相互连通，雾化层120位于输油层110的上方位置，并且孔径由雾化层120向输油层110逐层增大，输油层110呈立体网络孔结构。
30.输油层110与雾化层120的孔隙率通过造孔剂含量进行控制，孔径通过造孔剂孔径大小进行控制，造孔剂的粒径为10～200μm，造孔剂的添加含量为20～50％。
31.可以理解地，在其他实施方式中，雾化层120也可以由两层或三层及以上具有不同孔隙率和/或孔径的微孔陶瓷材料结构构成；输油层110也可以由两层或三层及以上具有不同孔隙率和/或孔径的微孔陶瓷材料结构构成。陶瓷主体10具有大量相互连通的三维微孔结构，其中微孔孔径为5～120μm，孔隙率为40～70％，强度高，导油速率快。
32.发热电极30为s形状，或不限于s形的对称性图案，发热电极30为丝网印刷方式的发热体结构，发热电极30印刷厚度为60～130μm，印刷宽度为0.3～0.7μm。
33.发热电极30印刷浆料的材质成分为agpd、cr17ni12mo2、cr20ni25mo4中的一种或
几种。
34.保护层40形状与发热线路330相同，保护层40为致密结构，并采用印刷方式覆盖于发热电极30上表面，印刷厚度为10～30μm，印刷宽度为0.5～0.9μm。
35.保护层40印刷浆料的材质成分为al2o3或zr02中的一种或几种。
36.本发明提供的多孔陶瓷雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置的步骤如下：
37.步骤一：准备陶瓷生坯膜带，采用流延成型技术，制备不同孔隙率和/或孔径的陶瓷层生膜带若干层。
38.步骤二：梯度多孔陶瓷生坯，将步骤一制备的各梯度生坯膜带，按产品设计结构叠层，经过温等静压成型得到陶瓷生坯。其中温等静压条件为p＝10～30mpa、t＝60～75℃，t＝10～60min。
39.步骤三：高温共烧结，将步骤二的陶瓷生坯先经t＝550℃排胶90min，再在温度t＝900～1200℃的条件下烧结2h，烧结完成后即可制备获得陶瓷主体10。
40.步骤四：印刷发热电极30，将步骤三制备的陶瓷主体10，采用厚膜丝网印刷技术在陶瓷主体10上层表面(即孔径较小的致密层)，按发热体设计结构印刷厚度为60～130μm，宽度为0.3～0.7μm，具有导电发热功能的发热电极30。
41.步骤五：印刷保护层40，将步骤四制备的陶瓷主体10，采用丝网印刷技术在发热电极30上表面印刷一层保护层40，其中保护层40厚度为10～30μm，宽度为0.5～0.9μm，保护层40具有防止或降低发热电极30表面积炭功能。
42.步骤六：烧结保护层40，将步骤五的带保护层40的陶瓷主体10放入高温烧结炉中烧结，温度设置为t＝600～1000℃，即可得到梯度多孔多孔陶瓷雾化芯组合体。
43.步骤七：将步骤六制备的多孔陶瓷雾化芯组合体，用陶瓷切片机加工切割，按产品设计的尺寸切割出多孔陶瓷雾化芯单体成品。切片机为ccd定位切割，精度要求0.01mm。
44.作为上述制备方案的进一步补充，步骤一中的陶瓷生坯膜带具体制备过程如下：
45.将硅酸盐原料10～20％，玻璃粉为10～20％，造孔剂20～40％，聚乙烯醇缩丁醛酯(pvb)6～15％、与增塑剂(dop)5～15％、溶剂(乙酸乙酯)20～50％按比例称取，同时称取陶瓷粉重1～4倍量的氧化锆球，加入到适当容积的球磨罐，球磨混料12～24小时，即可得到流延浆料。通过流延机制备出厚度为100～200um的生坯膜带，采用相同方法，通过添加不同粒径和百分含量的造孔剂，即可制备出所需的不同孔隙率和/或孔径的生坯膜带。
46.其中，硅酸盐原料包括氧化镁、氧化钙、氢氧化铝、氧化铝、硅藻土、碳化硅中的一种或几种。
47.由于雾化层120的孔径较小，发热电极30印刷于雾化层120时不会渗入雾化层120的空隙中，防止发热电极30短路或者电阻分布不均，在大批量生产下使得发热电极30的一致性更好，从而提高烟雾一致性，改善雾化的稳定性，提升烟雾口感，优化雾化效果，改善用户的抽吸体验；
48.发热线路330相较于两端的第一受电端310和第二受电端320电阻值更大，产生热量更多，温度更高，保护层40完全覆盖发热线路330，可防止发热线路330与空气、雾化液在高温环境下同时接触，避免发热线路330长时间雾化工作后发生电化学变化，从而避免发热线路330中金属成分析出，避免发热线路330的电阻值改变，提升了使用安全性，提高烟雾一致性，同时可减缓积碳的产生速度，提升烟雾口感，提高烟雾一致性；
49.由雾化层120向输油层110的孔径或孔隙率逐层增大，使得陶瓷主体10兼具良好的导油速率和整体强度，良好的导油速率可避免供液不足引起的干烧。
50.保护层40仅覆盖发热电极30附近区域的雾化层120，保护层40覆盖雾化层120区域的面积占雾化层120总面积的比例较小，不会影响到未覆盖区域的出烟，进而保证了雾化效果。
51.本发明的有益效果：
52.雾化层120的孔径或孔隙率较小，使得雾化层120具备细密均匀的微孔分布，单位面积微孔的数量增加,均匀分布的微孔可以细化烟油，同时提供更多的成雾核心，在发热电极30雾化功率不变的前提下，发热电极30雾化功率/成雾核心数量＝单点成雾核心功率，使得发热电极30产生的热量在雾化层120上分布均匀，避免了单点成雾核心的温度过高，防止干烧产生焦味，提升了使用安全性，也延长了雾化芯的使用寿命，同时生成烟雾的速度快、烟雾量大、烟雾口感细腻、烟雾的芳香还原度高。
53.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
54.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
55.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述多孔陶瓷雾化芯包括陶瓷主体、设置在陶瓷主体上的发热电极，以及设置于发热电极表面的保护层，所述陶瓷主体包括输油层和雾化层，所述发热电极包括第一受电端、第二受电端，以及连接于第一受电端和第二受电端之间的发热线路，所述发热电极印刷于雾化层，所述雾化层的孔隙率和/或孔径较小。2.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述输油层与雾化层的孔隙率为40～70％。3.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述输油层与雾化层的孔径为5～120μm。4.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述输油层的微孔与雾化层的微孔相互连通，所述雾化层位于输油层的上方位置，并且微孔的孔径由雾化层向输油层逐层增大。5.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述发热电极印刷厚度为60～130μm。6.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述发热电极的印刷宽度为0.3～0.7μm。7.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述保护层覆盖于发热电极表面，印刷厚度为10～30μm，印刷宽度为0.5～0.9μm。8.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，所述发热线路与保护层的形状相同。9.一种雾化器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的多孔陶瓷雾化芯。10.一种气溶胶发生装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的雾化器。

技术总结
本发明涉及雾化技术领域，提出了一种多孔陶瓷雾化芯、雾化器及气溶胶发生装置，所述多孔陶瓷雾化芯包括陶瓷主体、设置在陶瓷主体上的发热电极，以及覆盖于发热电极上表面的保护层，所述陶瓷主体包括不同孔隙率和/或孔径的输油层和雾化层，所述发热电极包括第一受电端、第二受电端，以及连接于第一受电端和第二受电端之间的发热线路，发热电极雾化功率/成雾核心数量＝单点成雾核心功率，使得发热电极产生的热量在雾化层上分布均匀，避免了单点成雾核心的温度过高，防止干烧产生焦味，提升了使用安全性，也延长了雾化芯的使用寿命，同时生成烟雾的速度快、烟雾量大、烟雾口感细腻、烟雾的芳香还原度高。雾的芳香还原度高。雾的芳香还原度高。


技术研发人员：邱伟华
受保护的技术使用者：常州市派腾电子技术服务有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/7/20