陶瓷、雾化芯及雾化器

技术领域

本申请涉及陶瓷材料技术领域及雾化器技术领域，特别是涉及一种陶瓷、雾化芯及雾化器。

背景技术

电子雾化装置一般由雾化器和电源组件构成，电源组件用于为雾化器供电，雾化器在通电状态下加热雾化气溶胶生成基质生成气溶胶，供用户吸食。雾化芯是电子雾化装置中的核心部件之一，其特性决定了电子雾化装置的雾化效果和使用体验。

常用的一种雾化芯为陶瓷基体，陶瓷基体上设有发热体，实现对气溶胶生成基质的加热。通常在陶瓷基体表面设有修饰层，以增强发热体与陶瓷基体的结合力，而现有的修饰层存在烧成范围窄，抵抗热冲击能力较差的问题。

发明内容

本申请主要提供一种陶瓷、雾化芯及雾化器，以解决现有技术中陶瓷表面修饰层存在的烧成范围窄、抵抗热冲击能力差的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是：提供一种陶瓷，包括陶瓷基体和修饰层，修饰层设于所述陶瓷基体的表面；所述修饰层包括铋类氧化物和其他组分。

其中，所述陶瓷基体为多孔陶瓷。

其中，所述铋类氧化物包括三氧化二铋。

其中，所述修饰层中铋元素的质量百分比为50％-80％。

其中，所述其他组分包括钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锌、锆、钡中的一种或多种元素。

其中，所述其他组分包括锌元素，所述锌元素占所述修饰层的质量百分比为5％-7％。

其中，所述修饰层不含铅元素。

其中，所述修饰层为连续多孔结构。

为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是：提供一种雾化芯，包括陶瓷和发热层；所述陶瓷为如上所述的任意一种陶瓷；所述发热层层叠设置于所述修饰层远离所述陶瓷基体的表面。

为解决上述技术问题，本申请采用的第三个技术方案是：提供一种雾化器，所述雾化器包括用于存储气溶胶生成基质的储液腔和如上所述的雾化芯，所述雾化芯吸收并加热雾化所述储液腔内的气溶胶生成基质。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请公开了一种陶瓷、雾化芯及雾化器。该陶瓷包括陶瓷基体和修饰层，修饰层设于陶瓷基体的表面，修饰层包括铋类氧化物和其他组分。通过在陶瓷基体表面设置修饰层，并优化修饰层的配方，在修饰层中添加铋类氧化物，由铋类氧化物取代了现有技术中含铅的氧化物，含有铋类氧化物的修饰层具有出色的性能，可以降低修饰层的熔融温度，扩大烧成范围，降低修饰层的热膨胀系数，提高抵抗热冲击能力，进而提升雾化器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，其中：

图1是本申请提供的陶瓷一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的电子雾化装置一实施例的结构示意图；

图3是图2提供的电子雾化装置中雾化器的结构示意图；

图4是图3提供的雾化器中雾化芯的结构示意图；

图5是图4中雾化芯的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

现有的陶瓷表面修饰层通常采用含铅元素的釉料，普遍存在烧成范围窄以及抵抗热冲击能力差等问题。鉴于此，本申请提供了一种陶瓷10，具体介绍如下。

参阅图1，图1是本申请提供的陶瓷一实施例的结构示意图。

本申请提供了一种陶瓷10，参见图1，陶瓷10包括陶瓷基体11和设置于陶瓷基体11表面的修饰层12，修饰层12包括铋类氧化物和其他组分。通过在陶瓷基体11的表面设置修饰层12，并优化修饰层12的配方，在修饰层12中添加铋类氧化物，由铋类氧化物取代了现有技术中含铅的氧化物，含铋类氧化物的修饰层12具有出色的性能，可以有效降低修饰层12的熔融温度以及热膨胀系数，扩大修饰层12的烧成范围，提高抵抗热冲击能力以及抗拉伸变形能力。可以理解，在陶瓷基体11的表面设置修饰层12，可以有效提升陶瓷10的强度、热稳定性，防止液体、气体等对陶瓷基体11的侵蚀，同时也可以对陶瓷基体11的表面起到修饰作用，提高陶瓷基体11的表面平整度。

具体的，修饰层12中的铋类氧化物主要为三氧化二铋，三氧化二铋的性质更稳定，且三氧化二铋的熔点与沸点也均低于氧化铅，相对于现有的添加含铅氧化物的修饰层，可以降低修饰层12整体的熔融温度，扩大修饰层12的烧成范围，降低修饰层12的烧结温度；同时三氧化二铋的热膨胀系数要低于氧化铅的热膨胀系数，相对于现有的添加含铅氧化物的修饰层，有效降低了修饰层12整体的热膨胀系数，提高了修饰层12抵抗热冲击的能力以及抗拉伸变形能力，使得修饰层12与陶瓷表面可以更好的结合，避免了陶瓷表面的修饰层12出现裂纹的问题发生。

在修饰层12中，铋元素占修饰层12的质量百分比在50％-80％之间，可以理解，若修饰层12中铋元素的含量太低，则不会有效降低修饰层12的热膨胀系数以及熔融温度等性能，也不会对修饰层12的烧成范围、抵抗热冲击能力以及抗拉伸变形能力等性能产生积极影响，进而影响修饰层12的性能。

修饰层12中的其他组分包括钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锌、锆、钡中的任意一种或多种元素。

可选地，修饰层12的其他组分包括锌元素，锌元素占修饰层12的质量百分比为5％-7％之间。在修饰层12中锌元素以氧化物的形式存在，氧化锌可以作为修饰层12中的助熔剂，降低修饰层12的烧结温度，并且氧化锌可以增加修饰层12的抗拉伸变形能力，进一步降低修饰层12整体的热膨胀系数，提高抗热震性，使得修饰层12与陶瓷表面的热匹配性更高，不易在后续使用过程中出现裂纹。

本实施例中，修饰层12的组分包括氧、钠、镁、铝、硅、钾、钙、锌、铋、钛、锆、钡这几种元素。具体的，氧元素占修饰层12的质量百分比为21.94wt％，钠元素占修饰层12的质量百分比为1.04wt％，镁元素占修饰层12的质量百分比为0.14wt％，铝元素占修饰层12的质量百分比为0.59wt％，硅元素占修饰层12的质量百分比为12.79wt％，钾元素占修饰层12的质量百分比为1.17wt％，钙元素占修饰层12的质量百分比为0.43wt％，锌元素占修饰层12的质量百分比为6.185wt％，铋元素占修饰层12的质量百分比为55.715wt％，钛元素、锆元素以及钡元素为修饰层12中的微量元素，在修饰层12中含量很少，其占修饰层12的质量百分比小于0.009％。

陶瓷基体11为多孔结构。可选地，陶瓷基体11选用多孔陶瓷材料直接制成，例如：多孔陶瓷可以为硅藻土多孔陶瓷、氧化铝多孔陶瓷、莫来石多孔陶瓷及上述至少两种材料构成的复合多孔陶瓷，或氧化铝与莫来石构成的复合多孔陶瓷；也可以选用致密陶瓷材料开孔的方式形成多孔结构的陶瓷基体11，可以根据需要进行具体设计。

多孔陶瓷材料的孔隙率可为30％～70％。具体可以为30％、35％、50％、70％一个具体的孔隙率。多孔陶瓷材料的孔径为200nm～200μm。

陶瓷基体11的形状可以为圆柱形、球形、长方体、正方体或者棱柱状等任意形状，其尺寸也可以设置为任意大小，在此不作限定。本实施例中，如图1所示，陶瓷基体11的形状为长方体状。

具体的，修饰层12可以通过物理气相沉积或者化学气相沉积等沉积工艺制备到陶瓷基体11的表面上，例如，可以通过溅射、蒸发镀膜、原子层沉积等工艺技术制备修饰层12，使陶瓷基体11的表面形成连续多孔结构或连续网状结构，以对陶瓷基体11进行修饰；也可以在陶瓷基体11的表面直接涂覆含有修饰层12成分的原料浆体，涂覆方式可以选择喷涂、刷涂、转印、丝印等多种涂覆方式，在此不作过多限定。在对陶瓷基体11的表面制备形成修饰层12之后，再对陶瓷基体11和修饰层12进行烧结处理，烧结温度为500℃-900℃，在此烧结温度下烧结，最终可以得到性能良好的陶瓷10。

修饰层12的厚度为50μm-300μm。可以理解，为了形成修饰层12的连续多孔结构，其厚度需要与多孔陶瓷的孔径接近或小于多孔陶瓷的孔径。优选地，修饰层12的厚度为50μm-200μm。这一厚度的修饰层12能在多孔陶瓷基体11上形成相对平整的表面，同时能保证形成多孔连续结构，保证多孔陶瓷的导液能力。

本实施例中，通过在陶瓷基体11的表面设置含有三氧化二铋的修饰层12，由铋元素取代了有毒的铅元素，保证了修饰层12的安全性，同时，修饰层12中的三氧化二铋以及氧化锌等成分，降低了修饰层12的烧结温度，避免了烧结温度过高时，在烧结过程中对陶瓷基体11造成的损伤，有效降低了修饰层12的热膨胀系数，提高了抗热震性，以此提高了陶瓷10的抗张强度和热稳定性，使得修饰层12与陶瓷基体11的热匹配性更高，结合更加紧密，进而使得陶瓷10的性能更强。

本申请还提供了一种陶瓷的制备方法，用于制备形成上述的陶瓷10，该制备方法具体包括以下步骤：

S1：获取陶瓷基体。

具体的，可以根据具体的设计需要选用多孔陶瓷材料直接制备陶瓷基体11或者选用致密陶瓷材料开孔的方式制作多孔结构的陶瓷基体11，本实施例中，陶瓷基体11选用多孔陶瓷材料，制成的陶瓷基体11的形状为长方体状。

S2：在陶瓷基体表面制备修饰层。

具体的，在上述步骤中制备形成的长方体状的陶瓷基体11的表面上，通过沉积工艺或者涂覆方式制备形成修饰层12。可选地，可以选用物理气相沉积或者化学气相沉积等沉积工艺，例如，可以通过溅射、蒸发镀膜、原子层沉积等工艺技术在陶瓷基体11的表面制备修饰层12；也可以选择喷涂、刷涂、转印、丝印等多种涂覆方式，在陶瓷基体11的表面涂覆修饰层12，通过上述工艺方法在陶瓷基体11的表面形成连续结构的修饰层12。制备于陶瓷基体11表面的修饰层12包括铋类氧化物和其他组分，其中，铋类氧化物主要为三氧化二铋，其他组分包括钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锌、锆、钡中的任意一种或多种元素，可以根据具体需要进行设计。修饰层12的原料通常采用含有上述成分的氧化物、盐或单质等，具体可以根据所选择的工艺进行选择。其中当选择涂覆工艺时，可以选择铋类氧化物如三氧化二铋，含有钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锌、锆、钡中至少一种元素的盐类或氧化物。比如可以是：三氧化二铋、氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化钙、硅微粉、氧化钡、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、硅酸钠、酒石酸钾钠等。同时，将上述原料混合制作成原料浆料，再将浆料涂覆于陶瓷基体11上。

S3：对陶瓷基体和修饰层进行烧结处理。

具体的，对上述步骤中制备得到的陶瓷基体11和修饰层12在500℃-900℃的烧结温度下，进行烧结处理，经过烧结过程后，最终得到修饰层12与陶瓷基体11之间结合良好，性能优异的陶瓷10。

参阅图2及图3，图2是本申请提供的电子雾化装置一实施例的结构示意图，图3是图2提供的电子雾化装置中雾化器的结构示意图。

参见图2，本申请提供了一种电子雾化装置300，该电子雾化装置300包括雾化器100和电源组件200，电源组件200用于为雾化器100提供能量，雾化器100用于在通电状态下对气溶胶生成基质进行加热雾化，以生成气溶胶供用户吸食。

可选地，电子雾化装置300中的雾化器100和电源组件200可以为一体结构，也可以进行可拆卸连接，可以根据具体需要进行设计。

如图3所示，雾化器100包括储液腔90、出气管30、雾化芯20以及形成于雾化器100中的雾化腔40，其中，储液腔90用于存储气溶胶生成基质，雾化芯20用于吸收储液腔90中的气溶胶生成基质，并将所吸收的气溶胶生成基质进行加热雾化最终生成气溶胶，雾化生成的气溶胶在雾化腔40中，随外部气流流经出气管30最终流出雾化器100被用户吸食。

参阅图4及图5，图4是图3提供的雾化器中雾化芯的结构示意图，图5是图4中雾化芯的俯视结构示意图。

参见图4，雾化芯20包括陶瓷10和发热层21，陶瓷10为本申请提供的陶瓷10，包括陶瓷基体11和修饰层12，其中，修饰层12设置于陶瓷基体11的表面上，发热层21层叠设置于修饰层12远离陶瓷基体11一侧的表面上。可以理解，对于陶瓷类的雾化芯20而言，其性能好坏常受到陶瓷基体11的质量影响，需要对陶瓷基体11的表面进行修饰，修饰层12可以对陶瓷基体11的表面起到修饰作用，使陶瓷基体11的表面形成连续多孔的结构，有利于雾化芯20的均匀发热和导液，同时，发热层21和陶瓷基体11之间可以通过修饰层12进行更好的结合，提高雾化芯20的发热效率，进而可以使雾化芯20的雾化效率更高。

本实施例中，设置于陶瓷基体11的表面上的修饰层12，其组成成分以及各组分所占的质量百分比等可参见上述介绍，在此不再赘述。

为了测试雾化芯20中陶瓷基体11表面上修饰层12的抵抗热冲击的能力，本申请发明人进行了多次实验。具体的，对修饰层12中铋元素所占的质量百分比不同的情况下进行了多次实验，检测陶瓷基体11表面上的修饰层12是否有裂纹，以此来判断修饰层12抵抗热冲击的能力。

电子雾化装置300正常使用时，雾化芯20的温度范围在50℃-350℃之间，为了测试雾化芯20中的修饰层12抵抗热冲击的能力，本申请发明人在400℃-800℃的温度下，对修饰层12进行了极限测试。

本申请发明人总共进行了七次实验，分别为实验一、实验二、实验三……实验七。七次实验中，铋元素占修饰层12的质量百分比均不相同。

具体的，实验一中，铋元素占修饰层12的质量百分比为50wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为500℃；实验二中，铋元素占修饰层12的质量百分比为55wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为550℃；实验三中，铋元素占修饰层12的质量百分比为60wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为600℃；实验四中，铋元素占修饰层12的质量百分比为65wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为600℃；实验五中，铋元素占修饰层12的质量百分比为68wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为600℃；实验六中，铋元素占修饰层12的质量百分比为70wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为650℃；实验七中，铋元素占修饰层12的质量百分比为80wt％，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度为700℃。

上述七次实验，均在400℃-800℃的极限温度下对修饰层12进行热冲击测试，经过七次实验检测得到的实验结果中，修饰层12在陶瓷基体11的表面上均未发现裂纹，也就是说七次不同的实验中，修饰层12抵抗热冲击的能力均比较强。

发明人对上述实验的实验结果进行了分析研究，由多次实验得到的实验结果发现，修饰层12中铋元素所占的质量百分比在50％-80％之间，表面设置有修饰层12的陶瓷基体11的烧结温度在500℃-900℃之间时，修饰层12的抗热冲击能力较强，修饰层12与陶瓷基体11的表面的热匹配性更高，结合性更好，修饰层12的热膨胀系数更低，其抗拉伸变形能力也更强，在雾化芯20的使用过程中，不会容易发生修饰层12产生裂纹的情况，避免了因修饰层12产生裂纹而导致设于修饰层12表面上的发热层21断裂，从而影响雾化芯20的雾化性能以及使用寿命的问题发生，由此可以保证雾化芯20的使用性能和使用寿命，进而提升电子雾化装置300的雾化性能。

陶瓷基体11为多孔结构，因此，采用物理气相沉积或者化学气相沉积或者涂覆方式等工艺方法制备于陶瓷基体11表面的修饰层12也为连续多孔结构或连续网状结构，这种结构不会影响陶瓷基体11对发热层21的供液效果，同时，连续多孔结构或连续网状结构更有利于雾化芯20进行均匀发热和导液，使得存储于储液腔90中的气溶胶生成基质可以更均匀的进入雾化芯20中，被雾化芯20中的发热层21加热雾化生成气溶胶，提升雾化芯20的雾化性能，由此也可以提升用户吸食口感。

陶瓷基体11的形状和尺寸不限。本实施例中，陶瓷基体11由多孔陶瓷材料制成。多孔陶瓷具有孔隙，具备导液和储液的功能，能使储液腔90中的气溶胶生成基质被陶瓷基体11吸收后渗透至雾化面上被加热雾化。同时，多孔陶瓷的化学性质稳定，不会与气溶胶生成基质发生化学反应，且多孔陶瓷耐高温，不会由于雾化过程中加热温度过高而发生形变。多孔陶瓷为绝缘体，不会与发热层21电连接而发生短路导致雾化芯20失效，并且多孔陶瓷制造方便、成本低。如图4所示，陶瓷基体11为长方体形多孔陶瓷。

在一些实施例中，多孔陶瓷的孔隙率可以为30％至70％。孔隙率是指多孔介质内的微小空隙的总体积与该多孔介质的总体积的比值。孔隙率的大小可以根据气溶胶产生基质的成分来调整，例如当气溶胶产生基质的粘稠度较大时，选用较高的孔隙率，以保证导液效果。

在另一些实施例中，多孔陶瓷的孔隙率为50％至60％。多孔陶瓷的孔隙率为50％至60％，一方面可以保障多孔陶瓷具有较好的导液效率，防止出现气溶胶生成基质流通不畅而发生干烧的现象，以此提升雾化器100的雾化效果；另一方面，可以避免多孔陶瓷的孔隙率过大，导液过快而难以锁液，导致漏液的概率大增，影响雾化器100的性能。

发热层21设置于修饰层12远离陶瓷基体11的表面上，其采用金属或者合金材质，在通电状态下发热，以加热并雾化气溶胶生成基质。可选地，发热层21可以为发热膜、发热涂层、发热线路、发热片或发热网中的至少一种。本实施例中，发热层21为多孔发热膜结构，可以理解，发热层21上的多孔结构可以让液态的气溶胶生成基质更高效的渗透到发热层21上，进而提高发热层21的导液、导热效率，提升雾化芯20的雾化效率。

发热层21的材质可以选择与修饰层12之间结合较稳定的材质，例如，发热层21可以采用钛、锆、钛铝合金、钛锆合金、钛钼合金、钛铌合金、铁铝合金、钽铝合金、不锈钢等材质制成。

钛和锆具有以下特点：钛、锆都是生物相容性好的金属，尤其钛还是亲生物金属元素，具有更高的安全性；钛、锆具有在金属材料中较大的电阻率，在常温状态下，按照一定的比例合金化后具有原来三倍的电阻率，更适合成为发热层21的材料；钛、锆热膨胀系数小，合金化后具有更低的热膨胀系数，和修饰层12之间的热匹配更好；按照一定的比例合金化后，合金的熔点更低，磁控溅射镀膜成膜性更佳；金属镀膜后通过电镜分析可以看出其微观颗粒呈球形，且颗粒和颗粒凑在一起形成类似花菜的微观形貌，而钛锆合金形成的膜通过电镜分析可以看出其微观颗粒呈片状，且颗粒与颗粒之间部分晶界消失，连续性更好；钛、锆都具有很好的塑性和伸长率，钛锆合金膜的抗热循环以及电流冲击能力更好基于上述钛和锆的特点，本实施例中，发热层21采用钛锆合金材质制成。

可选地，发热层21可以采用物理气相沉积或者化学气相沉积等工艺制备到修饰层12远离陶瓷基体11一侧的表面上，例如，可以通过溅射、蒸发镀膜、原子层沉积等工艺技术制备发热层21。

本实施例中，利用钛锆合金制成的钛锆合金膜本身为局部致密膜，但是由于修饰层12为多孔结构，导致形成在修饰层12表面的钛锆合金膜也变为多孔连续结构，且钛锆合金膜的孔径分布比修饰层12表面的微孔孔径稍小。

参见图4，本实施例中，雾化芯20还包括两个电极22。两个电极22分别电连接于电子雾化装置300中的电源组件200，用于为雾化芯20的发热层21供电，使得发热层21在通电状态下发热，进而加热雾化陶瓷基体11中吸收的气溶胶生成基质生成气溶胶。具体的，如图4及图5所示，两个电极22均设置于发热层21远离陶瓷基体11一侧的表面上，且两个电极22之间间隔设置，便于电源组件200与电极22之间进行电连接，为雾化芯20供电。

区别于现有技术的情况，本申请公开了一种陶瓷、雾化芯及雾化器。该陶瓷包括陶瓷基体和修饰层，修饰层设于陶瓷基体的表面，修饰层包括铋类氧化物和其他组分。通过在陶瓷基体的表面设置修饰层，并优化修饰层的配方，在修饰层中添加铋类氧化物，由铋类氧化物取代了现有技术中含铅的氧化物，含铋类氧化物的修饰层具有出色的性能，可以降低修饰层的熔融温度，扩大烧成范围，降低修饰层的热膨胀系数，提高抵抗热冲击的能力以及抗拉伸变形能力，提升了雾化芯的性能，进而提升了电子雾化装置的性能。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。