一种高发热效率电子烟雾化芯及其制备方法与流程

本申请涉及雾化器领域，尤其涉及一种高发热效率电子烟雾化芯及其制备方法。

背景技术：

1、电子烟通过雾化手段，将雾化介质变成蒸汽、供用户吸食。雾化芯是电子烟的核心部件，对电子烟的雾化口感、烟雾量等性能起到至关重要的作用。目前市面上流行的电子烟雾化芯多以多孔陶瓷作为基体，然而陶瓷特有的多孔结构会产生两个方面的问题，一是孔隙不一致导致不同批次的雾化芯雾化效果相差较大，使得最终的电子烟产品一致性差；另一方面则是由于孔隙率难以控制，在陶瓷基体内部会存在较大的通孔，导致雾化芯出现漏油的情况，严重影响电子烟产品的品质和客户体验。

2、为了解决以上问题，中国专利申请cn117223919a公开了一种雾化芯、雾化芯的制备方法及电子烟，该篇采用玻璃作为雾化芯基体，在打孔玻璃基体上采用磁控溅射的方式制备三层涂层结构，并采用铜金属层作为发热层。由于铜金属发热层导电导热性能优良，延展性好，该雾化芯可正常雾化且抗热震性能好。此外，该篇还通过三层结构的具体成分和厚度设置一定程度上提高了层间结合强度和电子烟雾化芯的发热效率，但采用该方法制备的电子烟雾化芯仍然存在在额定小功率下发热效率不够高、高温下抗氧化性能不足的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种高发热效率电子烟雾化芯，通过设置特定种类发热涂层并在发热涂层中引入硅、铝元素，从而解决相关技术中雾化芯发热效率不高、烟雾量较小、使用寿命不足的问题。最终制备的雾化芯具有在额定小功率下较高的发热效率，烟雾量较大，同时还具有较长的服役寿命，从而具有较好的应用前景。

2、第一方面，提供了一种高发热效率电子烟雾化芯，包括玻璃基板和发热结构，所述发热结构为发热涂层；所述发热涂层为涂覆在玻璃基板表面的nicusial层；所述玻璃基板和发热涂层之间还设有过渡层，过渡层为cr层或者ni层；所述发热涂层远离玻璃基板的表面上还设有保护层。

3、具体的，所述发热涂层中si的含量为3～8wt％，al的含量为2～5wt％。

4、具体的，所述nicusial层中ni与cu的质量比为1:1～1:4。

5、具体的，所述过渡层的厚度不大于1μm，所述发热涂层的电阻为0.9～1.2ω。

6、具体的，所述玻璃基板为打孔的玻璃基板。

7、具体的，所述玻璃基板为高硼硅玻璃基板。

8、具体的，所述保护层的厚度不大于1μm。

9、具体的，所述保护层为氧化铝、氧化硅、氮化铝和氮化硅中的一种。

10、第二方面，提供了上述的高发热效率电子烟雾化芯的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤1、在玻璃基板表面先沉积一层cr层，得到过渡层；

12、步骤2、在发热涂层表面沉积一层nicusial，得到发热涂层；

13、步骤3、在发热涂层表面沉积一层保护层，得到所述高发热效率电子烟雾化芯。

14、具体的，步骤1和步骤2中所述沉积通过磁控溅射设备实现。

15、具体的，步骤1和步骤2中所述沉积的温度为200～350℃，所述沉积均在真空条件下进行。

16、具体的，步骤3中所述保护层通过原子层沉积或磁控溅射的方法沉积，优选原子层沉积的方法；保护层使用原子层沉积得到的保护层更致密，效果更好。

17、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

18、1.本发明雾化芯包括特定的nicusial发热涂层，并控制该层中各成分在适宜比例，形成的nicusial发热涂层具有低电阻率和高电热转换系数，使得制备的雾化芯具有极好的发热效果，可以在12w以内的较小额定功率下在3秒以内从室温快速升温至600℃，实现大且饱满的烟雾量；

19、2.本发明雾化芯发热涂层中由于引入的si元素具有细化晶粒的作用，从而使得制备的nicusial涂层趋向于形成微晶甚至纳米晶，增强了涂层的延展性，提高了雾化芯的使用寿命；此外，由于微晶甚至纳米晶的形成，使得发热涂层与过渡层和保护层具有更强的结合，进一步提高了雾化芯的使用寿命；

20、3.本发明雾化芯发热涂层中引入al元素，为表面沉积保护层提供了良好的锚定点，提高了发热涂层与保护层的结合强度，使得保护层不易从发热涂层剥离，进一步提高了雾化芯的使用寿命；

21、4.本发明雾化芯在发热涂层表面沉积致密且具有抗氧化作用的保护层，既可以保护nicusial涂层不被高温氧化，同时一定程度隔绝了烟油对nicusial涂层的破坏，使得雾化芯在保持优秀雾化性能的同时还具有较长的服役寿命。

技术特征：

1.一种高发热效率电子烟雾化芯，包括玻璃基板和发热结构，其特征在于，所述发热结构为发热涂层；所述发热涂层为涂覆在玻璃基板表面的nicusial层；所述玻璃基板和发热涂层之间还设有过渡层，过渡层为cr层或者ni层；所述发热涂层远离玻璃基板的表面上还设有保护层。

2.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，发热涂层中si的含量为3～8wt％。

3.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，发热涂层中al的含量为2～5wt％。

4.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，所述nicusial层中ni与cu的质量比为1：1～1:4。

5.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，所述过渡层的厚度不大于1μm。

6.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，所述发热涂层的电阻为0.9～1.2ω。

7.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，所述保护层的厚度不大于1μm。

8.根据权利要求6所述的高发热效率电子烟雾化芯，其特征在于，所述保护层为氧化铝、氧化硅、氮化铝和氮化硅中的一种。

9.根据权利要求1所述的高发热效率电子烟雾化芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的高发热效率电子烟雾化芯的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2中所述沉积通过磁控溅射设备实现。

技术总结本申请涉及雾化器领域，尤其涉及一种高发热效率电子烟雾化芯及其制备方法。本发明雾化芯发热结构为NiCuSiAl发热涂层，并控制该层中各成分在适宜比例，形成的NiCuSiAl发热涂层具有低电阻率和高电热转换系数，使得制备的雾化芯具有极好的发热效果，可以在12W以内的较小额定功率下在3秒以内从室温快速升温至600℃，实现大且饱满的烟雾量。此外，本发明雾化芯通过过渡层和保护层设置，配合该发热涂层可以较好防止发热涂层氧化和易剥离，使得雾化芯的使用寿命较长。技术研发人员：卢求元,王子雄,居浩,李博,徐沛歆,邱明明,彭思杰受保护的技术使用者：武汉中科先进材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29