CN115767803A

CN115767803A - 加热体、雾化装置以及加热体的制备方法

Info

Publication number: CN115767803A
Application number: CN202211458707.8A
Authority: CN
Inventors: 齐会龙; 李俊辉; 聂革; 丁磊
Original assignee: Shenzhen Woody Vapes Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Woody Vapes Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明提供了一种加热体、雾化装置以及加热体的制备方法，涉及气溶胶生成装置技术领域，加热体包括基材和合金镀层，合金镀层全面包覆于基材，合金镀层所包含的材料至少包括镍、铬、铁和钼。上述加热体可用于雾化装置，对雾化装置内的气溶胶基质加热雾化而形成气溶胶。加热体包括基材和合金镀层，合金镀层包覆于基材，合金镀层至少包括金属镍、铬、铁和钼，这些金属材料所制成的合金镀层具有低电阻率的优点，合金镀层在通电工作时，产生的热量较低，能够对气溶胶基质低温加热，加热体不易造成糊芯。

Description

加热体、雾化装置以及加热体的制备方法

技术领域

本发明涉及气溶胶生成装置技术领域，尤其涉及一种加热体、雾化装置以及加热体的制备方法。

背景技术

雾化装置在生活中使用广泛，主要用于将气溶胶基质加热雾化成气溶胶，以供用户吸食，满足用户的刺激感。雾化装置包括的加热件用于对气溶胶基质加热，为了降低制造成本，通常使用成本较低的电热合金材料代替传统的高纯度金属铂来制造加热件。然而，电热合金材料的电阻率高，在工作过程中产生大量的热量，无法对气溶胶基质低温加热，加热件易造成糊芯。

发明内容

基于此，有必要针对雾化装置的加热件使用电热合金材料导致电阻率高，无法对气溶胶基质低温加热，加热件易造成糊芯的问题，提供一种加热体、雾化装置以及加热体的制备方法。

本发明提供了一种加热体，包括基材和合金镀层，所述合金镀层全面包覆于所述基材，所述合金镀层由金属镍、铬、铁、钼和附加材料制成，其中，所述附加材料为Si、Al、C、O、Ti、Mn中的任意一种，按质量份数计，所述金属镍的份数为5-12份，所述铬的份数为15-22份，所述铁的份数为65-72份，所述钼的份数为2-4份，所述附加材料的份数为1-3份。

上述加热体可用于雾化装置，对雾化装置内的气溶胶基质加热雾化而形成气溶胶。加热体包括基材和合金镀层，合金镀层包覆于基材，合金镀层至少包括金属镍、铬、铁和钼，这些金属材料所制成的合金镀层具有低电阻率的优点，合金镀层在通电工作时，产生的热量较低，能够对气溶胶基质低温加热，加热体不易造成糊芯。

在其中一个实施例中，所述基材为陶瓷板或玻璃板。

在其中一个实施例中，所述加热体还包括中间过渡层，所述中间过渡层沿其厚度方向包括内表面和外表面，所述内表面贴附于所述基材的表面，所述合金镀层贴附于所述外表面。

在其中一个实施例中，所述中间过渡层所包含的材料至少包括钛和/或镍。

本发明还提供了一种加热体的制备方法，用于制备上述的加热体，所述制备方法包括如下步骤：

称量：先按重量比例取镍、铬、铁、钼和附加材料置于第一容器内混合，得到混合料，再取适量的钛置入第二容器内，得到钛料；

熔炼：将混合料和钛料均放入真空室，对真空室通入氩气进行洗气；进一步调低真空室的真空度，向真空室再次通入氩气；对真空室高压放电，驱使氩气作用于第二容器内的钛料，去除真空室内的氧气；

再次对真空室高压放电，驱使氩气作用于第一容器内的混合料，混合料熔融混合，冷却形成合金锭块；翻转合金锭块，再次对真空室高压放电，熔融合金锭块，循环至少三次；

切割：将合金锭块切割成目标形状的合金靶材；

PVD溅射：将合金靶材安装在磁控溅射设备的阴极靶上，在真空室固定一具有中间过渡层的基材，合金靶材和磁控溅射设备均位于真空室，向真空室充入氩气，对真空室高压放电，驱使氩气作用于合金靶材，驱使合金靶材形成气体附着在基材的中间过渡层上。

在其中一个实施例中，所述合金靶材与所述基材之间的距离为6-7cm，在PVD溅射步骤中，对真空室高压放电的时间为20-60分钟。

在其中一个实施例中，所述混合料按照重量比例镍：铬：铁：钼：附加材料＝x：y：z：r：s进行备料，所述x、y、z、r、s的数值范围分别为5≤x≤12、15≤y≤22、65≤z≤72、1≤r≤3、s＝100-x-y-z-r。

在其中一个实施例中，在切割步骤中，将合金锭块切割之前，将合金锭块进行热处理，加热温度为1080℃，加热时间为2小时。

本发明还提供了一种雾化装置，包括气溶胶基质以及上述的加热体，所述加热体能够对所述气溶胶基质加热，以使所述气溶胶基质雾化形成气溶胶。

在其中一个实施例中，所述雾化装置还包括电池和电路板，所述电路板连接所述电池及所述加热体，所述电池能够为所述电路板供电，以使所述电路板控制所述加热体发热，将所述气溶胶基质雾化形成气溶胶。

附图说明

图1为本发明雾化装置的结构示意图；

图2为本发明加热体的一实施例的结构示意图；

图3为本发明加热体的另一实施例的结构示意图；

图4为本发明加热体制备方法的流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、加热体；101、储油腔；102、供电组件；

1、基材；2、中间过渡层；3、合金镀层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施例，本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明提供了一种雾化装置，该雾化装置能够存储气溶胶基质，并将存储的气溶胶基质加热雾化，以形成气溶胶供用户吸食。

雾化装置内设有用于存储气溶胶基质的储油腔101，雾化装置包括加热体100和供电组件102，供电组件102与加热体100电性连接，加热体100位于储油腔101，与储油腔101的气溶胶基质接触。供电组件102包括电路板和电池，电路板电性连接电池及加热体100，电池能够对电路板供电，以使电路板能够控制加热体100发热，对与之接触的气溶胶基质加热，将气溶胶基质雾化成气溶胶。需要说明的是，加热体100的电阻率较低，能够对气溶胶基质低温加热，在加热过程中，加热体不易造成糊芯。

参考图1和图2，加热体100包括基材1、中间过渡层2和合金镀层3，中间过渡层2沿其厚度方向包括内表面和外表面，内表面贴附于基材1的表面，合金镀,3贴附于外表面。可以理解为，合金镀层3位于最外层，暴露于空气中，基材1位于最内层。合金镀层3用于与气溶胶基质接触，并对气溶胶基质加热，使气溶胶基质雾化成气溶胶。合金镀层3的电阻率较低，能够对气溶胶基质低温加热，在加热过程中，加热体100不易造成糊芯。

当供电组件对加热体100供电时，合金镀层3能够低温发热，以对气溶胶基质低温加热，在能够将气溶胶基质雾化成气溶胶的同时，加热体100不易糊芯。

基材1可以采用许多种材料制造，例如陶瓷或玻璃等。另外，基材1可以制造成各种形状，例如板状的陶瓷板或玻璃板，或者制造成球状，在此不作限定。

中间过渡层2所包含的材料不限，例如可以包含钛、镍中的至少一种，或者还可以包含其它金属材料，在此不作限定。

合金镀层3所包含的材料至少包括镍、铬、铁和钼，镍、铬、铁和钼制成的合金成品的电阻率低，且镍、铬、铁和钼的成本也较低，既能够达到节省成本的作用，也能够制造出电阻率低的合金镀层。

在其它实施例中，合金镀层3还包括附加材料，附加材料包括硅、铝、碳、氧、钛或锰中的至少一种。

图1所示实施例的合金镀层3全面包覆于中间过渡层2，中间过渡层2全面包覆于基材1，这样的构造使得合金镀层的加热面积大，能够有效提高雾化效率，且能够避免基材1和中间过渡层2被空气氧化。

当然，在其它实施例中，基1、中间过渡层2和合金镀层3还可以呈其它方式布置，例如图2所示实施例的三明治结构，在该实施例中，中间过渡层2未完全包覆于基材1，合金镀层3也未完全包覆于中间过渡层2。在其它实施例中，还可以是中间过渡层2完全包覆于基材1，合金镀层3未完全包覆于中间过渡层2。或者，中间过渡层2未完全包覆于基材1，合金镀层3完全包覆于中间过渡层2。

本发明还提供了一种加热体的制备方法，用于制备上述的加热体100，制备方法包括如下步骤：

称量：取镍、铬、铁、钼和附加材料按照重量比例镍：铬：铁：钼：附加材料＝x：y：z：r：s进行备料，再取适量的钛。

具体地，x：y：z：r：s的数值范围分别为5≤x≤12，15≤y≤22，65≤z≤72，1≤r≤3，s＝100-x-y-z-r。

熔炼：先将上述称量完毕的镍、铬、铁、钼和附加材料置入第一容器中混合，将钛置入第二容器中，再将第一容器和第二容器均放入真空室，对真空室抽真空。通入氩气进行洗气，再抽真空，再通入氩气，以此循环多次，通常可循环3次，以确保祛除真空室内的绝大部分杂质气体，保证后续使用氩气的纯度。

将真空室的真空度调整至10Pa以下，再启动分子泵抽吸真空室，使真空室的真空度下降至0.005Pa左右，停止抽真空。继续向真空室通入氩气，直至真空室的真空度增大至0.01Mpa左右。对真空室高压放电，驱使氩气作用于第二容器内的钛，通过高温，钛与真空室内的氧气发生氧化反应，生成氧化钛，去除真空室内的氧气。

再次对真空室高压放电，驱使氩气作用于第一容器内的混合物，混合物熔融混合，停止放电后冷却形成合金锭块。翻转合金锭块，再次对真空室高压放电，继续熔融合金锭块，循环4-6次。循环熔融合金锭块的目的是为了使合金锭块内的各金属能够充分熔融。

切割：将合金锭块切割成目标形状的合金靶材。将合金锭块切割之前，可以先将合金锭块进行热处理，加热温度为1080℃左右，加热时间为2小时左右，以使合金锭块能够更顺畅快速地被切割成目标形状的合金靶材。合金靶材的形状不限，例如可以为长方体板状、球状等，在此不作限定。

PVD溅射：将合金靶材安装在磁控溅射设备的阴极靶上，在真空室固定一具有中间过渡层的基材，中间过渡层所包含的材料不限，例如可以包含钛、镍中的至少一种，或者还可以包含其它金属材料，在此不作限定。合金靶材和磁控溅射设备均位于真空室，将真空室抽真空至0.0002Pa，向真空室充入氩气，直至真空室的真空度达到0.1-0.5Pa。合金靶材与基材之间的距离为6-7cm，磁控溅射设备对真空室高压放电，功率为150-200W，驱使氩气作用于合金靶材，驱使合金靶材形成的合金气体附着在基材的中间过渡层上。持续20-60分钟后，在中间过渡层表面形成合金镀层。经过多次试验，在一较优实施例中，磁控溅射设备的功率为170W，合金靶材与基材之间的距离为6cm，磁控溅射设备的工作时间为40分钟，溅射氩气的气压为0.5Pa。

通过上述方法形成的合金镀层材质均匀，在工作过程中，对气溶胶基质的加热均匀，形成的气溶胶口感好。另外，合金镀层的电阻率低，能够对气溶胶基质低温加热，合金镀层不易糊芯。

需要说明的是，PVD工艺溅射是工业上的常用技术，也是物理气相沉积技术的另一种方式。溅射的过程是由离子轰击靶材表面，使合金靶材被轰击出来的技术。具体地，先将惰性气体，如氩气，被充入真空室内，通过使用高电压，产生辉光放电，加速氩离子到合金靶材的表面，氩离子将靶材材料从表面轰击(溅射)出来，然后在基材上沉积下来，形成的化合物薄膜即为上述的合金镀层。

现在将通过上述方法得到的加热体100与金属铂、常规的电热合金材料做试验对比。

耐氧化性测试对比：

当物体的耐氧化性越强时，该物体表面形成的氧化物越少，那么物体单位面积内的增重越小，反之，物体单位面积内的增重越大。

分别将表面积相同的加热体100、金属铂制成的加热件、传统电热合金材料制成的加热件先后置入加热炉中进行恒温氧化试验，加热温度为1000℃，加热时间为100小时。使用0.1mg精度的分析天平对氧化后的物体质量进行称量。数据得出，加热体100的增重为2.4mg/cm²，金属铂制成的加热件的增重为2.6mg/cm²，传统电热合金材料制成的加热件的增重为2.9mg/cm²。由此可见，在相同的氧化环境下，加热体的耐氧化性最好。

耐氧化性的检测除了可以通过物体的单位面积内增重来比对以外，还可以通过测量物体的电阻变化来判断。例如，分别将初始电阻均为1.0Ω的加热体、金属铂制成的加热件、传统电热合金材料制成的加热件均在工作温度为230℃的条件下工作50小时。分别测量工作之后的三种加热物体的阻值，加热体的阻值为、金属铂制成的加热件、传统电热合金材料制成的加热件的阻值分别为1.01Ω，1.04Ω，1.12Ω。由此可知，加热体的阻值变化程度最小，即耐氧化性最好。

电阻率测试对比：

有本领域的公知常识可知，金属铂和传统电热合金材料的电阻率分别为2.2*10^-7Ω·m，1.0*10^-6Ω·m。传统电热合金材料的电阻率是金属铂电阻率的5倍左右，意味着传统电热合金材料在薄膜电阻加热领域应用，需要厚度上增加20倍左右，膜层太厚，容易脱落，这在镀膜技术上难以实现。

本发明根据不同材料配比制造三种加热体，三种加热体按质量份数计材料配比分别为：(1)Ni8份，Cr22份，Fe67份，Mo3份；(2)Ni7份，Cr20份，Fe70份，Mo3份；(3)Ni11份，Cr15份，Fe72份，Mo2份。

经过测试，上述三种加热体在室温下对应的电阻率分别为9.4*10^-7Ω·m，7.1*10^-7Ω·m，5.4*10^-7Ω·m，可见，三种加热体的电阻率均低于传统电热合金材料的电阻率，所以本发明的加热体的厚度可以做的较薄，有利于降低加热体做的太厚导致容易从安装位上脱落的风险。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims

1.一种加热体，其特征在于，包括基材和合金镀层，所述合金镀层全面包覆于所述基材，所述合金镀层由金属镍、铬、铁、钼和附加材料制成，其中，所述附加材料为Si、Al、C、O、Ti、Mn中的任意一种，按质量份数计，所述金属镍的份数为5-12份，所述铬的份数为15-22份，所述铁的份数为65-72份，所述钼的份数为2-4份，所述附加材料的份数为1-3份。

2.根据权利要求1所述的加热体，其特征在于，所述基材为陶瓷板或玻璃板。

3.根据权利要求1或2所述的加热体，其特征在于，所述加热体还包括中间过渡层，所述中间过渡层沿其厚度方向包括内表面和外表面，所述内表面贴附于所述基材的表面，所述合金镀层贴附于所述外表面。

4.根据权利要求3所述的加热体，其特征在于，所述中间过渡层所包含的材料至少包括钛和/或镍。

5.一种加热体的制备方法，用于制备如权利要求1-4任一项所述的加热体，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

切割：将合金锭块切割成目标形状的合金靶材；

6.根据权利要求5所述加热体的制备方法，其特征在于，所述合金靶材与所述基材之间的距离为6-7cm，在PVD溅射步骤中，对真空室高压放电的时间为20-60分钟。

7.根据权利要求5所述加热体的制备方法，其特征在于，所述混合料按照重量比例镍：铬：铁：钼：附加材料＝x：y：z：r：s进行备料，所述x、y、z、r、s的数值范围分别为5≤x≤12、15≤y≤22、65≤z≤72、1≤r≤3、s＝100-x-y-z-r。

8.根据权利要求5所述加热体的制备方法，其特征在于，在切割步骤中，将合金锭块切割之前，将合金锭块进行热处理，加热温度为1080℃，加热时间为2小时。

9.一种雾化装置，其特征在于，包括气溶胶基质和加热体，所述加热体由权利要求5-8任一项所述加热体的制备方法制造而成，所述加热体能够对所述气溶胶基质加热，以使所述气溶胶基质雾化形成气溶胶。

10.根据权利要求9所述的雾化装置，其特征在于，所述雾化装置还包括电池和电路板，所述电路板连接所述电池及所述加热体，所述电池能够为所述电路板供电，以使所述电路板控制所述加热体发热，将所述气溶胶基质雾化形成气溶胶。