一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法，包括电磁加热材料基体以及涂覆在所述电磁加热材料基体表面的抗氧化陶瓷涂层，所述电磁加热材料基体为铁磁性材料，所述铁磁性材料为铁磁性合金基体与顺磁性材料组成的固溶体。其制备方法如下：S1、清洗；S2、球磨；S3、掺胶；S4、造粒；S5、模压成形；S6、脱脂；S7、烧结；S8、涂层；S9、研磨抛光。本发明专利技术通过将顺磁性材料与铁磁性合金基体固溶作为加热材料，可以实现对低温卷烟的高效加热，缩短雾化时间，优化抗氧化性能，提升使用感受，而且加热材料的居里温度可以根据产品需求进行有效调整，有利于提高加热温度的可控性，同时该材料也具有较低的生产成本及简易的生产工艺。工艺。工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及卷烟用电磁加热材料
，具体涉及一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，市场上低温卷烟的发热方式主要有电阻加热、电磁感应加热等。电阻加热的发热体主要有PTC加热片与MCH陶瓷等。其中以MCH陶瓷更为常见，也称金属化陶瓷，其原理主要是将金属发热浆料按照一定的电路印制在陶瓷坯料上，通过后续的烧成工艺实现冶金结合，再进行釉料封装后连接电极，通电后产生焦耳热。由于烟丝受热主要是通过热传导的方式，因此很大程度上取决于发热体的形状、位置以及接触条件等，发热效率较低且均匀性差。
[0003]电磁感应加热是将合金材料置于感应线圈中，当线圈中存在一定频率的交流电时，由于磁滞损耗和涡流引起的焦耳热效应，合金中会产生大量的热量。目前电磁感应在低温烟草产品中已经有了一定的应用，其加热材料多为常见的铁合金。但是其发热体向周围烟草的传热形式主要为热传导，其传热效率极大程度地受到烟草分布及接触形式的限制，往往使得产品出现加热不均匀、不充分的现象，存在着加热效率低、温度控制较差以及抗氧化差等缺点，严重影响消费者的使用感受，阻碍低温卷烟的市场化应用。
[0004]中国专利【CN202010194214.2】公开了一种柔性发热元件，其顺序包括基层(A)，发热层(B)和保护层(C)。该专利技术还公开了所述柔性发热元件及用于加热不燃烧卷烟的用途。该专利技术的柔性发热元件制备方法简单，用于加热不燃烧卷烟可避免其与烟草的直接接触，通过保护层可以增加其使用寿命。然而该专利技术只是提高发热元件的使用寿命和升温速率，其发热元件的发热均匀性仍较低，而且发热元件的温度提升较快，无法对其进行有效控制。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法，通过将顺磁性材料与铁磁性合金基体固溶作为加热材料，可以实现对低温卷烟高效加热的目的，同时还能缩短雾化时间，优化抗氧化性能，提升消费者的使用感受，而且加热材料的居里温度可以根据产品的需求进行有效调整，有利于提高加热温度的可控性。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料，包括电磁加热材料基体以及涂覆在所述电磁加热材料基体表面的抗氧化陶瓷涂层，所述电磁加热材料基体为铁磁性材料，所述铁磁性材料为铁磁性合金基体与顺磁性材料组成的固溶体。
[0007]进一步的，所述铁磁性合金基体与顺磁性材料的质量比为（75
‑
100）：（0
‑
25）。
[0008]进一步的，所述铁磁性合金基体包括铁基、镍基、钴基中的至少一种，所述顺磁性材料包括Mo、Ti、V、Ta顺磁性材料中的至少一种。
[0009]进一步的，所述抗氧化陶瓷涂层包括氧化铝陶瓷涂层、氧化锆陶瓷涂层、氧化镍陶
瓷涂层中的至少一种，所述抗氧化陶瓷涂层的厚度为1
‑
50μm。
[0010]另一方面，本专利技术提供了一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料的制备方法，包括如下步骤：S1、清洗，将铁磁性合金基体粉末和顺磁性材料粉末进行酸洗和超声波清洗；S2、球磨，将上述步骤S1清洗后的粉末放入球磨罐中进行球磨；S3、掺胶，将上述步骤S2球磨后的混合粉末与成型剂进行混合并均匀化处理；S4、造粒，将上述步骤S3掺胶后得到的混合物在造粒机中进行混合造粒，过筛；S5、模压成形，将上述步骤S4造粒得到的粉料进行模压成型；S6、脱脂，将上述步骤S5模压得到的成型坯在真空炉中进行真空脱脂；S7、烧结，将上述步骤S6脱脂得到的坯料在真空下进行烧结；S8、涂层，将氧化物粉末采用热喷涂、气相沉积、超音速冷喷涂中的任意一种方式涂覆在上述步骤S7得到的烧结体表面；S9、研磨抛光，将上述步骤S8涂层后的样品在研磨机上研磨抛光得到电磁加热材料。
[0011]进一步的，所述步骤S2中，球磨采用的球料比为10:1
‑
30:1，转速为200
‑
500rpm，球磨介质为高纯Ar，球磨时间为24
‑
96h。
[0012]进一步的，所述步骤S3中成型剂为聚乙烯醇溶液，其浓度为1%
‑
10%，所述聚乙烯醇与所述混合粉末的质量比为（0.03
‑
0.08）：1。
[0013]进一步的，所述步骤S5中模压成型的压力为200
‑
400MPa，保压时间为30
‑
120s。
[0014]进一步的，所述步骤S6中真空炉的真空度为0.30
‑
1.00Pa，脱脂温度150
‑
600℃，保温时间6
‑
30h。
[0015]进一步的，所述步骤S7中烧结的真空度为0.3
×
10
‑1‑1×
10
‑1Pa，烧结温度为1250
‑
1400℃，保温时间为15
‑
60min。
[0016]居里温度又叫磁性转变点，是指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。温度低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。温度高于居里点温度时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。而加热材料的居里温度由物质的化学成分和晶体结构决定。
[0017]将顺磁性材料与铁磁性合金基体固溶，根据铁磁性理论，顺磁性的物质固溶进去之后，外层电子部分转移到铁磁性元素里面，自旋反向填充，减弱磁交换作用。另一方面，顺磁的物质固溶进去之后使得铁磁性物质的晶格增大，磁性元素间的距离增加了，这样也会减弱磁交换作用，从而改变铁磁性物质的磁导率和居里温度。因此，顺磁性材料向铁磁性合金基体中的固溶能够实现微观组织的改变，实现磁导率和居里温度点的可调性。
[0018]在感应线圈所产生的磁场中，铁磁性基体材料产生热量加热烟草，较高的磁导率能够有效提升加热效率，缩短雾化时间，同时可控的居里温度有利于实现加热温度的精准控制。
[0019]本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术提供的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法，通过将顺磁性材料与铁磁性合金基体固溶作为加热材料，可以实现对低温卷烟高效加热的目
的，同时还能缩短雾化时间，优化抗氧化性能，提升消费者的使用感受，而且加热材料的居里温度可以根据产品需求进行有效调整，有利于提高加热温度的可控性。
[0020]2.本专利技术提供的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法，该电磁加热材料具有可调控的磁导率，适用范围广，电磁加热材料在0℃时饱和磁感应强度不低于0.2T，居里温度为100
‑
1000℃。
[0021]3.本专利技术提供的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料及其制备方法，由于电磁加热基体多为金属材料，其抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料，其特征在于，包括电磁加热材料基体以及涂覆在所述电磁加热材料基体表面的抗氧化陶瓷涂层，所述电磁加热材料基体为铁磁性材料，所述铁磁性材料为铁磁性合金基体与顺磁性材料组成的固溶体。2.根据权利要求1所述的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料，其特征在于，所述铁磁性合金基体与顺磁性材料的质量比为（75
‑
100）：（0
‑
25）。3.根据权利要求1所述的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料，其特征在于，所述铁磁性合金基体包括铁基、镍基、钴基中的至少一种，所述顺磁性材料包括Mo、Ti、V、Ta顺磁性材料中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料，其特征在于，所述抗氧化陶瓷涂层包括氧化铝陶瓷涂层、氧化锆陶瓷涂层、氧化镍陶瓷涂层中的至少一种，所述抗氧化陶瓷涂层的厚度为1
‑
50μm。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的一种低温卷烟用居里温度可控电磁加热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、清洗，将铁磁性合金基体粉末和顺磁性材料粉末进行酸洗和超声波清洗；S2、球磨，将上述步骤S1清洗后的粉末放入球磨罐中进行球磨；S3、掺胶，将上述步骤S2球磨后的混合粉末与成型剂进行混合并均匀化处理；S4、造粒，将上述步骤S3掺胶后得到的混合物在造粒机中进行混合造粒，过筛；S5、模压成形，将上述步骤S4造粒得到的粉料进行模压成型；S6、脱脂，将上述步骤S5模压得到的成型坯在真空炉中进行真空脱脂；S7、烧结，将上述步骤S6脱脂得到的坯料在真空下进行烧结；S8、涂层，将氧化物粉末采用热喷涂、气相沉积、超音速冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华臣，黄婷，谭健，吴聪，唐良颖，
申请(专利权)人：湖北中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：