多孔陶瓷及其制造方法技术

一种多孔陶瓷，包括疏松层与致密层，所述疏松层表面为渗液面，所述致密层表面为雾化面，所述疏松层内形成有若干在垂直方向上延伸的指状孔，所述指状孔的孔径在靠近所述渗液面一侧变小，所述指状孔向下不贯穿所述致密层，所述疏松层与致密层内部还形成有若干毛细孔，所述毛细孔的孔径小于所述指状孔的孔径，所述毛细孔相互连通且连通若干所述指状孔，所述疏松层的厚度大于所述致密层的厚度，雾化液自所述渗液面渗入所述多孔陶瓷内。本申请还包括多孔陶瓷的制造方法。孔陶瓷的制造方法。孔陶瓷的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
多孔陶瓷及其制造方法


[0001]本申请涉及材料及电子雾化领域，尤指一种多孔陶瓷及其制造方法。

技术介绍

[0002]现有雾化器具被广泛应用于烟具、医用雾化等领域，而对于雾化型产品的关键在于雾化芯的使用，现有雾化芯一般包括棉芯及陶瓷芯，棉芯采用有机棉制成，具有品吸还原度高的优点，但是容易烧糊等缺点；而陶瓷芯具有易于组装、性能稳定等优点，陶瓷芯的使用更为广泛。棉芯与陶瓷芯的使用均存在容易漏油的问题，陶瓷芯内的毛细孔孔径较大时，烟油渗透效率高，但是容易漏油，如果孔径较小时，又会造成烟油渗透困难，造成干烧的问题。中华人民共和国第201910740263.9号专利申请揭示了一种解决上述技术问题的陶瓷芯，其采用流延工艺制造，具体地，采用三种不同的陶瓷浆料，分别分层流延成型获得生胚后进行烧结成型，由此获得三种孔径大小不同的层状结构，使渗液面的孔径较大适合雾化液快速下渗，而使雾化面的孔径较小以阻止大分子通过，达到阻液的效果，防止雾化液泄露。同时，上述技术方案一般采用造孔剂烧结去除的方法来成型孔结构，该方法制造的孔结构存在死孔率较高(死孔指内部孔不连通，不导液)的问题。
[0003]但是上述制造方式复杂，需要叠加多次流延工艺，或者增加浆料涂覆工艺，过程不可控因素增加，导致良率及成本大幅度增加。

技术实现思路

[0004]鉴于此，有必要提供一种导液率高、导液速度快的多孔陶瓷且制造简单可控的多孔陶瓷制造方法。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供了一种多孔陶瓷，包括疏松层与致密层，所述疏松层表面为渗液面，所述致密层表面为雾化面，所述疏松层内形成有若干在垂直方向上延伸的指状孔，所述指状孔的孔径在靠近所述渗液面一侧变小，所述指状孔向下不贯穿所述致密层，所述疏松层与致密层内部还形成有若干毛细孔，所述毛细孔的孔径小于所述指状孔的孔径，所述毛细孔相互连通且连通若干所述指状孔，所述疏松层的厚度大于所述致密层的厚度，雾化液自所述渗液面渗入所述多孔陶瓷内。
[0006]优选地，所述疏松层还包括指状孔层及微孔层，所述指状孔层位于所述致密层与所述微孔层之间，所述微孔层内形成有若干微孔，所述微孔向上贯穿所述渗液面并连通所述指状孔。
[0007]优选地，若干所述微孔之间通过所述毛细孔连通。
[0008]优选地，所述致密层内还形成有除毛细孔外的孔结构，所述致密层内的孔结构的孔径介于10
‑
35um之间，所述指状孔的孔径介于80
‑
300um之间，所述微孔层内的微孔的孔径介于30
‑
80um之间，所述毛细孔的孔径介于5
‑
35um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率介于50％
‑
68％之间，且所述疏松层的孔隙率大于所述致密层的孔隙率。
[0009]优选地，所述指状孔的孔径介于80
‑
200um之间，所述毛细孔的孔径介于 5
‑
30um之
间，所述多孔陶瓷的孔隙率为50％。
[0010]优选地，所述指状孔的孔径介于100
‑
300um之间，所述毛细孔的孔径介于 5
‑
30um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率为53％。
[0011]优选地，所述指状孔的孔径介于50
‑
150um之间，所述毛细孔的孔径介于 10
‑
35um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率为58.5％。
[0012]优选地，所述多孔陶瓷的厚度为1
‑
3mm，所述致密层的厚度介于0.02
‑
0.3um 之间，所述致密层的厚度与所述多孔陶瓷的厚度无关联。
[0013]优选地，所述多孔陶瓷的厚度为2mm。
[0014]优选地，所述多孔陶瓷的厚度为3mm。
[0015]为解决上述技术问题，本申请还提供了一种多孔陶瓷的制造方法，包括如下步骤：
[0016]S10、制备浆料:54
‑
62wt％的陶瓷粉体与造孔剂的混合料、1
‑
2wt％的分散剂、 32
‑
39wt％的有机溶剂混合球磨5小时后，再加入4
‑
5.5wt％的粘结剂混合均匀得到浆料；
[0017]S20、流延成型：将所述浆料流延成型于所述一承载板上；
[0018]S30、相转化：将承载板及其上流延成型的浆料一起入水，所述浆料入水后瞬间固化并在浆料与水接触的表面形成所述致密层；所述承载板及其上的浆料在水中浸泡不低于12小时，期间，所述有机溶剂被水置换出来以形成若干缝隙并获得生坯；
[0019]S40、烧结成型：将固化后的生坯放入烧结炉中，先缓慢升温至800℃并保温2小时，随后将炉内温度再升温至1300
‑
1550℃并保温4小时后烧结得到所述多孔陶瓷，此过程中所述缝隙会收缩形成毛细孔结构。
[0020]优选地，所述有机溶剂为纯NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)或含有少量非溶剂水 (1
‑
10vt％)的NMP；所述分散剂为PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、DSP(磷酸氢二钠)、TEOA(三乙醇胺)中一种或几种；所述造孔剂包括淀粉、石墨、木屑、蔗糖中的一种或几种；所述粘结剂为PESF(聚苯醚砜)、PES(聚醚砜)、PVB (聚乙烯醇缩丁醛)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中的一种或几种；所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化硅、氧化钛、高岭土、碳酸钙、碳化硅、滑石、长石、堇青石、硅藻土中的一种或几种。
[0021]优选地，所述造孔剂与陶瓷粉体的混合料中的造孔剂与陶瓷粉体的体积比重为0.3
‑
0.45。
[0022]优选地，所述陶瓷浆料包括58.5wt％的陶瓷粉体与造孔剂的混合料、1.5wt％分散剂聚乙烯吡咯烷酮、35wt％的有机溶剂N
‑
甲基
‑
吡咯烷酮、5wt％粘结剂聚醚砜。
[0023]优选地，所述陶瓷粉体与造孔剂按体积比1：0.3混合得到陶瓷粉体与造孔剂的混合料，所述陶瓷粉体包括：75wt％氧化铝细粉、10wt％氧化硅细粉、10wt％高岭土细粉、5wt％氧化钛细粉。
[0024]优选地，所述陶瓷浆料包括58.5wt％的陶瓷粉体与造孔剂的混合料、1.5wt％分散剂聚乙烯吡咯烷酮、35wt％的有机溶剂N
‑
甲基
‑
吡咯烷酮、5wt％粘结剂聚醚砜；所述陶瓷粉体与造孔剂按体积比1：0.35混合得到陶瓷粉体与造孔剂的混合料，所述陶瓷粉体包括：85wt％氧化铝细粉、10wt％氧化硅细粉、5wt％氧化钛细粉。
[0025]优选地，所述陶瓷浆料包括62wt％的陶瓷粉体与造孔剂的混合料、1.5wt％分散剂聚乙烯吡咯烷酮、32wt％的有机溶剂N
‑
甲基
‑
吡咯烷酮、4.5wt％粘结剂聚醚砜；所述陶瓷粉体与造孔剂按体积比1：0.3混合得到陶瓷粉体与造孔剂的混合料，所述陶瓷粉体包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔陶瓷，其特征在于，包括疏松层与致密层，所述疏松层表面为渗液面，所述致密层表面为雾化面，所述疏松层内形成有若干在垂直方向上延伸的指状孔，所述指状孔的孔径在靠近所述渗液面一侧变小，所述指状孔向下不贯穿所述致密层，所述疏松层与致密层内部还形成有若干毛细孔，所述毛细孔的孔径小于所述指状孔的孔径，所述毛细孔相互连通且连通若干所述指状孔，所述疏松层的厚度大于所述致密层的厚度，雾化液自所述渗液面渗入所述多孔陶瓷内。2.如权利要求1所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述疏松层还包括指状孔层及微孔层，所述指状孔层位于所述致密层与所述微孔层之间，所述微孔层内形成有若干微孔，所述微孔向上贯穿所述渗液面并连通所述指状孔。3.如权利要求2所述的多孔陶瓷，其特征在于，若干所述微孔之间通过所述毛细孔连通。4.如权利要求2或3所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述致密层内还形成有除毛细孔外的孔结构，所述致密层内的孔结构的孔径介于10
‑
35um之间，所述指状孔的孔径介于80
‑
300um之间，所述微孔层内的微孔的孔径介于30
‑
80um之间，所述毛细孔的孔径介于5
‑
35um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率介于50％
‑
68％之间，且所述疏松层的孔隙率大于所述致密层的孔隙率。5.如权利要求4所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述指状孔的孔径介于80
‑
200um之间，所述毛细孔的孔径介于5
‑
30um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率为50％。6.如权利要求4所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述指状孔的孔径介于100
‑
300um之间，所述毛细孔的孔径介于5
‑
30um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率为53％。7.如权利要求4所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述指状孔的孔径介于50
‑
150um之间，所述毛细孔的孔径介于10
‑
35um之间，所述多孔陶瓷的孔隙率为58.5％。8.如权利要求4所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷的厚度为1
‑
3mm，所述致密层的厚度介于0.02
‑
0.3um之间，所述致密层的厚度与所述多孔陶瓷的厚度无关联。9.如权利要求8所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷的厚度为2mm。10.如权利要求8所述的多孔陶瓷，其特征在于，所述多孔陶瓷的厚度为3mm。11.一种多孔陶瓷的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、制备浆料:54
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62wt％的陶瓷粉体与造孔剂的混合料、1
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2wt％的分散剂、32
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39wt％的有机溶剂混合球磨5小时后，再加入4
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5.5wt％的粘结剂混合均匀得到浆料；S20、流延成型：将所述浆料流延成型于所述一承载板上；S30、相转化：将承载板及其上流延成型的浆料一起入水，所述浆料入水后瞬间固化并在浆料与水接触的表面形成所述致密层；所述承载板及其上的浆料在水中浸泡不低于12小时，期间，所述有机溶剂被水置换出来以形成若干缝隙并获得生坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹海林，陈小硕，
申请(专利权)人：安徽晶梦新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：