[发明专利]一种发热元件及其制备方法

说明书

本发明属于新型烟草技术领域，具体涉及一种发热元件及其制备方法。该发热元件包括发热体和设置在所述发热体内部的绝缘填充物；其中，所述发热体由金属硅化物及非导电陶瓷制成，所述金属硅化物与非导电陶瓷的质量之比为:0.1:1~5:1。本发明解决了发热组件在生产过程中发热性能波动差异大的问题，大幅提高成品率；同时通过本发明的方法制备的发热元件具有较优的弯曲强度和断裂韧性，从而提高发热元件的使用寿命。

技术领域

本发明属于新型烟草技术领域，具体涉及一种发热元件及其制备方法。

背景技术

低温烟草是利用各类热源加热特制烟草以产生烟草风味气体，与传统卷烟相比，产生烟气的温度较低，通常在350℃以下，因此能大幅降低烟草在燃烧过程中所产生的有害物质，极大地降低了对人体可能产生的危害。

目前，低温烟草器具中一般以MCH陶瓷发热体电加热方式为主。MCH陶瓷发热体是将钨锰等合金粉末与有机溶剂一起调制成金属浆料，再通过丝网印刷机将金属浆料被印刷在作为绝缘介质的氧化铝陶瓷生坯上，随后在还原气氛下高温共烧成多层复合材料。

然而，申请人研究发现，MCH陶瓷发热体存在着以下问题：1）金属浆料的配比配方、调制速度、存放时间、印刷环境、印刷条件和烧制环境因素均会影响金属陶瓷发热体的电阻和TCR(电阻温度系数)电学指标，从而使得产品性能容易波动；2）发热体强韧性不足，容易被破坏，实际寿命较低；3）发热是通过金属的焦耳热传递给氧化物陶瓷后再传导给烟草，热传导过程不直接，影响加热效率；4）电路在氧化铝基体上并非均匀覆盖，使用过程中均匀性欠佳；5）制造工序复杂，不易控制，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种生产工艺简单，产品性能可控，发热均匀的用于低温烟草制品的发热元件及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种发热元件，包括发热体和设置在所述发热体内部的绝缘填充物；

其中，所述发热体由金属硅化物及非导电陶瓷制成，所述金属硅化物与非导电陶瓷的质量之比为:0.1:1~5:1。

优选的，所述金属硅化物由Si与金属元素组成，所述Si与金属元素的原子比为3:1~0.5:1。

优选的，所述金属元素为Fe、Mo、W、V、Cr和Ta中的一种或多种。

优选的，所述非导电性陶瓷为氧化铝、氮化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅中的一种或多种。

优选的，所述绝缘填充物为高温结构胶。

优选的，所述发热体结构中带有凹槽；所述绝缘填充物填充在所述凹槽中。

优选的，所述凹槽的槽长与发热体的长度比为1:1.1~1:2；槽宽与发热体宽度比为1:2~1:10；槽深为发热体的厚度。

优选的，所述发热体的形状为片状、圆棒状、棱柱状中的至少一种。

优选的，所述发热元件还包括用于与电源连接的导电引线和与所述导电引线焊接的纯镍片。

本发明还提供一种发热元件的制备方法，包括以下步骤：

S1: 将Si粉和金属粉末混合球磨得到金属硅化物；

S2: 将S1所述金属硅化物与非导电陶瓷粉末混合球磨后压制成型，并在高温下进行烧结制得发热体；

S3: 将S2所制备的发热体的底脚、导电引线和纯镍片依次装夹后进行钎焊；

S4: 将绝缘填充物填充在步骤S3焊接后的发热体式样中制得所述发热元件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：