[发明专利]一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料及其在超声波电子烟中的应用在审

专利信息
申请号: 201911407255.9 申请日: 2019-12-31
公开(公告)号: CN110894161A 公开(公告)日: 2020-03-20
发明(设计)人: 龚文;吴超峰 申请(专利权)人: 桐乡清锋科技有限公司
主分类号: C04B35/495 分类号: C04B35/495;C04B41/88;A24F47/00
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地址: 314000 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 铌酸钾钠基无铅 压电 陶瓷材料 及其 超声波 电子 中的 应用
【说明书】:

发明提供一种用于超声波电子烟的铌酸钾钠基无铅陶瓷材料及超声波电子烟雾化片的制作工艺,所述铌酸钾钠基压电陶瓷材料采用锂、铋等对人体无害的元素进行微量掺杂,通过相界调控的方法提高其压电性能,所得陶瓷材料的压电常数在300pC/N以上,居里温度在440℃以上,能够满足超声波电子烟雾化片的使用要求。本发明采用铌酸钾钠基无铅压电陶瓷取代传统的含铅压电材料作为压电雾化片的核心元件,绿色健康,可有效避免压电陶瓷材料在生产、使用和废弃过程中带来的铅污染,减少对人类健康和环境造成的损害。

技术领域

本发明属于液体雾化及超声波电子烟领域,具体涉及一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料及其在超声波电子烟中的应用。

背景技术

目前市面上的电子烟都是采用镍铬加热丝缠绕在导油绳加热雾化,镍铬加热丝长期使用存在潜在重金属污染的风险,而且加热不均匀影响使用体验,镍铬加热丝高温加热电子烟油也存在健康风险;导油绳的长期高温使用也会产生碳化,降低了使用效果以及易产生有害物质危害健康。

为此,人们提出了超声波电子烟雾化装置的设计,但与此同时,却并未关注到压电陶瓷材料本身对于人体的影响。现有市场上的压电陶瓷几乎都是锆钛酸铅(PZT)陶瓷,其中含有大量的铅元素,对于人体健康及生态环境都会造成极大的危害。特别是在超声波电子烟的使用场景中,雾化烟油会被直接吸入到人体肺部,这将大大加剧铅元素对人体健康的威胁程度。另外,在超声波电子烟的工作过程中,由于雾化液相对较少,雾化片发热较为严重,陶瓷雾化片升温明显(200-300℃),这就需要压电陶瓷材料具有高的居里温度,以满足中高温条件下的正常使用而不至于出现较大的性能衰减。因而,亟待寻找一种绿色、健康、稳定的电子烟雾化方式。

发明内容

针对上述问题,本发明提供一种用于超声波电子烟的铌酸钾钠基无铅陶瓷材料及超声波电子烟雾化片的制作工艺,采用锂、铋等对人体无害的元素进行微量掺杂,通过相界调控的方法提高其压电性能,使之满足于电子烟雾化的性能要求。本发明通过以下技术方案来实现:

一种用于超声波电子烟雾化片的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料,化学组成为:(1-x)(KaNabLi1-a-b)NbO3+ xBiAlO3;所述x, a, b为摩尔百分比,其中0<x≤0.05,0.4≤a≤0.6,0.4≤b≤0.6。

进一步地,其原料包括:碳酸钾、碳酸钠、五氧化二铌和辅料,所述辅料为氧化铋、氧化铝和碳酸锂。

本发明在合成铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料的过程中,采用微量掺杂改性与相界调控的方法,活化了压电微区,有效提高了铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电常数,并使其维持高的居里温度,以保证其在中高温(不超过400℃)下的正常工作。

一种用于超声波电子烟的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷雾化片的制备工艺,包括以下步骤:

(1)原料预处理:将碳酸钾、碳酸钠、五氧化二铌、氧化铋、氧化铝和碳酸锂放入培养皿,置于烘箱内,在120-150℃下保温3-6h;

(2)称料混合:按所述化学组成配比称量预处理后的原料,分散于无水乙醇中,混合均匀后烘干,粉碎过筛,制成预混粉;

(3)预烧:将预混粉置于箱式炉中连续升温至700-950℃,保温4-8h,降温至室温后粉碎过筛,得到预烧粉;

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