本申請涉及陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)電陶瓷及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，導(dǎo)電陶瓷廣泛應(yīng)用于加熱不燃燒發(fā)熱體，然而現(xiàn)有的導(dǎo)電陶瓷產(chǎn)品在高溫加熱過程中，其中的金屬成分暴露在空氣中會(huì)發(fā)生氧化，表面易產(chǎn)生裂紋，從而導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，使用壽命減短。業(yè)界為了提升導(dǎo)電陶瓷的使用壽命，通常是引入抗氧化陶瓷涂層對導(dǎo)電陶瓷基體進(jìn)行保護(hù)，但現(xiàn)有陶瓷涂層和導(dǎo)電陶瓷基體組分間的熱膨脹系數(shù)差異較大，加熱過程中易發(fā)生結(jié)構(gòu)失效，加熱均勻性降低，影響加熱不燃燒發(fā)熱體的整體性能。因此，有必要提供一種陶瓷涂層能夠在發(fā)揮抗氧化作用的同時(shí)，與導(dǎo)電陶瓷基體熱匹配，提升導(dǎo)電陶瓷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和加熱均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N導(dǎo)電陶瓷及制備方法和應(yīng)用，該導(dǎo)電陶瓷在導(dǎo)電陶瓷基體表面設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的陶瓷涂層，該陶瓷涂層與導(dǎo)電陶瓷基體間的熱膨脹系數(shù)差異小，抗氧化能力優(yōu)異，且陶瓷涂層具有自修復(fù)裂紋能力，將該導(dǎo)電陶瓷用于加熱不燃燒發(fā)熱體的制備，可以有效提升發(fā)熱體的性能和使用壽命。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N導(dǎo)電陶瓷，包括導(dǎo)電陶瓷基體和設(shè)置在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的陶瓷涂層，所述導(dǎo)電陶瓷基體包括金屬元素，所述陶瓷涂層包括依次層疊在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的底層和表層；所述底層包括含硅材料、含硼材料以及至少一種所述金屬元素的磷酸鹽，所述表層包括玻璃相和金屬絡(luò)合物。

3、在本申請實(shí)施例中，所述表層含有至少一種所述金屬元素、以及硅元素、硼元素、磷元素和氧元素。

4、在本申請實(shí)施例中，所述表層中含有的金屬元素與所述底層中含有的金屬元素相同。

5、在本申請實(shí)施例中，所述表層中，遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電陶瓷基體的一側(cè)的玻璃相含量大于靠近所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的玻璃相含量，靠近所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的金屬絡(luò)合物含量大于遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的金屬絡(luò)合物含量。

6、在本申請實(shí)施例中，所述金屬元素包括鋁、鎂和過渡金屬中的一種或多種；所述過渡金屬包括金、銀、銅、鉑、鎳、鉻、釔、鈷、鋅、鉬、錳中的一種或多種；

7、所述含硅材料包括單質(zhì)硅、二硅化鉬、碳化硅和氮化硅一種或多種；

8、所述含硼材料包括單質(zhì)硼、氧化硼、碳化硼、氮化硼和硼化鋯一種或多種。

9、在本申請實(shí)施例中，所述表層的玻璃相和金屬絡(luò)合物由與所述底層相同的含硅材料、含硼材料以及至少一種所述金屬元素的磷酸鹽在氧化氛圍中反應(yīng)得到。

10、在本申請實(shí)施例中，所述底層包括所述含硅材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％-50％，所述含硼材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％-30％，所述金屬元素的磷酸鹽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30％-70％。

11、在本申請實(shí)施例中，所述陶瓷涂層的厚度為30μm-100μm，所述表層的厚度為10μm-35μm，所述底層的厚度為20μm-65μm。

12、在本申請實(shí)施例中，所述陶瓷涂層的電導(dǎo)率小于或等于10-12s/cm；所述導(dǎo)電陶瓷基體和所述陶瓷涂層間的結(jié)合強(qiáng)度大于或等于5mpa；所述導(dǎo)電陶瓷的開孔率小于或等于0.1％；所述導(dǎo)電陶瓷在300℃-1000℃加熱2h后的質(zhì)量變化率小于或等于0.1％。

13、本申請?zhí)峁┑膶?dǎo)電陶瓷在導(dǎo)電陶瓷基體表面設(shè)有特殊結(jié)構(gòu)的陶瓷涂層，陶瓷涂層中底層組分與陶瓷基體組分相似，兩者間熱膨脹系數(shù)差異小，可以緩解因陶瓷涂層和導(dǎo)電陶瓷基體熱膨脹系數(shù)差異大而引發(fā)的熱失配效應(yīng)，同時(shí)增強(qiáng)了陶瓷涂層和導(dǎo)電陶瓷基體間的結(jié)合能力；陶瓷涂層表層提供了優(yōu)異的抗氧化性能和涂層裂紋自修復(fù)能力，進(jìn)一步緩解了熱失配效應(yīng)，提高了導(dǎo)電陶瓷的綜合性能和使用壽命。

14、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N陶瓷涂層的制備方法，包括：

15、將含硅材料、含硼材料以及金屬元素的磷酸鹽制得混合漿料，將所述混合漿料涂覆在導(dǎo)電陶瓷基體表面；

16、將涂覆混合漿料的導(dǎo)電陶瓷基體進(jìn)行氧化處理，得到具有陶瓷涂層的導(dǎo)電陶瓷。

17、在本申請實(shí)施例中，所述氧化處理的溫度為1000℃-1500℃，氧化處理的時(shí)間為1h-5h。

18、本申請?zhí)峁┑耐繉拥闹苽浞椒ㄐ路f、制備流程簡單，制備產(chǎn)品性能優(yōu)異。

19、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N加熱不燃燒發(fā)熱體，所述加熱不燃燒發(fā)熱體包括第一方面所述的導(dǎo)電陶瓷或第二方面所述的制備方法制得的導(dǎo)電陶瓷。

20、本申請?zhí)峁┑陌l(fā)熱體，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性佳，加熱均勻性好，整體性能優(yōu)異。

21、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電子煙，所述電子煙包括第三方面所述的加熱不燃燒發(fā)熱體。

22、本申請?zhí)峁┑碾娮訜熅C合性能優(yōu)異，使用壽命長，產(chǎn)品競爭力強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，包括導(dǎo)電陶瓷基體和設(shè)置在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的陶瓷涂層，所述導(dǎo)電陶瓷基體包括金屬元素，所述陶瓷涂層包括依次層疊在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的底層和表層；所述底層包括含硅材料、含硼材料以及至少一種所述金屬元素的磷酸鹽，所述表層包括玻璃相和金屬絡(luò)合物。

2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述表層含有至少一種所述金屬元素、以及硅元素、硼元素、磷元素和氧元素。

3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述表層中含有的金屬元素與所述底層中含有的金屬元素相同。

4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述表層中，遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電陶瓷基體的一側(cè)的玻璃相含量大于靠近所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的玻璃相含量，靠近所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的金屬絡(luò)合物含量大于遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電陶瓷基體一側(cè)的金屬絡(luò)合物含量。

5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述金屬元素包括鋁、鎂和過渡金屬中的一種或多種；所述過渡金屬包括金、銀、銅、鉑、鎳、鉻、釔、鈷、鋅、鉬、錳中的一種或多種；

6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述底層中，所述含硅材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％-50％，所述含硼材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％-30％，所述金屬元素的磷酸鹽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30％-70％。

7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述表層的玻璃相和金屬絡(luò)合物由與所述底層相同的含硅材料、含硼材料以及至少一種所述金屬元素的磷酸鹽在氧化氛圍中反應(yīng)得到。

8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述陶瓷涂層的厚度為30μm-100μm，所述表層的厚度為10μm-35μm，所述底層的厚度為20μm-65μm。

9.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電陶瓷，其特征在于，所述陶瓷涂層的電導(dǎo)率小于或等于10-12s/cm；所述導(dǎo)電陶瓷基體和所述陶瓷涂層間的結(jié)合強(qiáng)度大于或等于5mpa；所述導(dǎo)電陶瓷的開孔率小于或等于0.1％；所述導(dǎo)電陶瓷在300℃-1000℃加熱2h后的質(zhì)量變化率小于或等于0.1％。

10.一種導(dǎo)電陶瓷的制備方法，其特征在于，包括：

11.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述氧化處理的溫度為1000℃-1500℃，所述氧化處理的時(shí)間為1h-5h。

12.一種加熱不燃燒發(fā)熱體，其特征在于，所述加熱不燃燒發(fā)熱體包括權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)電陶瓷或權(quán)利要求10-11任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的導(dǎo)電陶瓷。

13.一種電子煙，其特征在于，所述電子煙包括權(quán)利要求12所述的加熱不燃燒發(fā)熱體。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N導(dǎo)電陶瓷及其制備方法和應(yīng)用，導(dǎo)電陶瓷包括導(dǎo)電陶瓷基體和設(shè)置在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的陶瓷涂層，所述導(dǎo)電陶瓷基體包括金屬元素，所述陶瓷涂層包括依次層疊在所述導(dǎo)電陶瓷基體表面的底層和表層；所述底層包括含硅材料、含硼材料以及至少一種所述金屬元素的磷酸鹽，所述表層包括玻璃相和金屬絡(luò)合物。該導(dǎo)電陶瓷表面的陶瓷涂層能緩解熱失配效應(yīng)，抗氧化性強(qiáng)，且具有自愈合裂紋的能力，因而能夠延長導(dǎo)電陶瓷的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：潘英民,張偉榮,江品頤,林信平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：比亞迪精密制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/3/20