一种用于加热烟支感应加热的内置感受器及其制

本发明涉及用于电磁感应加热型加热卷烟的颗粒基质的内置感受器及其制造方法，属于加热卷烟的气溶胶生成。背景技术：1、基于感应加热气溶胶生成基质的气溶胶生成系统，是通过加热内置感受器至一定温度，感受器将热量传递到周围烟草原料中，形成可吸入的气溶胶。电磁感应加热核心部件包括感应线圈、微控制器、测温反馈系统。通过微控制器的编程程序，输出一定频率的交流电，通过感应线圈形成高频变化的感应磁场，在高频感应磁场作用下，内置感受器内部电子相互碰撞形成涡电流，进而转变成焦耳热，热差下将热量传递到周围环境中。特别地，在加热卷烟消费过程中，卷烟温度一般保持在300℃-450℃之间，因此测温反馈系统就能将卷烟温度和抽吸过程实时反馈到微控制器，实现加热和保温阶段参数的细微调整。2、现有上市产品中涉及的内置感受器组件都是基于上述工作思路，区别在于宏观形态和微观结构方面。主流市场采用的是多层形态的感受体，包括具有正电阻温度系数的第一感受器和负电阻温度系数的第二感受器，采用高频加热和低频保温的程序。此外，单层形态的感受器也有专利报道(cn116491712a)，该感受器是单层的多金属合金材料，为了实现与市场主流烟具的匹配性，通过调节主金属比例和第一/第二金属种类配比，达到针对颗粒型卷烟的加热，完成气溶胶的抽吸消费。目前报到的感受器本质上都是基于某种烟具的运行程序而开发的，报道的感受器都呈现薄层状态，这是为了更好利用涡电流集肤分布的特征，厚度范围在0.05mm-0.2mm之间，差别在于多层结构的感受器，其中一层厚度仅有0.02mm，片材加工难度大。而单层的感受器，加工成金属箔材过程更为复杂，需要经多步高温冶炼得到最终的薄材，此外，制成的单层感受器容易氧化锈蚀，性能衰减快。其次，采用铸件的热轧和冷轧工艺过程繁琐，轧制工艺精度参数要求高，产品良品品质较难控制3、综合来说，现有感受器有如下不足：1.制备工艺复杂、生产条件精度要求高；2.热膨胀差异导致层间变形或晶格扩大，影响后续使用效果；3.感受器保护层成本较高；4.适配的烟草制品范围小，不能满足不同电磁加热烟具的感应加热，也不能实现最优化的烟草制品的消费抽吸体验。技术实现思路1、基于上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种用于加热烟支感应加热的内置感受器，其为单层金属感受器，在目前主流电磁加热烟具中采用本发明的单层金属感受器制成的气溶胶形成制品，均能在对应的电磁加热环境下生成较为理想的气溶胶，满足消费体验。2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：3、一种用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特点在于：所述内置感受器是由包括主金属元素在内的金属制成的单层合金软磁结构，所述主金属元素的各原料按质量百分比的构成为：镍72％-85％、铁8％-18％，钴3％-11％。4、优选地，制成所述单层合金软磁结构的金属还包括辅金属元素，所述辅金属元素为铝、锰、锌、钼、铬元素中的一种或多种。所述辅金属元素用以调节初始磁导率，和/或居里温度，和/或电阻率，和/或改善加工性能，和/或提高抗氧化性能。5、进一步优选地，上述各辅金属元素的添加量需满足如下条件：铝元素占主金属元素质量的0.2％-1.2％，锰元素占主金属元素质量的1％-5％，锌元素占主金属元素质量的0.5-3.5％，钼元素占主金属元素质量的2％-5％，铬元素占主金属元素质量的2％-8％。6、优选地，所述单层合金软磁结构具有单峰的磁导率变化，且常温(20℃)状态下的初始磁导率在2.5mh/m至15mh/m之间。7、优选地，所述单层合金软磁结构的居里温度在250℃-600℃之间。8、优选地，所述单层合金软磁结构在常温(20℃)状态下的电阻率在2-50×10-8ωm之间，其电阻率变化特点在于：随温度的升高而减小，最后稳定在窄窗口范围内微小波动，窄窗口对应温度在200℃-500℃之间。在保温阶段工作温度以上电阻率基本稳定。9、优选地，所述单层合金软磁结构的磁导率峰值对应温度在250℃-350℃之间，感受器稳定工作的温度范围在磁导率峰值对应温度的右侧，或是电阻率峰值对应温度的右侧。10、优选地，所述内置感受器还包括包裹于所述单层合金软磁结构外侧的至少一层绝缘保护层。绝缘保护层用于保护感受器的表面，且绝缘、耐500℃以上高温、无金属腐蚀性、可加工。11、进一步优选地：所述绝缘保护层的厚度在0.01mm-0.02mm之间；所述绝缘保护层的材质为石英、硼硅酸盐玻璃、聚碳酸酯、氮化硅、碳化硅和氧化铝中的至少一种。12、本发明所述内置感受器的制备方法，包括以下步骤：13、s1：按照各金属的质量百分比将金属原料加入到真空熔炼炉中，熔炼绝对真空度不高于10pa，熔炼温度在1200℃-1650℃，直至所有金属完全熔化，获得合金钢液；14、s2：向真空炉和保温包充入氩气作为保护气，保护气体压力在0.1mpa-0.15mpa，将合金钢液倾倒保温包；15、s3：加大保温包中保护气压力，使得保温包中合金钢液经过喷包底部喷嘴喷到结晶辊上，再在氩气保护气环境下，钢液急冷后卷制，形成合金薄带卷；16、s4：将合金薄带卷在氢气或氩气气氛下完成退火步骤，退火温度为800-1000℃，随炉升温，保温时间为10min-30min；退火后的合金薄带即为单层合金软磁结构；17、s5：将所述单层合金软磁结构经过表面轻度打磨后，经过涂布生产线将保护涂料涂布到结构的各表面并干燥形成绝缘保护层，或通过真空镀膜的方法形成绝缘保护层，即获得到所述内置感受器薄带。18、s6：特别地，为了满足实际应用场景下单层感受器形态的优化需要，将单层感受器薄带的垂直长轴方向两端面的保护层切除，以便于后续连续化切割与后加工处理(加工为所需的形状)。19、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：20、1、本发明提供一种用于加热烟支感应加热的内置感受器，其为单层金属感受器，在目前主流电磁加热烟具中采用本发明的单层金属感受器制成的气溶胶形成制品，均能在对应的电磁加热环境下生成较为理想的气溶胶，满足消费体验。且本发明的感受器中单层合金软磁结构呈现连续的纳晶结构或非晶结构，不会出现晶格扩大或分层的不良结果。21、2、本发明的感受器是由铁、镍、钴为主的金属熔炼而成的单层合金材料，其在特定交变频率范围的磁场下具备加热和控温的双功能特性。本发明的单层合金感受器避免了复杂的熔炼-轧制加工工艺，降低了合金制品的金属异质性，通过调节重要配方元素比例，实现了初始磁导率的调节、较宽温度范围的微小电阻率变化和居里温度的调控，赋予感受器抗氧化和耐腐蚀的能力，最终达到对烟草颗粒的充分加热消费。22、3、本发明的感受器生产工艺相对简单，薄带厚度控制较为准确，保护层成本相对低廉，可操作性强，工业生产技术成熟。技术特征：1.一种用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述内置感受器是由包括主金属元素在内的金属制成的单层合金软磁结构，所述主金属元素的各原料按质量百分比的构成为：镍72％-85％、铁8％-18％，钴3％-11％。2.根据权利要求1所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：制成所述单层合金软磁结构的金属还包括辅金属元素，所述辅金属元素为铝、锰、锌、钼、铬元素中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：铝元素占主金属元素质量的0.2％-1.2％，锰元素占主金属元素质量的1％-5％，锌元素占主金属元素质量的0.5-3.5％，钼元素占主金属元素质量的2％-5％，铬元素占主金属元素质量的2％-8％。4.根据权利要求1或2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述单层合金软磁结构具有单峰的磁导率变化，且20℃常温状态下的初始磁导率在2.5mh/m至15mh/m之间。5.根据权利要求1或2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述单层合金软磁结构的居里温度在250℃-600℃之间。6.根据权利要求1或2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述单层合金软磁结构在20℃常温状态下的电阻率在2-50×10-8ωm之间。7.根据权利要求1或2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述单层合金软磁结构的磁导率峰值对应温度在250℃-350℃之间，感受器稳定工作的温度范围在磁导率峰值对应温度的右侧，或是电阻率峰值对应温度的右侧。8.根据权利要求1或2所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述内置感受器还包括包裹于所述单层合金软磁结构外侧的至少一层绝缘保护层。9.根据权利要求8所述的用于加热烟支感应加热的内置感受器，其特征在于：所述绝缘保护层的厚度在0.01mm-0.02mm之间；所述绝缘保护层的材质为石英、硼硅酸盐玻璃、聚碳酸酯、氮化硅、碳化硅和氧化铝中的至少一种。10.一种权利要求1～9中任意一项所述内置感受器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：技术总结本发明公开了一种用于加热烟支感应加热的内置感受器及其制备方法，其是由包括镍、铁、钴三种主金属元素在内的金属制成的单层合金软磁结构。本发明的感受器为单层金属感受器，在目前主流电磁加热烟具中采用本发明的单层金属感受器制成的气溶胶形成制品，均能在对应的电磁加热环境下生成较为理想的气溶胶，满足消费体验，同时本发明的感受器生产工艺相对简单、薄带厚度控制较为准确、保护层成本相对低廉，可操作性强，工业生产技术成熟。技术研发人员：陈韦剑,周顺,张晓宇,张劲,李延岩,曹芸,管明婧,田慧娟,付硕受保护的技术使用者：安徽中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6