[发明专利]一种陶瓷微通道的封装方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷微通道的封装方法，包括如下步骤：(1)微通道的预处理：陶瓷生胚微加工和打磨后备用；(2)微通道填充牺牲糊：将配制好的牺牲糊填充到微通道中，干燥、备用；(3)陶瓷生胚的一体封装：两片陶瓷生胚使用配制好的陶瓷浆料粘接，干燥、打磨、备用；(4)陶瓷微通道的烧结封装：在高温炉中排胶、烧结、自然冷却，即完成陶瓷微通道的封装。本发明方法能够提高微通道的烧结成型率，简化陶瓷一体封装工艺和烧结设备，显著提高了封装效率和降低了封装成本，确保了封装以后陶瓷微通道的高性能。

技术领域

本发明涉及陶瓷设备的密封方法，具体涉及一种陶瓷微反应器中微通道的封装方法。

背景技术

微反应器中亚毫米级的流体通道有较高的比表面积，具有增强反应的传质传热、降低反应条件、提高产物收率和转化率等优势，微反应器已被广泛应用于化学化工领域。但是随着反应体系种类的增加，常用的金属、硅、聚合物微反应器无法满足高温高机械强度和重腐蚀等环境。陶瓷材料有较高的耐化学性，使用陶瓷材料制作的微反应器能够适用于苛刻反应条件。陶瓷材料加工出微通道后，微通道的密封难度较大且在烧结过程中容易坍塌，目前使用的等静压一体烧结，设备和工艺较复杂，成本高；使用高强度垫片压合密封，耐候性差；使用胶粘耐高温、耐溶剂性差，陶瓷微通道的封装方式直接影响了陶瓷微反应器的性能。

发明内容

本发明目的：本发明针对陶瓷微通道密封的问题，提供一种借助牺牲糊保护微通道形貌的陶瓷微通道一体化烧结封装的方法。利用该方法封装陶瓷微通道，制作工艺简单、封装成本低，封装后的微通道成型率高、耐化学性好。

本发明是这样实现的：一种陶瓷微通道的封装方法，包括如下步骤：

(1)微通道的预处理：

将两片干燥好的陶瓷生胚表面打磨平整，确保两片生胚能够完好贴合，且外径尺寸相差无几，其中一片生胚的平整面上机械加工出需要的微通道形貌，放置在干燥箱中备用；

(2)微通道填充牺牲糊：

根据微通道的尺寸，称取一定量的甲基纤维素，加入适量的水充分搅拌捏合成糊状，将配置好的牺牲糊料填充到陶瓷生胚的微通道中，放置在70～100℃干燥箱中烘干，刮去表面上多余的填充糊，确保微通道内填充完全；放置在干燥箱中备用；

(3)陶瓷生胚的一体封装：

根据生胚的陶瓷粉配比，称取与生胚的陶瓷粉同比例的粉料，将这些粉料混合后加入适量的水充分搅拌后呈浆状，将配置好的陶瓷浆料均匀的抹在要贴合的两个平面上，然后对齐贴合，在夹缝处用陶瓷浆料填补，放置在鼓风干燥箱中 70～100℃烘干，干燥后把各面打磨平整备用；

(4)陶瓷微通道的烧结封装：

将封装好的陶瓷生胚放置在高温炉中烧结，升温速率设为3～6℃/min，从室温升温到400～1400℃，保温1～3h后随炉冷却，即完成陶瓷微通道的封装。

步骤(1)中所述微通道的预处理方法为：陶瓷生胚表面打磨平整但有一定粗糙度，机械加工微通道使用Φ0.2mm～1mm的刀具，通道壁厚大于2mm，且预留出填充糊的挥发孔道。

微通道上预留出填充糊的挥发孔道。

步骤(2)中所述微通道填充牺牲糊的方法为：甲基纤维素与水的质量比1～ 2.5:1，捏合出的糊成面团状有一定的粘度。

所用甲基纤维素粘度在10～50mPa ·s。

在微通道中填充糊，填充完后在70～100℃的干燥箱中干燥1～5min，填充糊在处于半干状态时刮去表面多余糊料。

步骤(3)中所述陶瓷生胚的一体封装为：陶瓷浆料配比和生胚配料一致，粉料和水的质量比为1.5～3:1，搅拌后呈浆状，能涂抹。