[发明专利]一种碳化硅微反应组件的制造方法及碳化硅微反应组件

说明书

本申请属于微反应组件技术领域，具体涉及一种碳化硅微反应组件的制造方法及碳化硅微反应组件。碳化硅微反应组件的制造方法包括如下步骤：（A）素胚成型：采用碳化硅喷雾造粒粉体，直接等静压成型，得到素胚；（B）素胚加工：根据设计尺寸对反应板素胚进行平面加工，不加工微通道；（C）高温烧结：将步骤（B）获得的板进行真空微负压烧结；（D）反应板加工：在所需反应板上激光加工出微通道，并对进出料孔和定位孔进行精加工；（E）高温焊接：将耐腐蚀哈氏合金箔片固定于相邻的板之间，于1300‑1400℃和10‑50bar压力下焊接即可。本申请反应板的微通道是在高温烧结后通过激光加工获得，对于微通道尺寸非常小的情况，可实现精准控制，有助于微流量控制。

技术领域

本申请属于微反应组件技术领域，具体涉及一种碳化硅微反应组件的制造方法及碳化硅微反应组件。

背景技术

微反应器由于其本征安全特性，反应效率高，大大促进了化学反应的可靠性。但是对于涉及到强酸强碱的反应，传统的金属材质和玻璃材质不能适应反应条件，需要采用耐腐蚀性能优异的碳化硅材质。对于高温高压下的反应来说，碳化硅微反应组件的制造尤为关键。特别是对于一些催化反应，要求反应槽道非常窄，通常在0.5mm以内，甚至0.2mm左右，对于碳化硅的加工和焊接工艺来说，通常难以实现。

在相关技术中，碳化硅微反应组件的制造工艺是采用素胚前期加工，尽可能的控制烧结收缩变形和余量，然后通过高温扩散焊接的方式实现，但这种工艺对于槽道尺寸小于1.0mm以内的微通道设计来说，尺寸控制非常难，而且由于采用高温扩散焊接，厚度方向收缩余量较大，难以精准地控制微通道的宽度和深度，造成微流量难以控制。

出于上述原因，有必要针对微通道尺寸非常小的情况开发一种合适的碳化硅微反应组件的制造方法，以及通过相应的方法制造的微反应组件。

发明内容

为了解决传统制造方法在制造碳化硅微反应组件时难以精准地控制微通道的宽度和深度，造成微流量难以控制的问题，本申请提供一种碳化硅微反应组件的制造方法及碳化硅微反应组件。

第一方面，本申请提供一种碳化硅微反应组件的制造方法，采用如下的技术方案：

一种碳化硅微反应组件的制造方法，包括如下步骤：

（A）素胚成型：采用碳化硅喷雾造粒粉体，直接等静压成型，得到素胚；

（B）素胚加工：根据设计尺寸对反应板素胚进行平面加工，不加工微通道；

（C）高温烧结：将步骤（B）获得的板进行真空微负压烧结；

（D）反应板加工：采用激光加工工艺在所需的反应板上加工微通道，并对进出料孔和定位孔进行精加工；

（E）高温焊接：将耐腐蚀哈氏合金箔片固定于相邻的板之间，于1300-1400℃和10-50bar的压力下进行焊接，得到碳化硅微反应组件。

反应板上的微通道是在进行高温烧结之后通过激光加工获得，与相关技术中采用素胚前期加工，尽可能控制烧结收缩变形和余量来控制微通道尺寸相比，本申请的微通道加工方式有利于更加精准度的微通道尺寸控制，尤其对于微通道宽度和深度都非常小的情况，可以实现微通道尺寸的精准控制，进而有助于微反应组件应用过程中的微流量控制。

具体地，上述步骤（B）还包括：根据换热板的设计尺寸和高温烧结收缩率，对大小、总厚度、换热介质槽道预留一定的烧结余量，对换热板素胚进行加工中心加工；

所述步骤（D）还包括换热板加工，具体为：采用磨床对换热板进行精加工。