Inconel制备镍型催化静态混合器

 

 

       使用普莱克斯的铬镍铁合金粉末在 Arcam A1 电子束熔化 3D 打印机上打印由 Inconel （称为 Ni?Inc）增材制造的镍型催化静态混合器，该粉末的机器工艺参数是通过试验设定的。

       Arcam 电子束熔化 (EBM) 设备使用电子束将金属粉末逐层熔化和熔合成三维零件。该过程在真空下在粉末床中进行，Inconel 的典型起始床温度为 1050 °C，这是为了在粉末形成时轻轻烧结和稳定粉末。脚手架下方的支撑是0.5毫米直径和3毫米长的支撑柱，有助于熔化过程，以避免零件在粉末层平面上方膨胀。3D打印完成后，通过喷砂从混合器周围去除未熔融的轻微烧结粉末。

       然后对3D打印的静态混合器进行化学蚀刻溶液，蚀刻时间设置为5分钟、20分钟、2小时、24小时或48小时（在室温下），产生不同的表面形貌。每个处理过的样品用大量的水洗涤，然后用乙醇洗涤，然后用氮气吹干，这些样品的质量损失相对较低。

      蒙乃尔合金的典型起始床温度为600°C，以便在粉末成型时对其进行轻微烧结。脚手架下方的支撑是0.5毫米直径和3毫米长的支撑柱，有助于熔化过程，以避免零件在粉末层平面上方膨胀。

      喷砂后对静态混合器进行化学浸出，不仅可以增加表面的孔隙率，还可以选择性地去除铜。将四个蒙乃尔混合器放置到 450 mL 的 2M 硫酸铵和 5M 氨水溶液中，放置 10 天，每天进行至少 1 小时的超声处理。每三天添加一次 30 mL 氨水以补充作为气体损失的氨。观察到混合物变成淡绿色。然后将混合器在水中彻底洗涤，并防止到单独的 450 mL 2M 过硫酸铵和 5M 氨水溶液中。

       在此溶液中再放置12天，应用与上述相同的超声处理和氨补充方案。观察到过硫酸盐混合物变成蓝宝石蓝色，然后用大量的水和乙醇洗涤，再继续风干四天。

       与 Inconel 静态混合器的处理相比，这种浸出方案主要从3D打印部件中去除铜，从而使剩余层富含镍。

       在化学处理后，每组静态混合器都使用氢气进行活化。

       总体来说，3D打印提供结构完整性以及一个活化的多孔顶层，两者均由相同的耐腐蚀镍基合金制成。该制造方法与大多数其他镍催化剂形成鲜明对比，后者通常由昂贵的前体材料制成，并且需要使用复杂的多孔载体材料、粘合剂、配体或其他添加剂。3D打印的催化剂静态混合器具有低压降和低堵塞风险的优势，这对于工业连续流动操作尤其重要。

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