[發(fā)明專利]一種噴射電沉積3D微細(xì)金屬增材制造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910160455.2
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109778244B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)仁杰;張凡;李志建;劉政;盧帥辰;王亞婷;劉永紅;金輝;蔡寶平;李小朋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種噴射電沉積3D微細(xì)金屬增材制造裝置，包括工控機(jī)(1)、三維移動(dòng)平臺(tái)(2)、基體(3)、溶液槽(4)、化工泵(5)、乳膠管(6)、碳刷(7)、電極運(yùn)動(dòng)裝置(8)、流速調(diào)節(jié)噴頭(9)、微細(xì)陽極鉑電極(10)；微細(xì)陽極鉑電極(10)通過碳刷(7)與直流穩(wěn)壓電源的正極相連，基體(3)放置在溶液槽(4)中，基體(3)與直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連；微細(xì)陽極鉑電極用于引導(dǎo)電沉積位置和控制鍍液流動(dòng)速度，鍍液從流速調(diào)節(jié)噴頭(9)噴出，在電流作用下鍍液中金屬離子在基體(3)上進(jìn)行逐層沉積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，具體地涉及一種噴射電沉積3D微細(xì)金屬增材制造裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)今世界，能夠滿足能源需求的化石燃料正在迅速衰減，與此同時(shí)，化石燃料的燃燒產(chǎn)物所導(dǎo)致的環(huán)境問題也在逐步破壞人們賴以生存的自然環(huán)境和人們的生命健康。所以，開發(fā)高效、廉價(jià)的新能源成為了必須要解決的問題。在已經(jīng)開發(fā)的新能源中，氫氣能源被認(rèn)為是最具優(yōu)良應(yīng)用前景的新能源之一。目前，在主要的氫氣制取方法中，電解水析氫能夠直接制備出較高純度的氫氣，且電解過程的能源轉(zhuǎn)化率高，可實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)。隨著未來各種發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和各種性能優(yōu)異的電極材料的研發(fā)制備，電解水的成本可被大大降低。目前，工業(yè)上最主要的、也是公認(rèn)為最好的電解水析氫催化劑是鉑基催化劑。然而，貴金屬巧昂貴的價(jià)格増大了電解水的成本。因此，開發(fā)廉價(jià)、過電勢低、穩(wěn)定性好的高效電解水析氫催化劑及電極材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

目前，國內(nèi)外常用的金屬催化材料的制備方法主要有水熱合成法、模板法以及去合金法等。

水熱合成法，是以水溶液或其他液體為溶劑，在密閉反應(yīng)釜中，對混合溶液進(jìn)行加熱、加壓，形成一定溫度、壓強(qiáng)的反應(yīng)環(huán)境，使物質(zhì)溶解、反應(yīng)、重結(jié)晶形成新物質(zhì)的簡單有效的合成方法。不可忽視的是，水熱合成法對反應(yīng)釜的密封程度要求較高，氣壓過高時(shí)存在潛在的危險(xiǎn)。水熱合成實(shí)驗(yàn)一般需要“幾個(gè)確定”：確定反應(yīng)物，確定反應(yīng)物的計(jì)量比、確定反應(yīng)物的加入順序，確定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間，因此，影響產(chǎn)物的因素較多，工作量往往較大。

模板法是傳統(tǒng)的制備有序多孔材料方法，具有操作簡便、形貌可控、均勻規(guī)律等特點(diǎn)。這種方法具有精確控制孔隙大小和微觀結(jié)構(gòu)周期性的優(yōu)點(diǎn)，但通常會(huì)產(chǎn)生一維孔隙率的材料。利用模板法制備多孔金屬具有普遍適用性，研究表明此方法適用于多種金屬的電沉積，制備的三維多孔金屬都具有很突出的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)，大的比表面積和高孔隙率，能夠很好的應(yīng)用于燃料電池，鋰離子電池，電化學(xué)電容器和電催化等領(lǐng)域中，該方法可行性較高，原理簡單，但因其操作流程繁瑣，成本較高而不適合應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

去合金法常用于制備多孔金屬材料。首先制得結(jié)構(gòu)均勻的合金材料,再采用化學(xué)或電化學(xué)方法溶解除去較活潑的組分,留下多孔的結(jié)構(gòu)。這種方法可以通過對腐蝕過程以及后續(xù)熱處理過程的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對孔洞尺寸與空間排布的動(dòng)態(tài)控制。但去合金法需要制備不同組成的合金,并且合金需要進(jìn)行退火等前期處理以保證合金結(jié)構(gòu)的均勻性,而去合金過程的條件控制也嚴(yán)重影響著制成材料的結(jié)構(gòu)與形態(tài),另外合金的前期處理與去合金過程也是一個(gè)耗時(shí)的過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種噴射電沉積3D微細(xì)金屬增材制造裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種噴射電沉積3D微細(xì)金屬增材制造裝置，包括工控機(jī)(1)、三維移動(dòng)平臺(tái)(2)、基體(3)、溶液槽(4)、化工泵(5)、乳膠管(6)、碳刷(7)、電極運(yùn)動(dòng)裝置(8)、流速調(diào)節(jié)噴頭(9)、微細(xì)陽極鉑電極(10)；

所述工控機(jī)(1)用作三維運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于接收用戶所要求3D增材制造的建模圖形數(shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)平臺(tái)以及電極運(yùn)動(dòng)裝置(8)的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)，用來控制三維移動(dòng)平臺(tái)在X，Y，Z軸方向運(yùn)動(dòng)，控制電極運(yùn)動(dòng)裝置(8)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴出水流直徑的無級調(diào)節(jié)；流速調(diào)節(jié)噴頭(9)通過支撐架連接到三維移動(dòng)平臺(tái)(2)的z軸上；