磨料粒度和粒形同步檢測，異常大顆粒無所遁形

更新時間：2021-01-29 點擊次數：2145

“千磨萬擊還堅勁，任爾東西南北風。”不僅堅韌頑強的竹子擔得起如此贊美，高強度高硬度的磨料也具有相似的性質。磨料在工業上應用非常廣泛，如制造手機和電腦屏幕、集成電路硅片、手機和照相機鏡頭、砂輪、砂紙等等。

磨料粒度

粒度是影響磨料性能的主要參數之一。根據不同的應用，磨料的粒徑從0.1μm到2mm不等。傳統的磨料粒度表征方法是用特定目數的篩網進行篩分，單位是“目”。然而隨著磨料向超細化、多樣化方向發展，篩分已經無法滿足磨料精密的粒度表征需要，因此測量范圍更廣泛的激光衍射法已經成為磨料粒度測試的主要手段。

磨料粒形

顆粒形貌是磨料的另一個重要的性能參數。表面棱角突出且銳利、球形度較低的磨料顆粒有更強的切削作用；表面棱角平滑、球形度較高的顆粒則拋光作用顯著。圖1是某磨料的掃描電鏡圖像，圖中這些顆粒的邊緣銳利，球形度較低，主要用于砂輪、砂紙等切削場合。

圖1. 某磨料的掃描電鏡圖像

同步表征磨料的粒度及粒形

激光粒度儀只能測粒度不能測形貌，電鏡只能定性看形貌不能測粒度，且價格很貴，有沒有既能測粒度又能測粒形的手段呢？丹東百特儀器有限公司新推出的激光衍射+顯微圖像二合一的粒度粒形分析系統——Bettersize3000 Plus，創新性地將兩種表征方式集成在同一套設備中，成功地實現了“既能測粒度，又能測粒形”的功能。

圖2. Bettersize3000 Plus 粒度+粒形二合一系統

對細、中、粗三種磨料的粒度粒形分析

使用Bettersize3000 Plus對細、中、粗三種磨料進行粒度及粒形分析，它們的粒度典型值如下表所示。

表1. 不同規格的磨料粒度典型值

樣品	D3	D6	D10	D16	D25	D50	D75	D84	D90	D94	D97	D100
細磨料	5.637	6.971	8.049	9.271	10.80	14.86	19.72	22.82	25.97	28.79	32.19	162.2
中磨料	67.46	78.74	90.45	103.4	116.7	143.3	171.9	185.2	199.9	211.3	229.5	279.3
粗磨料	273.2	297.7	322.6	345.4	376.2	449.9	539.5	591.6	633.5	678.3	715.9	810.2

與此同時，使用Bettersize3000 Plus拍攝粗、中、細磨料顆粒的圖像，并對它們進行粒形的數字化分析，得出它們的圓形度、長徑比、縱橫比等粒形參數。Bettersize3000 plus能為每一個顆粒都給出對應的形貌信息，使用戶可以直觀的看出各種磨料之間的形狀差異。

表2. 細、中、粗磨料顆粒的關鍵形狀參數

樣品	細磨料顆粒	中磨料顆粒	粗磨料顆粒
圖像	1	2	3
短徑	77.14	169.7	423.6
長徑	130.8	180.3	621.7
圓形度	0.811	0.895	0.837
長徑比	1.695	1.062	1.467
縱橫比	0.589	0.941	0.681

那么，Bettersize3000 Plus的粒度測試分辨力怎樣呢，能不能有效地區分粗、中、細等不同粒度的磨料呢？我們把粗、中、細樣品各自測一遍，再將它們按一定比例混合起來測一遍，結果如圖3所示，證實Bettersize3000 Plus具備很高的分辨力，能準確測出不同規格磨料的粒度。

圖3. 細、中、粗、混合磨料的粒度分布比較

Bettersize3000plus的絕招：不僅分辨力高，還能準確測D100

磨料磨具行業很關注粉體的大顆粒（D100）的控制。因為對于拋光磨料而言，異常大顆粒的存在會導致工件報廢。但是由于大顆粒很少，且衍射信號很弱，普通激光粒度儀無法測到，激光粒度儀標準ISO13320甚至干脆規定“本標準不允許使用D100值”。

圖4. 不同測量方法的粒度分布結果比較

如何用Bettersize3000 Plus測試D100？我們找到一個磨料樣品，用一個國外的激光粒度儀檢測它的粒度，得到的粒度范圍為1-40μm。之后我們使用Bettersize3000 Plus對這個樣品進行粒度測量，得到的粒度范圍除1-40μm外，在120μm附近還發現了一個過粗顆粒峰。為了進一步確認異常大顆粒的存在，我們把Bettersize3000 Plus拍攝的大的顆粒圖像顯示如圖5。眼見為實，證明這個細磨料中確實存在極少量大顆粒（D100=124.1μm），且Bettersize3000 Plus能準確地測出磨料中的大顆粒D100。

圖5. 異常大顆粒圖像

結論

Bettersize3000 Plus激光衍射+顯微圖像二合一粒度粒形分析系統，既能測粒度，又能測粒形，還能準確測出困擾磨料行業的大顆粒D100，是磨料質量控制的新的可靠保障。