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技术文章
磨料粒度和粒形同步检测,异常大颗粒无所遁形

丹东百特仪器有限公司  2021-01-29  点击736次

“千磨万击还坚劲,任尔东西南北风。”不仅坚韧顽强的竹子担得起如此赞美,高强度高硬度的磨料也具有相似的性质。磨料在工业上应用非常广泛,如制造手机和电脑屏幕、集成电路硅片、手机和照相机镜头、砂轮、砂纸等等。

 

磨料粒度

粒度是影响磨料性能的主要参数之一。根据不同的应用,磨料的粒径从0.1μm到2mm不等。传统的磨料粒度表征方法是用特定目数的筛网进行筛分,单位是“目”。然而随着磨料向超细化、多样化方向发展,筛分已经无法满足磨料精密的粒度表征需要,因此测量范围更广泛的激光衍射法已经成为磨料粒度测试的主要手段。

 


磨料粒形

颗粒形貌是磨料的另一个重要的性能参数。表面棱角突出且锐利、球形度较低的磨料颗粒有更强的切削作用;表面棱角平滑、球形度较高的颗粒则抛光作用显著。图1是某磨料的扫描电镜图像,图中这些颗粒的边缘锐利,球形度较低,主要用于砂轮、砂纸等切削场合。

  

图1. 某磨料的扫描电镜图像


同步表征磨料的粒度及粒形

激光只能测粒度不能测形貌,电镜只能定性看形貌不能测粒度,且价格很贵,有没有既能测粒度又能测粒形的手段呢?丹东百特仪器有限公司最新推出的激光衍射+显微图像二合一的粒度粒形分析系统——Bettersize3000 Plus,创新性地将两种表征方式集成在同一套设备中,成功地实现了“既能测粒度,又能测粒形”的功能。

 

图2. Bettersize3000 Plus 粒度+粒形二合一系统


对细、中、粗三种磨料的粒度粒形分析

使用Bettersize3000 Plus对细、中、粗三种磨料进行粒度及粒形分析,它们的粒度典型值如下表所示。

表1. 不同规格的磨料粒度典型值


与此同时,使用Bettersize3000 Plus拍摄粗、中、细磨料颗粒的图像,并对它们进行粒形的数字化分析,得出它们的圆形度、长径比、纵横比等粒形参数。Bettersize3000 plus能为每一个颗粒都给出对应的形貌信息,使用户可以直观的看出各种磨料之间的形状差异。

表2. 细、中、粗磨料颗粒的关键形状参数


那么,Bettersize3000 Plus的粒度测试分辨力怎样呢,能不能有效地区分粗、中、细等不同粒度的磨料呢?我们把粗、中、细样品各自测一遍,再将它们按一定比例混合起来测一遍,结果如图3所示,证实Bettersize3000 Plus具备很高的分辨力,能准确测出不同规格磨料的粒度。

 

图3. 细、中、粗、混合磨料的粒度分布比较


Bettersize3000plus的绝招:不仅分辨力高,还能准确测D100

磨料磨具行业很关注w88的最大颗粒(D100)的控制。因为对于抛光磨料而言,异常大颗粒的存在会导致工件报废。但是由于最大颗粒很少,且衍射信号很弱,普通激光无法测到,激光国际标准ISO13320甚至干脆规定“本标准不允许使用D100值”。


 

图4. 不同测量方法的粒度分布结果比较


如何用Bettersize3000 Plus测试D100?我们找到一个磨料样品,用一个国外知名品牌的激光检测它的粒度,得到的粒度范围为1-40μm。之后我们使用Bettersize3000 Plus对这个样品进行粒度测量,得到的粒度范围除1-40μm外,在120μm附近还发现了一个过粗颗粒峰。为了进一步确认异常大颗粒的存在,我们把Bettersize3000 Plus拍摄的最大的颗粒图像显示如图5。眼见为实,证明这个细磨料中确实存在极少量大颗粒(D100=124.1μm),且Bettersize3000 Plus能准确地测出磨料中的最大颗粒D100。

 

图5. 异常大颗粒图像


结论

Bettersize3000 Plus激光衍射+显微图像二合一粒度粒形分析系统,既能测粒度,又能测粒形,还能准确测出困扰磨料行业的最大颗粒D100,是磨料质量控制的新的可靠保障。