在金剛石行業(尤其是磨料、超硬材料領域),粒徑和目數是兩(liang)個核心參數,直(zhi)接影(ying)響材料的加工性(xing)能和應用效(xiao)果。此外,粒(li)(li)度分(fen)布及相關參數(如D10、D50、D90)是評價顆粒(li)(li)體系(xi)均勻性(xing)的重要指標。以下從定義、換算方法(fa)及實際應用角度展開分(fen)析。
一、粒徑與目數的定義及換算
1.粒徑(Grain Size)
粒徑指單(dan)個顆粒占據空間大小的(de)尺(chi)度(du),通常以微米(μm)或(huo)納(na)米(nm)為單(dan)位。由(you)于顆粒形狀復雜(如非(fei)球形),實際測量中采用“等效(xiao)(xiao)粒徑”概念,即通過激光衍(yan)射、沉降(jiang)法等方法,將顆粒的(de)物理特性等效(xiao)(xiao)為球體直徑。
2.目數(Mesh Number)
目數(shu)是篩(shai)(shai)分領域常用的(de)單位,定義為每平方英寸(cun)篩(shai)(shai)網上的(de)孔(kong)數(shu)。目數(shu)越大,篩(shai)(shai)孔(kong)越小,能通過的(de)顆粒(li)粒(li)徑越細(xi)。例(li)如:
100目(mu):篩網孔徑約150微米;
500目(mu):篩網孔徑約30微米(mi)。
3.目數與粒徑的換算
如果(guo)手頭(tou)沒有上面表格(ge),可以按(an)照(zhao)行業經驗公式粗略換算:
目數 × 孔徑(μm) ≈15000
由此可推導:
孔徑 ≈ 15000 ÷ 目(mu)數
目數 ≈ 15000 ÷ 孔(kong)徑
注意:該公式為近似值,實際篩網標準(如泰勒標準、國際標準)可能略有差異,需結合實測數據校準。 二、粒度分布及其關鍵參數
1.粒度分布(Particle Size Distribution)
指顆(ke)(ke)粒(li)體(ti)系中(zhong)不(bu)同(tong)粒(li)徑的(de)占比情況,分(fen)(fen)為頻率分(fen)(fen)布(bu)(bu)(各粒(li)徑顆(ke)(ke)粒(li)的(de)百分(fen)(fen)比)和累積(ji)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(小于某粒(li)徑的(de)累積(ji)百分(fen)(fen)比)。非單分(fen)(fen)散(san)體(ti)系需通過分(fen)(fen)布(bu)(bu)圖(tu)分(fen)(fen)析顆(ke)(ke)粒(li)組成。
2.核心參數:D10、D50、D90
D10:累積分布(bu)達(da)10%時(shi)對應(ying)的(de)粒徑,表示(shi)小(xiao)顆粒端(duan)占比;
D50(中位粒徑):累積(ji)分布達(da)50%時的粒徑,代表體系的平均粒度(du);
D90:累(lei)積分(fen)布(bu)達90%時(shi)的粒(li)徑,反映大顆粒(li)端上限。
示例:某金剛石微粉D10=3 μm,D50=10 μm,D90=12 μm,說明:
10%的顆(ke)粒≤3 μm;
50%的顆(ke)粒(li)≤10 μm;
90%的顆粒≤12 μm。
粒度頻(pin)率分布:D10、D50和(he)D90示意圖
粒(li)度累積分(fen)布:D10、D50和D90示意(yi)圖
3.分布不對稱性
若分布圖非對稱,均(jun)值(zhi)(平均(jun)粒徑)、中(zhong)(zhong)值(zhi)(D50)和峰值(zhi)(最高頻率粒徑)可(ke)能(neng)不一致。例如,長尾分布中(zhong)(zhong),D90遠高于D50,表明存(cun)在少量(liang)大(da)顆粒。
粒度分布:中值、峰(feng)值和(he)平均值示意圖
三、實際應用與意義
1.目數與粒徑的工業應用
(1)金剛石砂輪制造中,目(mu)數決(jue)定磨料(liao)顆(ke)粒大小(xiao),直接影響(xiang)加工精度。例如(ru):
粗磨:80-120目(180-125 μm);
精磨:400-600目(38-25 μm)。
(2)篩分工藝(yi)需根據(ju)目(mu)(mu)標(biao)粒徑選擇(ze)目(mu)(mu)數,如制備30μm金剛石粉需使用500目(mu)(mu)篩網(wang)。
2. 粒度分布參數的作用
D50:表征(zheng)產(chan)品(pin)平均粒(li)度(du),用于(yu)質量控制;
D90-D10:反映分布寬(kuan)度,數(shu)值(zhi)越大,均(jun)勻性越差(cha);
D90:在拋光領域,需嚴(yan)格(ge)控制大顆粒(如D90≤15μm)以避免劃痕。
四、總結
掌握粒徑與目數的換算關系,結合粒度分布參數,可精準調控金剛石制品的性能,適用于磨具制造、半導體加工等高(gao)端領(ling)域(yu)。實際生(sheng)產中需結合儀器檢測(ce)(如激光粒(li)度儀)驗證理論值,確保產品一致性。