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眾所周知,激光粒度儀是用來(lái)測(cè)試分析粉體、乳液、漿料、霧滴、甚至是氣泡等顆粒群體的尺寸信息的儀器。在顆粒材料的應(yīng)用中,大量顆粒的尺寸結(jié)果在儀器的測(cè)試報(bào)告中是如何表述的、顆粒材料的質(zhì)量控制的指標(biāo)如何選擇是廣大入門(mén)用戶(hù)Zui關(guān)心的問(wèn)題。

通常,顆粒的尺寸被稱(chēng)作粒徑或顆粒直徑,顆粒群體的在不同粒徑上的含量分布被稱(chēng)作粒度。激光粒度儀正是利用光散射現(xiàn)象對(duì)與粒徑相關(guān)的顆粒散射光能分布(散射光角度分布)進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)米氏散射理論將光能分布反演計(jì)算出與光能分布相匹配的顆粒粒徑分布。典型地,粒度可通過(guò)粒度曲線或圖表來(lái)進(jìn)行查看。將顆粒粒徑不同尺寸上的含量以微分分布曲線(下圖藍(lán)色)顯示;將顆粒從Zui小到特定粒徑的累積含量以累積曲線(下圖紅色)顯示。罕見(jiàn)地,累積曲線也以從大到小的方向進(jìn)行,本文僅就從小到大的累積進(jìn)行說(shuō)明。

粒徑微分分布曲線(藍(lán)色)可以直觀地獲取顆粒粒徑集中區(qū)域和離散區(qū)域的顆粒的粒徑信息,如上圖所示,可以輕易的看到當(dāng)前曲線對(duì)應(yīng)樣品的主要顆粒集中在10um左右(中間粒徑),少量的大顆粒接近100um,少量小顆粒的尺寸做1um左右(邊界粒徑)。有時(shí)候我們也用微分曲線來(lái)察看顆粒分布豐度Zui高的粒徑。

粒徑分布累積曲線(紅色)可以用來(lái)做坐標(biāo)圖中直接讀數(shù),例如我們查看10um橫坐標(biāo)處的縱坐標(biāo)(右軸)值為52.2%, 意味著當(dāng)前樣品中小于10um的顆??偭空颊w樣品的比例為52.2%,科學(xué)地表述為10um累積含量=52.2%. 同時(shí),我們也可以以縱坐標(biāo),例如累積10%的位置,查找橫軸的粒徑值為3.1um,意味著當(dāng)前樣品中小于3.1um的顆??偭空颊w樣品的比例為10%,亦即累積分布至10%處的顆粒粒徑為3.1um,科學(xué)地表述為D10=3.1um。

當(dāng)粒度分析結(jié)果用于顆粒(此處建議修改為“粉體產(chǎn)品”)質(zhì)量判斷時(shí),普遍地選取D10、D50、D90這三個(gè)特征粒徑,分別作為材料中粒徑較小、中間和較大的顆粒的代表性粒徑數(shù)值。通過(guò)設(shè)定D10、D50、D90的許可范圍作為質(zhì)控依據(jù),可以使實(shí)際生產(chǎn)中的顆粒(此處建議修改為“粉體”)材料符合相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量要求,在工業(yè)品的來(lái)料、過(guò)程產(chǎn)品和終產(chǎn)品的質(zhì)控中發(fā)揮著積極的作用。

然而,隨著工業(yè)原材料和工業(yè)制品質(zhì)量水平的不斷提高,不少行業(yè)對(duì)顆粒(此處建議修改為“粉體”)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求,例如對(duì)極少量離群組分的關(guān)注、對(duì)混合材料的混料比例及均勻性質(zhì)控等等。

如下圖所示,紅色曲線和黑色曲線是使用歐美克Topsizer Plus激光粒度分析儀測(cè)量的模擬兩個(gè)僅在大顆粒處存在細(xì)微差異的電池材料粉體樣品的測(cè)試分析,由于這些差異遠(yuǎn)小于總含量的10%,如果我們?nèi)赃x用D90作為質(zhì)控參數(shù),兩個(gè)樣品的結(jié)果差異極小,顯然對(duì)于準(zhǔn)確反應(yīng)樣品極少量大顆粒的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是非常不利的。此時(shí),選用D99作為質(zhì)控參數(shù),則可以體現(xiàn)出明顯的隨樣品差異的數(shù)據(jù)差異,當(dāng)然相對(duì)于D90來(lái)說(shuō),D99的測(cè)量誤差相對(duì)也會(huì)更大,對(duì)測(cè)試儀器性能和樣品取樣分散等處理方法的重現(xiàn)性水平也提出了更嚴(yán)格的要求。在一些極端的情況下,配合高性能的粒度分析儀器,可能還會(huì)選用更接近理想邊界的粒徑值來(lái)表征取樣中的“Zui大”顆粒。

有時(shí)候,通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)樣品中添加少量不同粒徑級(jí)配的粉體以改善粉體的填充性能和流動(dòng)性,或需要對(duì)幾個(gè)組分的物料進(jìn)行混合。如果要對(duì)混合物料的混料過(guò)程進(jìn)行質(zhì)控,需要準(zhǔn)確地進(jìn)行各組分配比的測(cè)量。此時(shí),如選用D10、D50、D90不一定能準(zhǔn)確反應(yīng)質(zhì)控目的,可以選用一定粒徑的累積或粒徑區(qū)間的含量作為質(zhì)控指標(biāo)。一個(gè)典型的含有一個(gè)少量組分的混合物料的粒徑分布的例子如下圖所示。

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