摘要:粒径和粒径分布式粉末涂料的重要参数介绍了粉末材料粒径和粒径分布的定义、表达方法和粉末涂料生产的指导意义。
1.粒径的定义
当被测颗粒的某种物理特性或物理行为最接近某一直径的同质球体(或其组合)时,球体的直径(或其组合)被视为被测颗粒的等效粒径(或粒度分布)。
其含义包括:
粒度测量本质上是通过将被测颗粒与同一材料组成的球体进行比较而得出的;
不同原理的测量仪器采用不同的物理特性或物理行为作为比较的参考,如沉降速度、散射光分布、筛分方法等;
当将待测颗粒的某些物理特性或物理行为与同质球体进行比较时,有时可以找到一个(或一组)具有相同特性的球体(如库尔特计数器),有时只能找到最接近的球体(如激光粒度仪)。
理论上,相同可以被视为近似的特例,因此在定义中使用相似 一词使定义更加普遍;
当将待测颗粒的某些物理特性或物理行为与同质球体进行比较时,有时可以找到确定直径的球体对应,有时需要一组不同尺寸的球体组合才能最接近(如激光粒度计)的目标值。
2.粒度分布的定义
粒度分布是指粉末样品中各种尺寸的颗粒占颗粒总数的比例。当样品中所有颗粒的真实密度相同时,颗粒的重量分布与体积分布相同。仪器给出的粒度分布一般是指重量分布或体积分布。
2.1 粒度分布的列表法和图示法
粒度分布最常见的表达方式是表格和曲线,分别称为粒度分布表和粒度分布曲线。粒度分布表示例见表1。
表1中黄色覆盖部分表示5.81~6.88µm颗粒重量占总重量的13.25%,小于6.88µm颗粒占总重量的21.09%。
粒度分布曲线对应于粒度分布表。粒度分布表提供了详细的定量数据,如图1所示。
2.2 粒度分布的公式表达法
通常采用Rosin-Rammler表示粒度分布的公式。
式中,De是与X50(中位径)成正比常数,N决定粒度分布的范围。N粒度分布越大,粒度分布范围越窄,样品中粒度分布的均匀性越好。粒度分布使用。
2.3 分体粒度的简单表达-特征粒径值
(1)中位径
中位径记作X如图2所示,样品中小于50%和大于50%的颗粒。可以认为X50是平均粒径的另一种表示形式。
在大多数情况下,X50与X(3,4)非常接近。只有当样品的粒度分布严重不对称时,X50与X(3、4)表现出明显的不一致。
(2)边界粒径
边界粒径用于表示样品粒度分布的范围,由一对特征粒径组成,如(X10, X90)、(X16, X84)、(X3, X94)等等。
为了便于澄清其物理意义,首先假设粒度分布为重量分布,累积方向从小到大。Xy说明粉样中粒径小于Xy颗粒重量占总量y%。
样品的粒度分布范围一般概括为边界粒径。(X10, X以90为例,表示小于X颗粒占颗粒总数的10%以上X90%的颗粒也占颗粒总数的10%,即80%的颗粒分布在范围内[X10, X90]内。
一些仪器用户希望用最大粒径来描述样品粒度分布的上限,这实际上是不科学的。
从统计理论上讲,任何样品的粒度分布范围都可能小到无限小,大到无限大。因此,我们一般不能用最小粒径和最大粒径代表样品的下上限,而是用一对边界粒径代表下上限。
2.4 粒度分布的离散度
定义为:
离散度=分布宽度/平均粒度
如果用X50代表平均粒径,然后使用(X90-X10)代表粒度分布范围。
2.5 比表面积
粉末的比表面积(SSA)指单位重量(体积)样品中所有颗粒的表面积之和。表面积的表达公式:
K称为形状系数,ρ表示粉末样品的真实密度,D(3,2)是样粉表面积的平均粒径。当粉末颗粒呈球形时,K=6.几何学告诉我们,在相同的体积下,球形颗粒的表面积最小,所以K≥6。
3.粉末涂料的粒径及其分布
对于粉末涂料,其粒径和粒度分布的含义符合上述内容。掌握以上知识有利于了解粉末涂料的质量和使用。
粉末涂料的粒径和粒度分布包括粉末涂料的熔融速度、带电性能和工件的粉末率。研磨设备的性能评价和工艺调整可通过粉末涂料的粒度分布数据和粒度特征参数进行。
图3和图4是用激光粒度分布器测量的两种粉末涂料产品样粉的粒度特征参数和粒度分布图。
从图3可以看出,测试样品的平均粒径D(4,3)为33.20µm;中位径D50为30.52µm;平均粒径的表面积D(3,2)为19.25µm;比表面积AASw为0.31m2/mL。
10%的粒径由小到大分布D10为10.93µm(或小于10.93µm颗粒占10%);粒径25%D25为18.90µm(或小于18.90µm颗粒占25%);粒径75%D75为44.54µm;90%处的粒径D90为58.73µm。
D50 - D(4,3)=30.52 - 33.20=-2.68(µm),粒度分布对称性好。粒度分布的离散度=(D90-D10)/D50=(58.73-10.93)/30.52 ≈ 1.5662。从粒度分布图可以看出,微分布的峰高约为11%。
图4样品的D50-D(4,3) =39.88-46.19= -6.31.粒度分布对称性差。粒度微分布的峰高约为8.7%。
从图3、图4和表2可以看出,图3样品的粒度分布比图4样品宽,对称性差。D也可以看出图4中超细粉太多。
这些测试结果还应积累和评估粉末涂料产品的使用情况,以形成有效评价粉末涂料产品的指导和生产控制依据。
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