在金剛石行業(yè)(尤其是磨料、超硬材料領域),粒徑和目數(shù)是兩個核心參數(shù),直接影響材料的加工性能和應用效果。此外,粒度分布及相關參數(shù)(如D10、D50、D90)是評價顆粒體系均勻性的重要指標。以下從定義、換算方法及實際應用角度展開分析。
一、粒徑與目數(shù)的定義及換算
1.粒徑(Grain Size)
粒徑指單個顆粒占據(jù)空間大小的尺度,通常以微米(μm)或納米(nm)為單位。由于顆粒形狀復雜(如非球形),實際測量中采用“等效粒徑”概念,即通過激光衍射、沉降法等方法,將顆粒的物理特性等效為球體直徑。
2.目數(shù)(Mesh Number)
目數(shù)是篩分領域常用的單位,定義為每平方英寸篩網(wǎng)上的孔數(shù)。目數(shù)越大,篩孔越小,能通過的顆粒粒徑越細。例如:
100目:篩網(wǎng)孔徑約150微米;
500目:篩網(wǎng)孔徑約30微米。
3.目數(shù)與粒徑的換算
如果手頭沒有上面表格,可以按照行業(yè)經(jīng)驗公式粗略換算:
目數(shù) × 孔徑(μm) ≈15000
由此可推導:
孔徑 ≈ 15000 ÷ 目數(shù)
目數(shù) ≈ 15000 ÷ 孔徑
注意:該公式為近似值,實際篩網(wǎng)標準(如泰勒標準、國際標準)可能略有差異,需結(jié)合實測數(shù)據(jù)校準。 二、粒度分布及其關鍵參數(shù)
1.粒度分布(Particle Size Distribution)
指顆粒體系中不同粒徑的占比情況,分為頻率分布(各粒徑顆粒的百分比)和累積分布(小于某粒徑的累積百分比)。非單分散體系需通過分布圖分析顆粒組成。
2.核心參數(shù):D10、D50、D90
D10:累積分布達10%時對應的粒徑,表示小顆粒端占比;
D50(中位粒徑):累積分布達50%時的粒徑,代表體系的平均粒度;
D90:累積分布達90%時的粒徑,反映大顆粒端上限。
示例:某金剛石微粉D10=3 μm,D50=10 μm,D90=12 μm,說明:
10%的顆粒≤3 μm;
50%的顆粒≤10 μm;
90%的顆粒≤12 μm。
粒度頻率分布:D10、D50和D90示意圖
粒度累積分布:D10、D50和D90示意圖
3.分布不對稱性
若分布圖非對稱,均值(平均粒徑)、中值(D50)和峰值(最高頻率粒徑)可能不一致。例如,長尾分布中,D90遠高于D50,表明存在少量大顆粒。
粒度分布:中值、峰值和平均值示意圖
三、實際應用與意義
1.目數(shù)與粒徑的工業(yè)應用
(1)金剛石砂輪制造中,目數(shù)決定磨料顆粒大小,直接影響加工精度。例如:
粗磨:80-120目(180-125 μm);
精磨:400-600目(38-25 μm)。
(2)篩分工藝需根據(jù)目標粒徑選擇目數(shù),如制備30μm金剛石粉需使用500目篩網(wǎng)。
2. 粒度分布參數(shù)的作用
D50:表征產(chǎn)品平均粒度,用于質(zhì)量控制;
D90-D10:反映分布寬度,數(shù)值越大,均勻性越差;
D90:在拋光領域,需嚴格控制大顆粒(如D90≤15μm)以避免劃痕。
四、總結(jié)
掌握粒徑與目數(shù)的換算關系,結(jié)合粒度分布參數(shù),可精準調(diào)控金剛石制品的性能,適用于磨具制造、半導體加工等高端領域。實際生產(chǎn)中需結(jié)合儀器檢測(如激光粒度儀)驗證理論值,確保產(chǎn)品一致性。