2025-09-25

应用案例 | 金刚石粉末的研磨与粒度粒形分析

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金刚石（diamond）是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。除了天然金刚外，也可以在高温高压的条件下合成人造金刚石。金刚石的莫氏硬度为10，是自然界中天然存在的最坚硬的物质。因此在工业上常被用作切削、研磨和抛光的理想材料。金刚石粉末的粒度和粒形会极大影响其作为磨料的性能，本文介绍一种采用机械研磨办法制备金刚石粉末并使用图像法粒度粒形分析仪分析表征的实验过程。

一、制备金刚石粉末

   01.使用设备   

行星式球磨仪PM300是一款功能强大、符合人体工程学的台式设备，配有两个研磨工位，可支持高达 500毫升容积的研磨罐，允许每批次处理最多达220毫升x2的样品材料。最高800 rpm的高转速，产生的高离心力导致粉碎效率极大提升，从而缩短了工作时间。


PM 300 几乎适用于所有对纯度、速度、细度和可重复性要求极高的质量控制行业。由于其能量输入高达重力加速度的 64.4 倍，该研磨机是机械化学（共晶体筛选、机械合成、机械合金化和机械催化）等研究任务或纳米级超细胶体研磨的最佳选择。

快速 强力

无损耗减小尺寸至亚微米范围

湿法研磨产生的颗粒尺寸在纳米范围内（<100 纳米）

太阳轮转速范围为50至800转/分，公转自转比例为1:-2

研磨时的加速度高达64.4 g

双工作平台，单工作平台最高支持500 ml研磨罐

可堆叠12-80 ml罐子（同容积），同时处理4个样品

不锈钢、碳化钨、玛瑙、烧结刚玉、氧化锆材质研磨套件可选

  02.样品特性  


样品名称：工业金刚石

样品尺寸：2-3 mm

样品重量：10 g

样品性质：干性、硬脆

  03.研磨参数  

研磨套件：2个50 ml碳化钨研磨罐+8颗φ20 mm碳化钨研磨球

球磨仪转速：400 rpm

研磨时间：5 min

说明：每个研磨罐填充4颗研磨球和5 g样品，研磨时间持续5 min。试验表明通过延长研磨时间或更换更小尺寸的研磨球可获得更细粒度的金刚石粉末。


  04.研磨效果  



二、粒度粒形分析

01 使用设备

CAMSIZER X2是一款功能强大、用途极其广泛的粒度粒形分析仪，其测量范围宽，结合了最先进的双CCD镜头技术和灵活的分散模块选项。基于动态图像分析原理(ISO 13322-2)，CAMSIZER X2可在0.8 μm至8 mm的测量范围内提供粉末、颗粒和悬浮液的精确粒度粒形信息。


CAMSIZER X2产生的颗粒流，通过具有高分辨率光学系统进行表征。一个超亮LED频闪光源和两个高分辨率数码相机，可以达到每秒300多张图像的帧速率，并通过强大的软件进行实时评估。因此，CAMSIZER X2可以在1到3分钟内以最高的精确度捕捉数十万到数百万个颗粒的图像。

CAMSIZER X2提供了广泛的颗粒信息选项，实现对样品材料进行全面和可靠的表征。它适用于研发和日常质量控制。

• 采用动态图像法(ISO 13322-2)分析0.8 μm 到 8 mm之间的颗粒粒径粒形信息。
• 宽粒径分布样品的精确分析
• 对于窄分布及多峰分布样品具有极佳的分辨率
• 微量过大或过小颗粒都能够准确检测
• 结果完全可以和筛分及激光粒度仪结果进行比对
• 分析评估选项丰富(不同粒径定义的粒径参数，多种粒形参数，颗粒图库，单张颗粒图像分析等)
• 重现性非常好
• 典型测量时间1-3 min，可测试样品量大
• “X-Change“分散模块切换系统，适合干法和湿法测量 
• 超强LED光源及高分辨率相机以获得最清晰的结果
• 操作简单，几乎免维护

02 测试参数

使用模块：干法测试模块X-Jet，使用压缩空气分散

测试样品量：3 g

分散压力：50 Kpa

测试时间：2 min 37 s



03 测试结果

基准摄像头：

拍摄颗粒：494469颗，拍摄图像：43068张

聚焦摄像头：

拍摄颗粒：83685颗，拍摄图像：40374张

粒度分析

捕获的样品颗粒图像

 粒形分析
CAMSIZER X2除了能通过对捕获的大量颗粒图像分析统计，获得样品的粒度分布数据外，还能利用算法分析统计获取颗粒的形状(如球形度、纵横比、对称性、凹凸度等)信息，并能够实时显示和保存图像。

颗粒纵横比分布图

三、总结

1.使用行星式球磨仪可快速制备得到粒度分布均匀的金刚石粉末磨料，并可通过控制研磨时间或研磨球尺寸等手段改变金刚石粉末的粒度分布；

2.粒度粒形分析仪对金刚石粉末磨料的粒形分析结果表明，该试验制备得到的材料具有较明显的锐角，有较强的磨削能力，可用作切削刀片的有效成分或作为粗抛光的磨料。

End

领拓仪器作为弗尔德的代理商，拥有德国Retsch（莱驰）粉碎、研磨、筛分设备，德国Microtrac MRB（麦奇克莱驰）多功能粒度粒形分析仪，Carbolite•Gero（卡博莱特•盖罗）烘箱、高温烘箱、箱式马弗炉、灰化炉、管式马弗炉、气氛马弗炉、真空马弗炉、高温马弗炉及工业定制炉，Eltra（埃尔特）碳/氢/氧/氮/硫元素分析仪等设备，如有需要可扫码添加客服沟通。

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