金剛石（diamond）是一種由碳元素組成的礦物，是石墨的同素異形體。除了天然金剛外，也可以在高溫高壓的條件下合成人造金剛石。金剛石的莫氏硬度為10，是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。因此在工業(yè)上常被用作切削、研磨和拋光的理想材料。金剛石粉末的粒度和粒形會(huì)極大影響其作為磨料的性能，本文介紹一種采用機(jī)械研磨辦法制備金剛石粉末并使用圖像法粒度粒形分析儀分析表征的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

一、制備金剛石粉末

   01.使用設(shè)備   

行星式球磨儀PM300是一款功能強(qiáng)大、符合人體工程學(xué)的臺(tái)式設(shè)備，配有兩個(gè)研磨工位，可支持高達(dá) 500毫升容積的研磨罐，允許每批次處理最多達(dá)220毫升x2的樣品材料。最高800 rpm的高轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的高離心力導(dǎo)致粉碎效率極大提升，從而縮短了工作時(shí)間。

PM 300 幾乎適用于所有對(duì)純度、速度、細(xì)度和可重復(fù)性要求高質(zhì)量控制行業(yè)。由于其能量輸入高達(dá)重力加速度的 64.4 倍，該研磨機(jī)是機(jī)械化學(xué)（共晶體篩選、機(jī)械合成、機(jī)械合金化和機(jī)械催化）等研究任務(wù)或納米級(jí)超細(xì)膠體研磨的選擇。

快速 強(qiáng)力

無(wú)損耗減小尺寸至亞微米范圍

濕法研磨產(chǎn)生的顆粒尺寸在納米范圍內(nèi)（<100 納米）

太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速范圍為50至800轉(zhuǎn)/分，公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)比例為1:-2

研磨時(shí)的加速度高達(dá)64.4 g

雙工作平臺(tái)，單工作平臺(tái)最高支持500 ml研磨罐

可堆疊12-80 ml罐子（同容積），同時(shí)處理4個(gè)樣品

不銹鋼、碳化鎢、瑪瑙、燒結(jié)剛玉、氧化鋯材質(zhì)研磨套件可選

  02.樣品特性  

樣品名稱：工業(yè)金剛石

樣品尺寸：2-3 mm

樣品重量：10 g

樣品性質(zhì)：干性、硬脆

  03.研磨參數(shù)  

研磨套件：2個(gè)50 ml碳化鎢研磨罐+8顆φ20 mm碳化鎢研磨球

球磨儀轉(zhuǎn)速：400 rpm

研磨時(shí)間：5 min

說(shuō)明：每個(gè)研磨罐填充4顆研磨球和5 g樣品，研磨時(shí)間持續(xù)5 min。試驗(yàn)表明通過(guò)延長(zhǎng)研磨時(shí)間或更換更小尺寸的研磨球可獲得更細(xì)粒度的金剛石粉末。


  04.研磨效果  

二、粒度粒形分析

01 使用設(shè)備

CAMSIZER X2是一款功能強(qiáng)大、用途極其廣泛的粒度粒形分析儀，其測(cè)量范圍寬，結(jié)合了先進(jìn)的雙CCD鏡頭技術(shù)和靈活的分散模塊選項(xiàng)?；趧?dòng)態(tài)圖像分析原理(ISO 13322-2)，CAMSIZER X2可在0.8 μm至8 mm的測(cè)量范圍內(nèi)提供粉末、顆粒和懸浮液的精確粒度粒形信息。

CAMSIZER X2產(chǎn)生的顆粒流，通過(guò)具有高分辨率光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行表征。一個(gè)超亮LED頻閃光源和兩個(gè)高分辨率數(shù)碼相機(jī)，可以達(dá)到每秒300多張圖像的幀速率，并通過(guò)強(qiáng)大的軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。因此，CAMSIZER X2可以在1到3分鐘內(nèi)以最高的精確度捕捉數(shù)十萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)顆粒的圖像。

CAMSIZER X2提供了廣泛的顆粒信息選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品材料進(jìn)行全面和可靠的表征。它適用于研發(fā)和日常質(zhì)量控制。

• 采用動(dòng)態(tài)圖像法(ISO 13322-2)分析0.8 μm 到 8 mm之間的顆粒粒徑粒形信息。

• 寬粒徑分布樣品的精確分析

• 對(duì)于窄分布及多峰分布樣品具有分辨率

• 微量過(guò)大或過(guò)小顆粒都能夠準(zhǔn)確檢測(cè)

• 結(jié)果可以和篩分及激光粒度儀結(jié)果進(jìn)行比對(duì)

• 分析評(píng)估選項(xiàng)豐富(不同粒徑定義的粒徑參數(shù)，多種粒形參數(shù)，顆粒圖庫(kù)，單張顆粒圖像分析等)

• 重現(xiàn)性非常好

• 典型測(cè)量時(shí)間1-3 min，可測(cè)試樣品量大

• “X-Change“分散模塊切換系統(tǒng)，適合干法和濕法測(cè)量 

• 強(qiáng)LED光源及高分辨率相機(jī)以獲得最清晰的結(jié)果

• 操作簡(jiǎn)單，幾乎免維護(hù)

02 測(cè)試參數(shù)

使用模塊：干法測(cè)試模塊X-Jet，使用壓縮空氣分散

測(cè)試樣品量：3 g

分散壓力：50 Kpa

測(cè)試時(shí)間：2 min 37 s



03 測(cè)試結(jié)果

基準(zhǔn)攝像頭：

拍攝顆粒：494469顆，拍攝圖像：43068張

聚焦攝像頭：

拍攝顆粒：83685顆，拍攝圖像：40374張

粒度分析

捕獲的樣品顆粒圖像

 粒形分析
CAMSIZER X2除了能通過(guò)對(duì)捕獲的大量顆粒圖像分析統(tǒng)計(jì)，獲得樣品的粒度分布數(shù)據(jù)外，還能利用算法分析統(tǒng)計(jì)獲取顆粒的形狀(如球形度、縱橫比、對(duì)稱性、凹凸度等)信息，并能夠?qū)崟r(shí)顯示和保存圖像。

顆粒縱橫比分布圖

三、總結(jié)

1.使用行星式球磨儀可快速制備得到粒度分布均勻的金剛石粉末磨料，并可通過(guò)控制研磨時(shí)間或研磨球尺寸等手段改變金剛石粉末的粒度分布；

2.粒度粒形分析儀對(duì)金剛石粉末磨料的粒形分析結(jié)果表明，該試驗(yàn)制備得到的材料具有較明顯的銳角，有較強(qiáng)的磨削能力，可用作切削刀片的有效成分或作為粗拋光的磨料。

End

領(lǐng)拓儀器作為弗爾德的代理商，擁有德國(guó)Retsch（萊馳）粉碎、研磨、篩分設(shè)備，德國(guó)Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀，Carbolite•Gero（卡博萊特•蓋羅）烘箱、高溫烘箱、箱式馬弗爐、灰化爐、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業(yè)定制爐，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀等設(shè)備，如有需要可掃碼添加客服溝通。