設備介紹 | 萊馳RETSCH 高能球磨儀EMAX

更快、更精細、更控溫

萊馳高能球磨儀Emax是一臺全新設計的高能球磨儀，最高運轉速度2000轉/分，是目前市面上最高轉速的球磨儀，創(chuàng)新的研磨罐造型具有更多撞擊力和摩擦力。結合偏心輪運動方式，和使用其他球磨儀相比，樣品的混合更均勻，研磨更精細，粒度分布更集中。Emax可以在非常短的時間內制備出更高要求的樣品粒度。

和傳統(tǒng)的球磨儀相反， Emax工作幾個小時也常常不需要間歇來降溫。水冷設計保證了研磨過程的高效和樣品的溫度安全性。控溫模式允許客戶設定極限工作溫度以保證研磨過程中樣品無高溫過熱之虞。

所有這些特性都使得Emax特別適合高能物理研磨，并且僅需使用原來傳統(tǒng)球磨儀的一小部分時間即可得到基本優(yōu)于原來的結果，特別適用于機械化學，機械合金等需要高能量輸入的應用。

PART.01工作原理

高能球磨儀Emax結合了高頻撞擊、強烈摩擦和可控的圓周運動，形成了高效的研磨機制。研磨罐呈橢圓形，分別安裝在兩個圓盤上，圓盤在不改變其方向的情況下沿圓形方向移動研磨罐。研磨罐的幾何形狀和運動的相互作用，使研磨球、試樣材料和研磨罐壁之間產生強烈的摩擦，并使研磨罐快速加速，使研磨罐的圓端對試樣產生巨大的沖擊力。這顯著地改善了顆粒的混合，導致在球磨儀中實現(xiàn)更小的研磨尺寸和更窄的顆粒尺寸分布。

Emax工作原理圖

研磨球運動軌跡示意圖

PART.02出色的性能

01.不需要額外的冷卻間歇 高效冷卻系統(tǒng)

球磨儀研磨得過程中會產生巨大的研磨能量導致研磨罐內積聚大量熱量。RETSCH通過創(chuàng)新的集成水冷系統(tǒng)解決了這個問題。在Emax內部，冷卻系統(tǒng)通過罐支架冷卻研磨罐。這是非常有效的，因為熱量相比于傳遞到空氣中更容易傳遞到水中。用戶可以選擇三種冷卻方式：除內部冷卻外，還可以將球磨儀連接到冷水機或水龍頭，以進一步降低溫度。因此，Emax通常不需要冷卻間歇，而傳統(tǒng)球磨儀即使在低轉速長時間研磨的過程中也需要冷卻間歇。 

高能球磨儀Emax的冷卻回路（藍色部分）

高能球磨儀3種冷卻方式：①內部冷卻，②接外部水龍頭冷卻，③接外部冷水機冷卻可選。

Emax 軟件允許用戶在規(guī)定的溫度范圍內進行研磨過程，即可以規(guī)定溫度。當達到最高溫度時，磨機會自動中斷研磨過程，并在罐子冷卻到低溫度后重新開始。

在使用傳統(tǒng)球磨機時，需要通過經驗試驗來確定適當?shù)难心ズ屠鋮s周期。這可能會導致樣品變質或不必要的加工時間過長。相比之下，Emax 可以在規(guī)定的溫度范圍內實現(xiàn)研磨和冷卻的可變循環(huán)。因此，整個粒度減小過程是可重復的，并能在最短的時間內完成。

不同冷卻方式研磨一段時間后的溫度對比

02.高能量

高能球磨儀Emax 是 RETSCH 產品系列中功能強大的一款，可實現(xiàn)最高的能量輸入，轉速可高達2000 rpm，提供76 g的加速度。結合其工作原理和研磨罐設計，可產生極窄的粒度分布，最大限度地減少研磨或反應時間，并產生超細顆粒。此外，它的設計還能確保球在運動過程中同時受到沖擊和摩擦，從而增強混合效果。最終出料粒度可低至0.08微米。

萊馳球磨儀家族可輸出的能量對比

萊馳高能球磨儀Emax和MM 500 nano研磨20 g硅粉效果對比圖，研磨時間均為1 h。

PART.03人性化設計

研磨罐

高能球磨儀Emax有2個研磨工作位，可容納最小50毫升最大125毫升的研磨罐，研磨罐的材質有不銹鋼、碳化鎢和氧化鋯三種可選。

研磨罐采用幾何結構設計，在便于拆卸與鎖緊的同時，引導研磨球與特定的軌跡運動，通過高頻沖擊、強烈摩擦和可控的圓周運動，形成了高效的研磨機制。

研磨罐的裝卸過程極其直觀簡潔，只需簡單旋蓋操作即可完成。

研磨罐裝載過程：(1)放入研磨罐；(2)旋緊研磨罐夾

此外球磨罐還提供通氣蓋，用于為研磨罐沖入特定的氣體；還提供有溫度和壓力監(jiān)控傳感器，用于實時監(jiān)控研磨過程中研磨罐內的溫度和壓力。

觸摸屏球磨儀的所有參數(shù)設置通過人性化的觸摸屏進行操作，操作方式簡潔明了。

操作機器設計之初就將安全性與操作的便利性充分考慮到，帶有內置安全蓋的研磨罐蓋只需簡單地擰在罐子上，就能確保濕研磨過程或罐內壓力增加時的絕對密封性。在啟動機器前，傳感器會監(jiān)測研磨罐的正確位置，并持續(xù)監(jiān)測可能出現(xiàn)的不平衡現(xiàn)象；如果不平衡現(xiàn)象過于嚴重，研磨機會自動停止，并顯示剩余的研磨時間。研磨參數(shù)，如速度、時間、間隔操作或溫度控制，可通過彩色觸摸屏進行快速方便的設置。整個研磨過程中都會顯示溫度。用戶可存儲多達 10 個研磨程序，用于日常操作。

PART.04應用案例

高能球磨儀 Emax 適用于對速度、細度、純度和可重復性要求高的應用。Emax 可以粉碎和均質化中等硬度、硬質、脆性和纖維狀材料（干的或濕的），并能輕松制備出納米級的粉末。Emax 的高效性和靈活性使其適用于多種材料—從用于制藥研究的成分粉碎到用于新材料開發(fā)的機械合金化。

01.更快

高能球磨儀Emax配置有最高可達2000 rpm的轉速、水冷散熱系統(tǒng)和研磨機制，使得其在大多數(shù)樣品的研磨過程中無需間歇停機。因此相比傳統(tǒng)球磨儀，Emax能節(jié)省最高90 %的時間。鈦酸鋇是一種鐵電材料，屬于電氣陶瓷類，可用于電子和傳感器技術等領域。在這個應用實例中，要求在最短時間內將鈦酸鋇研磨到90 nm以下。最終Emax只用了 2 個小時就達到了所需的研磨尺寸，而行星式球磨機則需要 3 個小時。

Emax和傳統(tǒng)球磨儀研磨鈦酸鋇至90 nm所需時間對比

02.更精細

Emax 的高能量輸入和非常高效的粒度降低機制也使其適用于粉碎納米級的困難樣品。此外，對樣品的全混合還能使粒度分布更窄。石墨是一種潤滑劑，因此需要特別高的能量輸入才能粉碎。在Emax球磨儀中研磨1小時后，已有90 % 的樣品小于10 μm。傳統(tǒng)球磨儀的最佳結果是研磨尺寸大于20 μm。

Emax和傳統(tǒng)球磨儀研磨石墨最終出樣效果對比

03.溫控研磨

集成的水冷卻系統(tǒng)有助于大幅降低研磨罐內的溫度和壓力，因此可以在不中斷冷卻的情況下以最高速度延長加工時間?？梢酝ㄟ^連接外部熱交換器來增強冷卻效果。在研磨對熱敏感的樣品時，使用溫度控制模式允許定義溫度，從而限制了研磨過程的范圍，因此用戶無需通過經驗試驗來確定冷卻間歇的長度和頻率。將甲殼素樣品粉碎至200 μm的最終細度，且溫度不應超過 60 ℃，以防止降解或變色。由于采用了溫度控制模式，Emax的溫度沒有超過60 ℃，樣品保持了原來的顏色。

Emax（左圖）和傳統(tǒng)球磨儀（右圖）研磨甲殼素效果對比，傳統(tǒng)球磨儀的制樣效果改變了樣品原來的顏色

04.機械合金

對于無法通過熔融進行合金化的材料，可在球磨儀中進行機械合金化，球磨儀通過沖擊和摩擦提供高能量輸入。試驗表明，與行星式球磨儀相比，使用Emax合金化過程所需的時間要短得多，同時轉化率更高，無定形顆粒更少，結塊更少。

為了在 Emax 中生產硅鍺合金，首先將3.63克硅和2.36克鍺在50毫升碳化鎢研磨罐中用10個10 mm的碳化鎢研磨球進行粉碎。硅的初始粒度在0.1至2.5 厘米之間，鍺的初始粒度約為4毫米。在1000 rmp的轉速下研磨20分鐘后，初始物質變成了松散的粉末。開始實際合金化過程時，粉末/球的比例為1/10，轉速為 1200 轉/分。經過5小時的機械合金化（每小時后休息1分鐘，以調轉方向避免結塊），粉末衍射圖已經反映出鍺與硅的結合。8至9小時后，可以觀察到這種效果略有增強。

使用Emax合成硅鍺合金，合成前（上方）和合成后（下方）的電鏡圖和XRD測試結果對