人造金剛石微粉主要使用在工件精加工的研磨和拋光工序中，使用者往往要求用最低的金剛石濃度，以最快的切削速度，獲得最好的表面光潔度和工件的幾何形狀，以及最小可能的表面微損壞，為達(dá)到這樣的使用要求，沒有合適的微粉是不行的。因此，必須嚴(yán)格地控制以下幾項(xiàng)指標(biāo)：粒度分布、顆粒形狀、雜質(zhì)含量、金剛石強(qiáng)度等。今天先介紹一下金剛石微粉的粒度分布及檢測(cè)方法。

       01、金剛石微粉粒徑

       金剛石微粉粒徑即指微粉顆粒直徑，是衡量顆粒大小的一個(gè)數(shù)值。對(duì)于規(guī)則的球形顆粒而言，粒徑就是球體的直徑，然而金剛石微粉顆粒一般不是規(guī)則的球體，而是不規(guī)則形狀，比如棒狀、針片狀等，因此，很難用一個(gè)數(shù)值表示金剛石微粉顆粒的大小，于是引入了等效粒徑這一概念來(lái)代表金剛石微粉顆粒的粒徑。當(dāng)一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直徑來(lái)代表這個(gè)顆粒的直徑，這個(gè)球形顆粒的粒徑就是該顆粒的等效粒徑。等效粒徑有幾種：等效投影面積粒徑是與實(shí)際顆粒投影面積相同的球形顆粒的直徑，圖像法所測(cè)的粒徑是等效投影面積直徑；等效體積粒徑是與實(shí)際顆粒體積相同的球體直徑，一般認(rèn)為激光法所測(cè)的直徑為等效體粒徑。

       02、金剛石微粉的粒度分布

       金剛石微粉的粒度分布是指各種粒徑金剛石顆粒的分布比率，它是衡量金剛石微粉質(zhì)量好壞的一個(gè)非常重要的參數(shù)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，粒度分布的集中程度決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低。

       在應(yīng)用當(dāng)中各種粒度規(guī)格的產(chǎn)品都有相應(yīng)的磨削效率和表面加工光潔度，用戶可根據(jù)不同的加工要求選擇不同粒度規(guī)格的產(chǎn)品。一般而言，對(duì)金剛石微粉中的粗顆粒都會(huì)有嚴(yán)格的控制，這是因?yàn)榇诸w粒在應(yīng)用中會(huì)引起被加工器件的劃傷，產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題，尤其是在一些精密拋光領(lǐng)域，粗顆粒引起的劃傷會(huì)直接導(dǎo)致昂貴的加工器件報(bào)廢，損失巨大，而細(xì)顆粒的存在也會(huì)引出相應(yīng)的問題，比如在磨削加工中會(huì)降低磨削效率等。因此也會(huì)有明確的要求。

       03、粒度分布的主要表征參數(shù)

       粒度分布的主要表征參數(shù)有: D50、Mv、D5、D95等。

       D50：也叫中值或中位徑，常用來(lái)表示粉體的平均粒度，是一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑，其物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%。

       Mv：以體積分布的平均粒徑。是平均粒徑的另一種表示方法，該值受大顆粒的影響更大，在對(duì)大顆粒進(jìn)行控制時(shí)該值的指示性更強(qiáng)。

       D5：是一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑，通常用來(lái)衡量樣品細(xì)端的顆粒指標(biāo)。

       D95：是一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到95%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑，通常用來(lái)衡量樣品粗端的顆粒指標(biāo)。

       04、金剛石微粉粒度分布的檢測(cè)方法

       金剛石微粉粒度分布的檢測(cè)方法主要有如下幾種：圖像法、沉降法、離心法、激光法、庫(kù)侖法等。

       1、圖像法

       圖像法是使用顆粒圖像儀對(duì)金剛石微粉粒度進(jìn)行粒度檢測(cè)的一種方法。

       顆粒圖像儀一般由光學(xué)顯微鏡、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)以及分析軟件等部分組成。進(jìn)行粒度檢測(cè)的時(shí)候首先用載玻片、甘油將樣品制作成觀察樣本，置于光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察，通過攝像機(jī)拍攝樣本圖片，然后傳送到計(jì)算機(jī)用分析軟件進(jìn)行粒度分析（如下圖所示）。

▲ 顆粒圖像分析儀

▲ 圖像法粒度分布檢測(cè)結(jié)果

       圖像法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)直觀，同時(shí)還可以對(duì)顆粒形貌進(jìn)行分析等，缺點(diǎn)是取樣量少，檢測(cè)結(jié)果代表性不強(qiáng)，整個(gè)操作過程也比較繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)。

       2、沉降法

       沉降法粒度測(cè)試技術(shù)是指通過顆粒在液體中沉降速度來(lái)衡量粒度分布的儀器和方法。根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同，測(cè)量金剛石微粉粒度分布的一種方法。

       它的基本過程是：把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液，懸浮液中的顆粒在重力作用下將發(fā)生沉降。顆粒的沉降速度與顆粒的大小有關(guān)，大顆粒的沉降速度快，小顆粒的沉降速度慢，通過測(cè)量不同時(shí)刻透過懸浮液光強(qiáng)的變化率來(lái)間接地反映顆粒的沉降速度，進(jìn)而計(jì)算出其粒度分布。但是，在實(shí)際測(cè)量過程中，直接測(cè)量顆粒的沉降速度是很困難的。所以通常用在液面下某一深度處測(cè)量懸浮液濃度的變化率來(lái)間接地判斷顆粒地沉降速度，進(jìn)而測(cè)量樣品的粒度分布。

       3、離心法

       對(duì)于較細(xì)的顆粒來(lái)說(shuō)，重力沉降法需要較長(zhǎng)的沉降時(shí)間，且在沉降過程中受對(duì)流、擴(kuò)散、布朗運(yùn)動(dòng)等因素的影響較大，致使測(cè)量誤差變大。為了克服這些問題通常用離心沉降法，測(cè)量時(shí)將沉降槽置于高速旋轉(zhuǎn)的圓盤中，加快顆粒的沉降速度，從而大大縮短測(cè)量時(shí)間，提高測(cè)量精度，同時(shí)使超細(xì)顆粒的檢測(cè)成為可能?，F(xiàn)在的離心式粒度分析儀轉(zhuǎn)速高達(dá)2萬(wàn)多轉(zhuǎn)/分鐘。檢測(cè)下限達(dá)到納米級(jí)別。

       4、激光法

       激光法是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象進(jìn)行粒度分布測(cè)試的。該分析方法在實(shí)際的應(yīng)用中因測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定，特別是對(duì)于粒度小于 150μm 粉體測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用中得到了人們的認(rèn)同。

       5、庫(kù)爾特法

       庫(kù)爾特法也稱為電阻法，采用的是小孔電阻原理，當(dāng)微粉顆粒通過一個(gè)小微孔的瞬間，微粉顆粒占據(jù)了小微孔中的部分空間而排開了小微孔中的導(dǎo)電液體，使小微孔兩端的電阻發(fā)生變化。儀器對(duì)這些電阻信號(hào)進(jìn)行處理就可以統(tǒng)計(jì)出粒度的分布了。這種測(cè)量方法適合于測(cè)量粒度均勻（即粒度分布范圍窄）的粉體樣品，也適用于測(cè)量水中稀少的固體顆粒的大小和個(gè)數(shù)。具有分辨率高、測(cè)量速度快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但也存在動(dòng)態(tài)范圍小、測(cè)量下限不夠小等不足。

 參考資料：《金剛石微粉》汪靜