A influência do tamanho das partículas de moagem nas partículas de pó se reflete principalmente em três aspectos: propriedades físicas, desempenho do processo e aplicações finais.
1. Mudanças nas propriedades físicas e químicas
Área de superfície específica e energia de superfície:
À medida que o tamanho das partículas é reduzido ao nível micrométrico ou nanométrico, a área superficial específica aumenta exponencialmente. Por exemplo, a área superficial específica de partículas de 1 μm é 100 vezes maior do que a de partículas de 100 μm. A atividade superficial é significativamente aumentada. Por exemplo, a taxa de dissolução de fármacos aumenta de 3 a 5 vezes após o nanodimensionamento. E a eficiência da reação catalítica pode aumentar em mais de 30%.
Distorção da estrutura cristalina:
A retificação mecânica leva a um aumento na taxa de defeitos de rede. A densidade de discordâncias de pós metálicos típicos após a retificação pode chegar a 10^12/cm². Isso afeta diretamente a redução da energia de ativação da sinterização em cerca de 15-20%.
Deterioração da Fluidez:
Quando D50 < 20μm, o ângulo de repouso do pó geralmente excede 45°, exigindo a adição de nano-sílica 0,5-1,2% e outros auxiliares de fluxo para melhorar a fluidez.
2. Influência na Adaptabilidade do Processo
Janela do processo de formação:
A formação de corpos cerâmicos verdes exige que a amplitude da distribuição granulométrica seja controlada entre 1,2 e 1,5. Uma amplitude muito estreita resulta em densidade de compactação insuficiente (< 55%). No entanto, uma amplitude muito larga causa defeitos de delaminação.
Dinâmica de Sinterização:
Quando o pó cerâmico 3Y-TZP é refinado de 1 μm para 0,3 μm, a temperatura de sinterização pode ser reduzida em 150 °C. A densidade aumenta de 92% para 99,5%.
Estabilidade de dispersão:
Suspensões com tamanho de partícula de D90 < 5 μm requerem a adição de dispersantes policarboxilatos de 0,1-0,5% em peso de %. O valor absoluto do potencial Zeta precisa ser > 30 mV. Assim, é possível manter uma taxa de sedimentação < 5% ao longo de 30 dias.
3. Correlação de desempenho terminal
Propriedades mecânicas:
Para cada redução de 0,1 μm no tamanho de partícula de carboneto de tungstênio no carboneto cimentado WC-Co, a dureza aumenta em 50 HV, enquanto a tenacidade à fratura diminui em 0,5 MPa·m^1/2.
Propriedades ópticas:
Quando o D50 do dióxido de titânio aumenta de 0,3 μm para 0,5 μm, o poder de cobertura diminui em 15%, mas a resistência às intempéries melhora em 20%.
Biodisponibilidade:
Quando o ibuprofeno é micronizado para D90 < 10μm, o tempo de dissolução in vitro T80 é reduzido de 45 minutos para 12 minutos.
Controle de Parâmetros Chave na Tecnologia de Moagem
Otimização do Consumo de Energia:
Ao usar um planetário moinho de bolas Para moer alumina, a relação de velocidade ideal é de 1:2 (tanque: chassi). Uma taxa de enchimento de 30% economiza 40% de energia em comparação com uma taxa de enchimento de 60%.
Limiar de moagem reversa:
Após 8 horas de moagem, as partículas de α-Al2O3 tendem a se reaglomerar. Para estender o tempo crítico de moagem para 12 horas, é necessário adicionar 0,2% de trietanolamina.
Controle de temperatura:
Ao moer pó de nano-silício, a temperatura da pasta deve ser mantida abaixo de 40 °C. Acima dessa temperatura, a taxa de crescimento do grão aumenta em 3 vezes.
Gargalo técnico atual: O erro de detecção online para pó submicrométrico permanece em ±8%, e a densidade compactada do pó ultrafino (D50 < 1 μm) é 20-30% inferior ao valor teórico. Recomenda-se a utilização de um processo de moagem em vários estágios (moagem grosseira + moagem fina + modificação de superfície) com um sistema de monitoramento online do tamanho de partículas para obter um controle estável da distribuição do tamanho de partículas, com um valor de CV <5%.
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