陶瓷行业的研磨分散技术
编辑：转自：材料科学与工程技术
发布时间：2024-01-26
不论是结构陶瓷，还是微波陶瓷、MLCC、LTCC、HTCC、陶瓷基板等电子陶瓷，陶瓷浆料制备工序中，一定需要对其进行研磨分散。如果想得到性能良好的研磨物料，就需要合适的研磨设备及相应的研磨工艺。
陶瓷粉体研磨设备有：球磨机和珠磨机（砂磨机）。除此之外，电子陶瓷所用的导电浆料也需要三辊研磨机进行研磨，三辊研磨机是高粘度物料有效的研磨、分散设备，此处不多做介绍。1、球磨机
球磨机（SBM）将球及处理物质充满的圆筒通过水平轴进行旋转，使充填物与圆筒共同旋转，在研磨机（圆筒）内翻腾到一定高度时它将产生层级运动（CASCADE），通过此时落下的球的强烈冲击将处理物粉碎、分散。球磨机是目前广泛使用的粉磨机械，在陶瓷行业中使用最为广泛，也是陶瓷行业中的可实现细研磨的设备及方法。
球磨工艺中，球磨机的装载量（研磨体数量）、研磨体的大小级配、浆料的比重和粘度对球磨效率都会产生较大的影响。球磨机装载量，如研磨体量过多，球磨机内部会发生研磨体相互碰撞，进而失去能量，降低研磨效率。如研磨体量过少，研磨体对物料的冲击和研磨次数会减少，相同研磨时间内具有较低的研磨效率。在生产中，球磨机的装载量根据所研磨物料的种类也有所不同。研磨体的大小级配，大球冲击力大，起到物料击碎作用，小球冲击力小，起到物料研磨作用，可根据最终所需物料的状态选择恰当的研磨球大小级配比。2、珠磨机（砂磨机）
珠磨机，又称砂磨机，是一种利用研磨介质（如磨珠）对浆液进行粉碎或分散处理的机械装置，粉碎容器（呈圆筒形）内部装有搅拌器，磨珠和浆液，搅拌器通过搅拌带动磨珠转动，磨珠在转动过程中，与浆液中的粒子摩擦冲击产生的能量能将粒子粉碎或分散。珠磨机的应用广泛，无论是粗大粒子的粉碎或是细微粒子的分散都能对应。它能有效地将微米或者亚微米粒子粉碎至更细，精细程度可达数十纳米。当处理不同材质的浆液时，需要选择最优的运转条件。可以通过选择合适的磨珠尺寸，搅拌器转速和搅拌器形状种类，来调整粉碎分散的能量大小，从而实现粒子的微细化处理。珠磨机按搅拌器放置位置划分，有卧式和立式两种。由于作用在磨珠上的离心力是重力的100至1000倍，因此重力的影响小到可以忽略不计。因此，两种类型之间的处理性能上没有显著差异。然而，就可操作性和维修简易性而言，存在以下优点和缺点：更换零件不是很容易
图 磨珠大小引起的粉碎/分散效率差异，来源：广岛金属机械磨珠尺寸是粉碎分散处理中最重要的因素。目标粒径和处理物质本身的硬度决定了粉碎/分散所需要的能量。通过选择合适的磨珠尺寸，搅拌器转速和加入的磨珠量，能调节粉碎/分散所需要的能量。磨珠和粒子之间的碰撞频率会影响粉碎/分散速度，磨珠间的空隙大小与磨珠自身的大小成正比例，而这个空隙大小会影响粒子的最终尺寸。
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