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顆粒尺寸的減小幾乎從一開(kāi)始就存在,，并經(jīng)歷了許多變化,。我們都見(jiàn)過(guò)牛轉(zhuǎn)磨石磨谷物的畫(huà)面,，這種方法至今仍在世界許多地方使用,。1922年,，Szegvari博士（攪拌磨發(fā)明人）想出了使用鵝卵石,、一加侖罐體,、鉆床和他為鉆頭設(shè)計(jì)的特殊攪拌器來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)分散的想法,。他發(fā)明了一種設(shè)備，可以生產(chǎn)出他所需要的東西。該設(shè)備是他的第一臺(tái)研磨機(jī),，它被定義為具有內(nèi)部研磨介質(zhì)的研磨機(jī),。

Attritor（攪拌磨）基礎(chǔ)知識(shí)

攪拌磨比其他研磨機(jī)更有效率的主要特征是，它的功率輸入直接作用于研磨介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)物料研磨,，而不是用于缸體旋轉(zhuǎn)或振動(dòng),。當(dāng)同時(shí)存在沖擊作用和剪切力時(shí)，會(huì)發(fā)生最有效的精細(xì)研磨,。

01  濕法研磨

濕法研磨時(shí),，研磨介質(zhì)由于其不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而不斷撞擊，從而產(chǎn)生沖擊作用,。剪切作用是指球（研磨介質(zhì)）在其隨機(jī)運(yùn)動(dòng)中以不同的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn),，從而在相鄰的漿料上施加剪切力。結(jié)果,，同時(shí)存在液體剪切力和研磨介質(zhì)沖擊力,。這種剪切和沖擊的結(jié)合導(dǎo)致尺寸減小以及良好的分散性。

批量式攪拌磨的操作非常簡(jiǎn)單,。所有材料都可以直接裝載到研磨缸中,，不需要預(yù)混合或預(yù)分散。由于頂部開(kāi)放式研磨罐的設(shè)計(jì),，因此可以直觀的觀察研磨過(guò)程,，并可以隨時(shí)補(bǔ)充溶劑、物料或其他添加劑等成分,。如果材料易碎,，最大進(jìn)料尺寸可達(dá)10mm；否則,，任何10目向下的材料都是可行的,。

批量式攪拌磨用于加工難以研磨的材料，如碳化鎢,、碳化硅,、陶瓷、玻璃粉,、油墨,、巧克力、金屬氧化物和各種金屬,。高達(dá)30000cps的高粘度漿料也可以在批量式攪拌磨中處理,。

循環(huán)式攪拌研磨系統(tǒng)是攪拌磨和儲(chǔ)料缸（預(yù)混缸）的組合，預(yù)混缸的大小通常是研磨缸的10倍,。該系統(tǒng)的基本要求之一是高循環(huán)（或泵送）速率,。預(yù)混缸的全部研磨漿料至少每7-8分鐘通過(guò)一次研磨缸。

在這種快速循環(huán)情況下，研磨漿料由氣動(dòng)隔膜泵傳送,，以下進(jìn)上出的路徑通過(guò)攪拌磨研磨缸,。研磨缸內(nèi)的研磨介質(zhì)起到動(dòng)態(tài)篩網(wǎng)的作用，使細(xì)顆?？焖偻ㄟ^(guò),，而較粗的顆粒則沿著更曲折的路徑進(jìn)行研磨?？梢赃B續(xù)監(jiān)測(cè)漿料,，在研磨過(guò)程中的任何時(shí)候都可以向預(yù)混缸中添加額外的成分，并且可以精確地終止加工,。

循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以用較少的研磨介質(zhì)和研磨設(shè)備投資來(lái)處理大量的材料,。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是更好的溫度控制，這是可以實(shí)現(xiàn)的,，因?yàn)轭A(yù)混缸會(huì)有夾套用于冷卻或加熱,，并充當(dāng)散熱器。此外,，漿料通過(guò)研磨缸的速度非?？欤看瓮ㄟ^(guò)20-30秒），因此加熱時(shí)間更短,。當(dāng)研磨缸內(nèi)襯由塑料或橡膠用于無(wú)金屬污染的加工時(shí),，這些優(yōu)點(diǎn)非常重要。

02  干法研磨

一種被描述為運(yùn)動(dòng)孔隙度的條件實(shí)現(xiàn)了攪拌磨干法研磨加工的原理,。干燥顆粒受到各種力,，如沖擊、旋轉(zhuǎn),、翻滾和剪切；因此,，可以容易地獲得微米范圍的細(xì)粉末,。此外，與其他沖擊式研磨設(shè)備相比,，這些力的組合會(huì)產(chǎn)生更類(lèi)似于球形的顆粒,。

與濕法研磨相比，干法研磨可以降低運(yùn)輸成本,，因?yàn)樵谠S多濕法漿料工藝中,，總重量的50%是液體。因?yàn)閺臐穹ㄑ心ミ^(guò)程中去除液體不僅涉及另一個(gè)過(guò)程步驟,，而且還需要大量的能量,，所以干法研磨可以降低能量成本。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除了廢液處理。遵循更嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī),，任何廢液（無(wú)論是水還是溶劑）的處理都可能成本高昂,。

干法研磨使用5到13毫米的磨球，軸轉(zhuǎn)速通常在75到500之間,。這些類(lèi)型的攪拌磨適用于較難研磨的材料,，如金屬粉末、金屬碳化物和玻璃塊,。這些機(jī)器的進(jìn)料尺寸可以很粗,，但比所選的研磨介質(zhì)小。

03  小磨介超細(xì)研磨

大約25年前,，行業(yè)趨勢(shì)開(kāi)始朝著顆粒越來(lái)越小的方向發(fā)展,。大多數(shù)參與研磨的人都同意，一種使用小磨介研磨機(jī)是生產(chǎn)這些顆粒的首選,。小磨介通常被定義為3到25mm,，但現(xiàn)在可以使用小到0.05mm的磨介。與較大尺寸相比,，小磨介研磨具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),，包括在研磨過(guò)程中能量輸入更多，單位體積內(nèi)可填充更多磨介,，而且它還可以獲得大的表面積與重量比,。

UnionProcess開(kāi)發(fā)了一種研磨機(jī)，將循環(huán)研磨與小磨介的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起,。研磨機(jī)的設(shè)計(jì)可容納0.2至1.0mm的磨介,，并開(kāi)發(fā)了一套球料分離裝置，可在不堵塞的情況下實(shí)現(xiàn)高流量循環(huán)研磨,。這是通過(guò)在格柵環(huán)之間用適當(dāng)尺寸的格柵墊片分隔開(kāi)格柵環(huán)的篩網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。由于格柵環(huán)直徑與研磨腔一致，因此漿料可以通過(guò)最大的開(kāi)口區(qū)域,，從而消除篩網(wǎng)的任何堵塞,。

通過(guò)使用不同尺寸的墊片，用戶(hù)可以最大限度地?cái)U(kuò)大所用格柵的開(kāi)放面積,。該研磨機(jī)利用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的研磨齒,，研磨齒在整個(gè)研磨腔中提供定向和均勻的磨介分布，同時(shí)提供更大的隨機(jī)磨介運(yùn)動(dòng)和高效的研磨,。與被研磨材料接觸的研磨部件（腔室,、格柵環(huán)和研磨齒）可以由更硬的金屬制成，以延長(zhǎng)使用壽命,，也可以由陶瓷制成,，如MgO穩(wěn)定的氧化鋯,，用于防止金屬污染問(wèn)題的應(yīng)用。

04  研磨介質(zhì)

研磨介質(zhì)是優(yōu)化研磨過(guò)程中需要考慮的另一個(gè)重要因素,，因?yàn)槟ソ槌杀究赡苁琴M(fèi)用的重要組成部分,。研磨介質(zhì)的選擇取決于幾個(gè)因素，其中一些因素是相互關(guān)聯(lián)的,。

一般來(lái)說(shuō),，高密度磨介會(huì)產(chǎn)生更好的結(jié)果，并且磨介應(yīng)該比要研磨的材料密度更大,。此外,，研磨高粘性材料需要具有更高密度的磨介來(lái)防止漂浮。較小的磨介不能將大顆粒磨細(xì),，但當(dāng)需要超細(xì)顆粒時(shí),，效率更高。磨介越硬,，污染越小,，因此磨損時(shí)間越長(zhǎng)。

污染是另一個(gè)重要考慮因素,。磨介磨損產(chǎn)生的磨耗不應(yīng)影響產(chǎn)品,，或者應(yīng)通過(guò)使用磁性分離器、化學(xué)方法或燒結(jié)過(guò)程去除,。成本也是一個(gè)因素,。

磨介的磨耗越少則價(jià)格越高，有2-3倍或5-6倍的價(jià)差,。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,，額外的成本是值得的。其他因素包括pH（一些強(qiáng)酸或堿性材料可能與某些金屬磨介反應(yīng)）和變色（例如,，白色材料應(yīng)保持白色）,。

05  低溫研磨

冷凍研磨是機(jī)械研磨的一種特殊工況應(yīng)用，其中粉末在冷凍劑（通常為液態(tài)氮）中或在工藝參數(shù)下的冷凍劑溫度下研磨,，從而獲得納米的微觀結(jié)構(gòu),。亞利桑那州圖森市高級(jí)陶瓷研究所使用攪拌磨在低溫條件下進(jìn)行的研磨研究。人們可以很容易地看到較低溫度對(duì)設(shè)備的影響,，這說(shuō)明了需要采取特殊預(yù)防措施來(lái)保護(hù)人員,。

一些必須與低溫研磨一起使用的特殊設(shè)備,。這張照片由Advanced Ceramics Research提供,，展示了用于這種研磨的氣體回收系統(tǒng)和特殊研磨機(jī)。低溫研磨利用了極低的冷凍劑溫度和傳統(tǒng)機(jī)械研磨所提供的優(yōu)勢(shì),。低溫研磨中極低的研磨溫度抑制了材料的形變和再結(jié)晶,，導(dǎo)致更精細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)和更快的晶粒細(xì)化,。

這項(xiàng)技術(shù)正在進(jìn)行大量的應(yīng)用，以生產(chǎn)出更堅(jiān)固的鋁金屬,。低溫研磨產(chǎn)生小到30μm的晶粒尺寸,，促進(jìn)了納米級(jí)氧化物和氮化物顆粒的形成。這導(dǎo)致金屬的強(qiáng)度是起始金屬的2-3倍,。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在努力開(kāi)發(fā)一種30到40噸的坦克,，它將提供與70噸坦克相同的保護(hù)水平。為海軍開(kāi)發(fā)冷凍研磨陶瓷的研究也在進(jìn)行中,。華盛頓特區(qū)國(guó)家研究實(shí)驗(yàn)室化學(xué)部門(mén)負(fù)責(zé)人James Murday博士報(bào)告了一種陶瓷納米復(fù)合材料涂層,，該涂層用于四艘船的傳動(dòng)軸。使用四年后,，檢查顯示沒(méi)有可見(jiàn)損壞,。位于加州大學(xué)的Schoe-nung、He,、Tang和Witkin進(jìn)行的技術(shù)成本建模表明,，冷凍研磨具有商業(yè)化的潛力，可以經(jīng)濟(jì)地制造納米材料,。

陶瓷納米顆粒使陶瓷零件的制造變得經(jīng)濟(jì),。倫斯勒理工大學(xué)的R·W·西格爾表示：“近年來(lái)，由于陶瓷納米顆粒在大規(guī)模生產(chǎn)和加工上取得了進(jìn)展,，將陶瓷凈成型為最終零件的能力已成為現(xiàn)實(shí),。

現(xiàn)在有了大量具有獨(dú)特流變和機(jī)械性能的納米陶瓷粉末，可以在足夠的壓力和溫度下在燒結(jié)-鍛造模具中直接形成陶瓷零件,，從而生產(chǎn)出具有原始模具所有定義和精度的最終零件,。由陶瓷納米顆粒固結(jié)而成的二氧化鈦和氧化鋁等納米陶瓷在實(shí)驗(yàn)室中已被證明易于形成小樣品，對(duì)其力學(xué)行為的研究表明,，這些超細(xì)晶粒材料在壓縮過(guò)程中表現(xiàn)出顯著的韌性行為,。"

06  確保高質(zhì)量的結(jié)果

隨著陶瓷行業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的要求越來(lái)越高，精細(xì)研磨/顆粒尺寸減小已成為成功的最重要因素之一,。多年來(lái),，攪拌磨已被證明是實(shí)現(xiàn)這些研磨任務(wù)的一種出色且可靠的手段。