行星球磨为干磨时-120目产率与球磨时间的关系。由可知,随球磨时间的增加,-120目产率也增加,但增加的趋势减小,球磨时间增加到12h时,其产率值仍较低,仅为52.9%.-120目产率与球磨时间的关系为湿磨时颗粒尺寸与球磨时间的关系。
可以看出,颗粒的中位粒径、平均粒径随球磨时间的变化而有相同的变化趋势,即球磨1015h时,颗粒细化速率较慢;球磨15h后,颗粒的细化趋势明显增大;时间延长至20h后,颗粒的细化速率又减小。合理的解释是:磨球开始时颗粒较粗,不容易粘附于磨球的表面,因而未能达到良好的湿磨效果;球磨15h后,粉末能较好的粘附于磨球的表面,因此,在这段时间内,颗粒细化速度较快。
颗粒尺寸与球磨时间的关系为湿磨的SEM照片,其中(a)为未分散区域颗粒,(b)为分散区域颗粒。由该照片可以看出,颗粒形状存在很大差别,主要为不定形状、团絮状和针片状3大类;尺寸分布范围存在较大差别,最小的只有几微米,而最大的却有几百微米。
振动球磨为-120目粒级产率与球磨时间的关系。由此图可知,随球磨时间的延长,-120目粒级产率也逐渐增大,但增大的趋势逐渐减小。球磨9h的试样中-120目粒级产率为66.8%,此时若进一步延长球磨时间,产率增加值则相当小,因而从球磨效率方面考虑,最后将球磨时间选定为9h.
为球料比对-120目粒级产率影响的关系图。从该图可以看出,细粒级所占的百分比随球料比的增大而增大,但增大的趋势逐渐减小。球料比增大到451时,若增大球料比,对应的产率的增加值却很小,因此选451较为合理。
湿磨12h试样的SEM照片球料比为301时-120目产率与球磨时间的关系从文献<7>可知,在金属颗粒干式球磨过程中,甘油、异戊醇等助磨剂能起到良好的助磨效果。由于异戊醇的沸点较低,粉末在球磨后取样时容易自燃;而甘油的沸点(290%)高,对人体的危害也较小,故选甘油为助磨剂,且研究了甘油用量对助磨效果的影响。
-120目粒级量与球料比的关系为甘油添加量与-120目产率的关系图。由可以看出,当添加量小于3%时,-120目产率随添加量增加而增加;当添加量大于3%时,-120目的产率急剧下降。-120目产率下降的原因是,当添加量大于3%时,细粉在甘油的作用下完全粘结在磨球的表面,形成了一定厚度的致密层,阻碍了磨球与颗粒之间的有效碰撞。
-120目产率与甘油加入量的关系为球料比为301、球磨时间为12h时的球磨粒度分布图。由可知,中位粒径d50(干)=12.6m,d50(湿)=100.1m.两条曲线的对比发现湿磨能大大提高球磨效率,几乎将粉末的尺寸缩小了一个数量级。采用无水乙醇作球磨介质比干式球磨时效果要好得多,一方面是因为湿磨时粉末粘附于球上,增加了磨球捕捉粉末的机会,从而使磨球的能量可以充分释放;另一方面是因为添加有机表面活性剂可以降低粉末的表面能,限制粉末凝聚,促使粉末细化。干磨时,其化学亲和力强,易于粘结,不利于继续球磨时的进一步细化;同时,湿磨具有冷却作用,可以防止粉末在球磨过程中温度过高而氧化。
干、湿式球磨时粉末的粒度分布2.3细磨方式对磁粉细化的影响为不同细磨方式球磨时的-120目产率与球磨时间的关系。
不同细磨方式球磨时的-120目产率与球磨时间的关系由可知,-120目产率随球磨时间的延长而增大,但其增大的速率逐渐减小。与第3、4种细磨方式对应的-120目产率较高,经36h球磨即可获得较高的产率,而采用第1、2种细磨方式时其-120目产率低,即使经过长时间球磨,其产率仍然较低。由于振动球磨机和行星球磨机的研磨机理不同<8>,因而颗粒的细化速率也不同。
采用振动球磨可以明显地提高球磨效率,缩短球磨时间。但在实际研究工作中,根据磁粉使用要求的不同,可选择合适的细磨方式,既要提高球磨效率,又要满足颗粒大小及形状的要求。如要获得扁平度较高的磁粉,可以采用第3种细磨方式,如需要球形度较高的磁粉,可以采用第4种细磨方式。
结语行星球磨机和振动球磨机均能制备FeSi合金细粉,但振动球磨机和行星球磨机由于研磨机理不同,前者适宜于加工扁平状要求高的磁粉,而后者更适合加工对球形度要求高的磁粉。行星球磨制粉时间长,球磨效率低,而振动球磨制粉时间短,球磨效率高。不论是行星球磨还是振动球磨,采用湿式球磨均能缩短球磨时间、提高球磨效率。