一文看懂陶瓷粉料的研磨

不论是电子陶瓷，微波陶瓷还是陶瓷基板，原材料制备工序中，一定需要对粉体进行研磨。从更大的角度来看，大部分粉体材料在进入下一道工序前，都需要研磨，比如锂电池的正极材料，涂料，甚至是食品行业。今天我们就来看看陶瓷粉体的研磨工艺，以及设备。

一、陶瓷粉体的制备：

 

◎ 多种化学原料按科学比例进行配方；

◎ 混合研磨到一定细度；

◎ 干燥造粒；

◎ 烧结形成主晶相；

◎ 烧结块粉碎后成为陶瓷粉体。

物料是否混合充分，研磨到位，对陶瓷粉料性能有重大影响，所以要注重物料的混合、研磨情况。

固相合成的陶瓷粉体中加入一些其他成分如助烧剂，再研磨分散，干燥造粒，成型，烧结，形成陶瓷元件。

研磨后固体颗粒粒径在一个合理值，粒径分布范围小，颗粒的圆整度要好。这样的研磨物料，干燥造粒形状好，成型压实密度高，烧结温度容易控制，最终得到的陶瓷元件晶粒细密均匀，结构致密，物料性能好。

另一工艺是在制备陶瓷元件的过程中，按配方将所有的化合物包括助烧剂等一起放在砂磨机中混合，研磨及分散，在陶瓷元件的烧结过程中形成陶瓷主晶相。

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。

二、砂磨机的类型

按研磨物料的细度，砂磨机可分为两类：

1. 盘式砂磨机

 

盘式砂磨机的原理：

◎ 带有研磨盘的搅拌轴水平安装在研磨筒内。

◎ 研磨筒内的研磨珠子由旋转的研磨盘激活。

◎ 物料从进料处沿轴向流向出料处，过程中被研磨珠子撞击研磨。

◎ 物料在出口处与研磨珠子分离。

特点：能量密度及流量适中，珠子装填量大，可将颗粒研磨到微米范围。

2. 棒销式砂磨机

亚微米或纳米研磨，砂磨机须具备的两个条件：

（1）砂磨机的流量尽可能大：以获得更佳颗粒粒径分布。

（2）研磨筒体内能量密度要大：砂磨机有足够的能量将颗粒研磨细，同时保持适当的产能。

• 研磨筒体粗短，棒销顶端接近研磨筒壁，珠子线速度大。
• 筒状缝隙分离器体积大，占据近三分之二的研磨轴内腔。
• 主电机功率大，约为同容积盘式砂磨机的3倍。
• 采用大流量循环研磨的方式，将物料研磨至亚微米或更细。

3. 涡轮式砂磨机

涡轮砂磨机与棒销砂磨机：

• 线速度低的研磨珠子通过研磨盘上涡通道加速到最高线速度。
• 棒销式砂磨，棒销靠近研磨筒壁，激发的珠子线速度高。
• 涡轮砂磨机能做的事，棒销式砂磨机都能做。
• 涡轮砂磨机除了结构复杂，没有额外好处。
• 同等条件，涡轮砂磨机产能较低。
• 涡轮砂磨机的大型化受到限制。

三、砂磨机研磨方式

粗磨及细磨，研磨珠子承担以下两个任务：

1、将最大颗粒击碎，这需要：

研磨珠子粒径 = 最大研磨颗粒粒径 x 20 - 25

2、将物料研磨至所需细度，这需要：

 研磨珠子粒径 = 出料颗粒平均粒径（或 d50）x 1000

当两种公式得出的研磨珠子粒径相差过大，则需要两种粒径的研磨珠子来完成任务，即分粗磨及细磨两段。

1）串联研磨

 

概述：数台串联的WSP砂磨机与数台预分散罐构成一个研磨系统，物料依次经各台砂磨机研磨，达到所需细度。

串联研磨示意图

串联研磨过程特点：

• 物料有均等机会通过砂磨机，颗粒粒径分布好，研磨效率高

• 研磨生产线可连续生产，砂磨机利用率高

• 各台砂磨机可安排不同粒径的研磨珠子

2）交替循环研磨过程

构成：两座预分散罐与一台砂磨机组成研磨系统；

原理：所有物料通过砂磨机进入到另一预分散桶，物料在这个研磨系统交替循环。

交替循环研磨研磨过程特点：

• 物料在两个预分散桶及砂磨机之间交替循环研磨
• 每次循环研磨，所有物料都过砂磨机，物料的颗粒粒径分布好
• 研磨过程及效果类似于串联研磨

3）简单循环研磨过程

构成：一座预分散罐与一台砂磨机构成简单循环研磨系统。

原理：预分散罐的物料经砂磨机再进入预分散罐，不断循环研磨，直到设定细度。

简单循环研磨过程示意图

本文参考：常州市龙鑫智能装备有限公司 《5G介质滤波器陶瓷粉料的研磨及导电银浆的分散研磨》

 

原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：一文看懂陶瓷粉料的研磨