粒度仪——金属粉末粒径分析专家

用激光发送人类文明信息，外星人能收到吗？

美国加州大学圣塔芭芭拉分校天体物理学和宇宙学家菲利普-卢宾教授认为：“如果你的文明希望通过广播方式表示你们的存在，聪明的方法就是像灯塔一样发送出信号”。卢宾教授的研究团队计划在地球上建造一台高能激光器，将所有数据通过光信号发送到太空。卢宾介绍说，“光子包中可能包含有你*的DNA序列。这些数据以1或0的形式发送出去，就像是计算机代码一样”；激光的明暗闪烁可以代表这种二进制代码。

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明。

当前激光应用很广泛，有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。

今天的主题是激光衍射法，是一种具有可靠、简单及测量范围广等特点的粒径检测方法，因此其广泛应用于金属粉末生产过程中的质量控制环节。

由于颗粒粒径越小，越易于团聚，从而造成超细金属粉粒径分布峰出现分离。因此，为了生产出好的金属粉原料，需充分考虑超细原料粉团聚现象。PSA仪器可以有效测量此范围中的粒度分布。

两个不同生产批次(批次1、批次2)的新鲜激光烧结(如上图1.4404 Sandvik)不锈钢粉末(即R00)均采用PSA 1190 LD的湿法测量其粒径，其分散介质为水。为了避免颗粒团聚，使其形成稳定分散液，在分散缸中加入偏磷酸钠(NaMP)，使其浓度达到1 g/L。取样时，先将金属粉料缓慢旋转360°，然后从侧面取样品，从而保证所取的样品具有代表性。将所取的粉料加入到分散缸中，使其浓度达到10%左右。为了避免大颗粒的沉降，搅拌器功率调到大。由于样品的光学性质已知，因此采用Mie模型进行分析。输入的参数如表3所示。

两个批次不锈钢粉的粒度分布如图6所示

两个批次粉料的粒径分布主峰均在40μm附近，为金属粉产品的一项重要指标。此外，两个批次的大粒径均约90μm。然而，两个批次的粒径分布在小值处存在明显的差异。由图可见，批次1在10 μm和4μm处分别出现一个峰值，而批2则是一个从10到90μm连续的宽峰。同时，这种差异也反映在两个批次样品的体积分布D值上，如表4所示。

粉料粒径分布的不均匀会对粉料的性质 (如流动性能和团聚性)造成影响。从而进一步影响到烧结流程和终产品的性质。

为了进一步研究存在于批次1中的小颗粒，取批次1中的样品，并经过孔径为30μm的筛子进行筛分。然后将过筛后的粉料分散在1g /L NaMP的水相中，经超声处理10min，并沉淀1min。沉淀后，粗颗粒沉淀到底部，但由于细颗粒的沉降速度比粗颗粒慢，导致沉淀后的水相仍然浑浊。将沉淀后的液相(批次1_Fine fraction)导入PSA仪器的分散缸中进行测量。图7所示分别为批次1原始样、经筛分后和经沉淀后样品的粒度分布。由图可见，批次1的未经过处理的原始样品粒径分布范围宽，其粒径下限为2 μm。经筛分沉淀后的样品，其粒径分布集中在 (2 - 11μm)之间。

值得注意的是，经过30μm筛子筛分后的样本在30 - 60μm的范围内仍有分布。这个结论归因于一个*的事实：筛分是根据粒子的小尺寸筛选的。由样品电镜图 (图8)可见，样品中含有细长颗粒，其长度在40 - 60μm之间，而宽度约为30μm。这种细长粒子数量很少，只有两三个，在筛分过程中可忽略不计。但相比之下，激光衍射法下的PSD结果对两倍体积的大颗粒非常敏感。由此可见，激光衍射粒径分布与样品的实际粒径高度相关。