Analyse der Partikelgrößenverteilung von keramischem Pulver mittels Laserbeugung

(μm)Bei der Verarbeitung von Keramikpulver sind die Partikelgrößenverteilungen von Pulver, Schlamm und Granulat unterschiedlich und müssen daher überwacht werden. In dieser Notiz wurden drei Formen von Aluminiumoxid, nämlich Pulver, Schlicker und Granulat, mit dem Bettersizer ST gemessen. Die hervorragende Wiederholbarkeit wurde anhand der Messung einer Granulatprobe nachgewiesen.

 

                        

Produkt	Bettersizer ST
Industrie	Keramische Erzeugnisse
Muster	Aluminiumoxid
Messung Typ	Partikelgröße
Messtechnik	Laser-Diffraktion

 

 

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• Zusammenfassung
 
• Die Bedeutung der Partikelgrößenverteilung in der keramischen Industrie
 
• Ein wertvoller Partner für Ihre Qualitätskontrolle
 
• Messung der Partikelgrößenverteilung
 
• Reproduzierbare Ergebnisse mit dem Bettersizer ST
 
• Fazit
 
• Referenz
 

 

 

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Zusammenfassung

 

Keramikpulver wird in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, wobei die Partikelgrößenverteilung einen großen Einfluss auf die Produktleistung hat. In diesem Anwendungsbericht wird die Bedeutung der Partikelgrößenverteilung in der Keramikindustrie vorgestellt. Es wurden Messungen der Partikelgröße von Keramikpulver durchgeführt, bei denen die hohe Auflösung und die gute Wiederholbarkeit des Partikelgrößenanalysators nachgewiesen wurden.

 

 

Die Bedeutung der Partikelgrößenverteilung in der keramischen Industrie

 

In der Antike (26 400 v. Chr.) wurde die erste keramische Statue aus Ton in Brünn in der Tschechischen Republik hergestellt. Die ersten Töpferwaren wurden in Ostasien einige 10 000 Jahre später (16 400 v. Chr.) in der Xianrendong-Höhle in China gefunden. Einer der ersten Durchbrüche bei der Herstellung von Keramik war die Erfindung der Drehscheibe im Jahr 1.900 v. Chr. durch die Sumerer in Mesopotamien. In den letzten Jahren wurden moderne keramische Beschichtungen auf Autokarosserien aufgebracht, und die keramische Verarbeitung hat durch die Nanotechnologie neue Impulse erhalten, die es den Herstellern ermöglichen, Materialien und Produkte mit unkonventionellen Eigenschaften einzuführen, wie z. B. transparente Keramik, duktile Keramik, hyperelastische Knochen und mikroskopische Kondensatoren. All diese Erfindungen spielen eine wichtige Rolle in der Gesellschaft und haben dazu beigetragen, dass der Weltmarkt für Keramik im Jahr 2018 einen Anteil von 133,20 Mrd. USD erreichte und bis 2026 voraussichtlich 243,12 Mrd. USD erreichen wird. Die Leistung keramischer Produkte wird durch viele Faktoren wie Sintertemperatur und -zeit, Dispersionsgrad oder Partikelgrößenverteilung des Keramikpulvers stark beeinflusst.

 

 

Die Kontrolle der Partikelgrößenverteilung von Keramikpulver ist für viele Anwendungen von entscheidender Bedeutung, z. B. sind die Verringerung der Partikelgröße und eine kontrollierte Dispersion im Bereich der elektronischen Materialien zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften erforderlich.^[1] Die Kenntnis der Partikelgrößenverteilung ist eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung von keramischen Bauteilen und entscheidend für die Vermeidung von strukturellen Mikrohohlräumen. Generell ist die Kontrolle der Pulverpartikelgröße für die keramische Industrie von entscheidender Bedeutung.

 

 

 

Ein wertvoller Partner für Ihre Qualitätskontrolle

 

Der Bettersizer ST ist ein führender Partikelgrößenanalysator in Qualitätskontrolllabors auf der ganzen Welt. Er verfügt über ein effizientes integriertes Nass-Dispergiersystem, das dem Bettersizer ST ein robustes und kompaktes Design verleiht.

 

 

Er hat den zusätzlichen Vorteil, dass er schnelle QC-Messungen durchführen kann, die den Herstellungsprozess unterstützen und nicht behindern. Eine SOP-Funktion stellt sicher, dass die Messungen schnell und einfach sind und genaue und wiederholbare Ergebnisse liefern. Nicht zuletzt bietet die wirtschaftliche und einfache Wartung dem Benutzer ein kosteneffizientes Partikelgrößenmessgerät mit sehr niedrigen Betriebskosten.

 

 

Messung der Partikelgrößenverteilung

 

Mit der Entwicklung der Technologie können verschiedene Techniken zur Messung der Partikelgröße angewandt werden, von denen die vom Bettersizer ST verwendete Laserbeugungstechnik die beste Wahl sowohl für die Messung der Partikelgrößenverteilung von keramischen Materialien als auch für die Erkennung von groben/körnigen Partikeln in einer überwiegend feinen Verteilung ist. Aluminiumoxid ist ein gutes Beispiel für ein keramisches Material und kommt in den folgenden Formen vor: Pulver, Pellets, Ta blets, Sputtertargets und Nanopartikel. In diesem Beitrag wurde die Partikelgrößenverteilung von handelsüblichem Aluminiumoxidpulver, -slurry und -granulat mit dem Bettersizer ST gemessen. Ein Aluminiumoxid-Slurry wird durch Nassmahlen des Rohmaterials hergestellt. In Anwesenheit eines Sprühtrockners kann aus der Aufschlämmung ein Granulat hergestellt werden, das als ein Agglomerat des Pulvers betrachtet werden kann. Die Ergebnisse der Messungen von Pulver, Aufschlämmung und Granulat sind in Abbildung 1 dargestellt.

 

 

Wie zu erwarten, ist die Partikelgrößenverteilung des Granulats größer als die des Pulvers und der Aufschlämmung. Die Partikelgrößenverteilung des Pulvers und der Aufschlämmung sind sehr ähnlich, aber diese beiden Proben können in der Vergleichsgrafik in Abbildung 1 unterschieden werden, wobei das Pulver etwas gröber ist, was die hohe Auflösung des Bettersizer ST demonstriert. Mit dem Bettersizer ST können schnelle und genaue Messungen verschiedener Prozessproben während der Herstellung durchgeführt werden, wodurch die Qualität des Produkts sichergestellt werden kann.

 

 

Reproduzierbare Ergebnisse mit dem Bettersizer ST

 

Während der Herstellung ist eine bestimmte anwendungsspezifische Partikelgrößenverteilung des granulierten Pulvers erforderlich. Eine Probe wurde aus Aluminiumoxidgranulat gewonnen und fünfmal mit dem Bettersizer ST gemessen, dessen Partikelgrößenverteilungen, D10-, D50- und D90-Werte unten in Abbildung 2 bzw. Tabelle 1 dargestellt sind.

 

 

Die nahezu perfekte Überlappung der fünf Partikelgrößenverteilungskurven und die ausgezeichneten berechneten Wiederholbarkeiten zeigen, dass der Bettersizer ST in der Lage ist, wiederholbare Ergebnisse zu liefern, denen Sie vertrauen können.

 

 

Abbildung 1: Mit dem Bettersizer ST gemessene Partikelgrößenverteilungen von Pulver, Slurry und Granulat aus Aluminiumoxid

 

 

Abbildung 2: Partikelgrößenverteilung von fünf Messungen von Granulat

 

                                              

Probe	D10 (μm)	D50 (μm)	D90 (μm)
Körnchen 1-1	75.18	146.6	270.7
Körnchen 1-2	75.99	148.4	273.6
Körnchen 1-3	76.12	148.9	274.2
Körnchen 1-4	75.48	148.1	273.2
Körnchen 1-5	76.38	149.1	274.2
Reproduzierbarkeit	0.65%	0.67%	0.53%

 

Tabelle 1: Vergleich von D10, D50 und D90 von fünf Messungen des Granulats und entsprechende Wiederholbarkeiten

 

 

 

 

Schlussfolgerung

 

Drei Formen von Aluminiumoxid, nämlich Pulver, Schlamm und Granulat, wurden mit dem Bettersizer ST gemessen. Hervorragende Wiederholbarkeiten wurden bei den Messungen der schwierigsten dieser Proben - der Granulatprobe - nachgewiesen. Folglich kann der Bettersizer ST sowohl hinsichtlich der Genauigkeit als auch der Wiederholbarkeit ein wertvoller Partner für die Qualitätskontrolle von Produkten sein.

 

 

Referenz

 

[1] Deb Shechter (Sep 8, 2015). Partikelgrößenreduktion und -verteilung in der keramischen Industrie. Link .

 

 

 

Über den Autor

        

Wenjian Zhou Anwendungsingenieur @ Bettersize Instruments

 

 

        

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