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粒度分布 – 粒度レポートを理解しましたか?

粉末材料の場合、通常、レーザー粒度分布分析装置(光散乱等価原理に基づく)を使用して、粒子特性と粒度分布をテストします。

通常、D50値とD90値を決定するには試験結果を参照します。これは材料の性能を評価するのに役立ちます。しかし、他者による分析が行われていない場合、どうすればデータを自分で解釈できるのでしょうか?

まず、粒度分布について理解しましょう。

粒度分布は、異なるサイズの粒子が粉体中にどのように分布しているかを表します。また、粒子サイズの均一性も反映します。粒度分布は、通常、頻度分布(微分分布)と累積分布の2つの方法で表されます。   

差分分布グラフ

差別的分布

これは、全体の粒子集団内の各粒子サイズ範囲の粒子の割合を示します (上記のグラフを参照)。

黒線は、0.4μmの粒子が全体の7%を占めていることを示しています。緑線は、1.05μmの粒子が2.5%を占めていることを示しています。グラフから、粉末の粒子サイズは0.1μmから15μmの範囲にあることがわかります。0.4μmと3μm付近の粒子が大部分を占めています。粒子の均一性はあまり良くありませんが、これは設計上の問題かもしれません。あるいは、小さな粒子が凝集して大きな粒子を形成する、分散不良が原因かもしれません。

累積分布

これは、特定の粒子サイズより小さい、または大きい粒子の割合(積分分布)を示します。以下は、微分分布と累積分布を組み合わせたグラフです。赤い線と右側のy軸は累積分布を形成しています。

差分分布とボリューム分布を組み合わせたグラフ

ここで、レポートでよく見られる値である D10、D50、D90 に焦点を当てて累積分布について説明します。

D10: これは、粒子体積の10%がこのサイズより小さい粒子で構成されていることを意味します。グラフの青い線は、総体積の10%が0.9μmより小さい粒子で構成されていることを示しています。

D50:メジアン径またはメジアン粒子径とも呼ばれ、粒度分布を表す典型的な値です。50%の粒子がこのサイズより大きい粒子と、50%の粒子がこのサイズより小さい粒子であることを意味します。グラフの黒い破線は、3μmより大きい粒子と小さい粒子がそれぞれ50%を構成していることを示しています。

D90: ピンクの線で示されているように、これは粒子の 90% が 7 μm より小さいことを意味します。

レーザー粒度分布測定装置は非常に実用的で広く使用されていますが、限界もあります。粒子のサイズと形状をより正確に把握するには、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、材料の形態と粒子サイズを直接観察・分析する必要があります。

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