粉体综合特性分析仪

粉体综合特性分析仪型号：TC-1000/TC-1001 
粉体综合特性分析仪

粉体综合特性测试仪）是依据美国ASTM D6393- 99标准（Standard Test Method for Bulk 

Solids Characterization by Carr Indices） 的要求，并参考了中国国家标准 GB/T 5162- 006/ ISO 3953:1993（金属粉末 振实密度的测 定）、GB/T 1482-2010（用标准漏斗法测定金属粉末的流动性）、GB/T 1479.1 -2010（金属粉 末松装密度——漏斗法）、GB/T 16913.3- 2008（自然堆积法松装密度的测定）中主要技术 指标的规定，研制的一种用于评价粉体综合物理特性的测试仪器。 


TC-1000/1001型粉体物理特性测试仪一种用于评价粉体综合物理特性的测试仪器。由于粉体无论是处于静止状态还是流动状态，都是一种两相存在的体系。颗粒本身的特性以及颗粒之间相互摩擦将会产生一些特殊流动特性，研究这些特性对粉体加工、输送、包装、存储等方面的工作具有重要意义。该仪器的特点是一机多用、测定条件灵活多样、操作简便、重复性好、适合多种标准等。该仪器的研制成功，为科研、工业生产等领域评价粉体综合特性测试工作的普遍开展提供了一个新的手段。  
该仪器测试项目包括振实密度、松装密度、休止角、崩溃角、平板角、分散度等参数，通过上述测试数据可得到差角、压缩度、空隙率、均齐度等指标，还能通过卡尔指数得到流动性指数、喷流性指数等参数。  
一、仪器结构：  


二、测定与计算项目及其定义：  
1、测定项目与定义：  
1）、 振实密度：振实密度是指粉体装填在特定容器后，在一定条件下对容器进行振动，从而破坏粉体中的空隙，使粉体处于紧密填充状态后的密度，一般情况下粉体的振实密度小于粉体中单颗颗粒的真密度。  
2）、 松装密度：松装密度是指粉体在规定条件下自然充满特定容器后的密度，测试松装密度时，不可施加额外的振动等外力。该指标对存储容器和包装袋的设计很重要。  
3）、 休止角：粉体堆积层的自由表面，在静平衡状态下，与水平面形成的大角度叫做休止角。它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。休止角对粉体的流动性影响大，休止角越小，粉体的流动性越好。休止角也称安息角、自然坡度角等。  
4）、 崩溃角：给测量休止角的堆积粉体以一定的冲击力，使其表面崩溃后，剩余粉体圆锥体的底角称为崩溃角。  
5）、 平板角：将埋在粉体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由表面（斜面）和平板之间的夹角与受到震动后的夹角的平均值称为平板角。在实际测量过程中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到冲击后除掉不稳定粉体的角度的平均值来表示的。平板角越小，粉体的流动性越强。一般地，平板角大于休止角。  
6）、 分散度：粉体在空气中分散的难易程度称为分散度。测量方法是将10克试样从一定高度落下后，测量接料盘外试样占试样总量的百分数。分散度与试样的分散性、漂浮性和飞溅性有关。如果分散度过50%，说明该样品具有很强的飞溅倾向。   
2、计算项目与定义：  
1）、 差角：休止角与崩溃角之差称为差角。差角越大，粉体的流动性与喷流性越强。   
2）、 压缩度：同一个试样的振实密度与松装密度之差与振实密度之比为压缩度。压缩度也称为压缩率。压缩度越小，粉体的流动性越好。   
3）、 空隙率：空隙率是指粉体中的空隙占整个粉体体积的百分比。空隙率因粉体的粒子形状、排列结构、粒径等因素的不同而变化。颗粒为球形时，粉体空隙率为40%左右；颗粒为细或不规则形状时，粉体空隙率为70-80%或更高。   
三、TC-1000/1001型粉体物理特性测试仪附属配件：  
1. 减振台                                    1个；  
2. 安息角、崩溃角试样台                      1个；  
3. 振实密度振动组件                          1套；  
4. 振实密度用量筒(100ml、50ml、25ml）        4支；  
5. 金属粉末松装密度漏斗                      2个；  
6. 通用松装密度**用量杯（100ml）             1个；  
7. 金属粉末松装密度**用量杯（25 ml）         1个；  
8. 松装密度量杯定位台                        1个；  
9. 刮板尺                                    1个；  
10. 溢料盘                                    1个；  
11. 分散度**用接料盘                          1个；  
12. 毛刷                                      3个；  
13. 升降台手柄                                1个；  
14. 振动筛(F75mm)                            3只；  
15. 试样勺                                    1把；  
16. 阻塞棒                                    1根。  
四、用户需自备的设备：  
1. 电子天平                   1台  
2. 干燥箱                     1台  
3. 真空吸尘器                 1台  
五、仪器的安装：  
1. 工作环境与安装位置：  
TC-1000/1001型粉体物理特性测试仪放置与使用地点一般应具备以下条件：  
1) 温度在5℃—40℃之间，相对湿度小于85%。  
2) 环境整洁无烟尘。  
3) 周围没有机械振动源或电磁干扰源。  
4) 工作台必须牢固、水平，高度适当。  
2. 拆箱：拆箱步骤及注意事项如下：  
1) 拆箱时要注意不要损坏仪器及箱内其它物品。主机部分取出后，小心地放到事先准备好的工作台上。  
2) 小心地取出包装填充物和附件等，除去仪器表面的杂物、灰尘。  
3) 打开仪器前盖，查看内部有无填充物等，查看仪器外观及键、钮、插座等，看它们是否正常、完好。  
4) 将所有的附件、备品、资料等一一点清并收存好。拆箱完毕后，在处理包装材料时不要将小部件遗留在里面。  
3. 安装人员的要求：  
本系统的安装人员应先阅读本说明书，然后再进行安装。如有疑问请立即与厂方取得联系，请求厂方将提供技术支持。  
4. 安装：  
1) 检查振动筛是否安装好；检查分散度卸料控制器、各个开关、门等部位是否正常；对照装箱单检查附件是否齐全。  
2) 安装振实密度振动组件：  
a) 将配套的聚氨酯垫圈从量筒上部慢慢套入量筒；将铝质的量筒托架上层也从量筒上部慢慢套入；  
b) 在量筒底部加入硅胶垫；  
c) 将带有导向杆的铝质量筒托架下层与托架上层慢慢旋紧，并固定牢固。如图3  
3) 定时器的设置：  
按定时器►键，需调整的时间显示数码管现实的数据出现闪烁后，按▲键完成设置。设置时间为99分59秒。 粉体物理特性测试仪的定时器采用一管二的控制技巧，及一个定时器同时控制振动筛、振实密度两部分功能，但控制时间要相同。如图4  
六、操作规程：  
1、通用振实密度的测定：  
A、振动组件的安装：TC-1000/1001型粉体物理特性测试仪配备了25ml、50 ml、100 ml三种不同规格的量筒（见附件）。为了提高测试的精度，请依据被测粉体的重量（M）和松装密度（ρ）选择合适的量筒。  
量筒容积（cm3）粉体重量（克）松装密度（g/cm3）  
25m≤10.0ρ≤0.8  
10.0≤m≤20.00.8≤ρ≤2.0  
20.0≤m≤50.02.0≤ρ≤7.0  
50.0≤m≤100.0ρ≥7.0  
5010.0≤m≤20.0ρ≤0.8  
20.0≤m≤50.00.8≤ρ≤2.0  
50.0≤m≤100.02.0≤ρ≤7.0  
100m≤100.0ρ≤1.0  
m≥100.0ρ≥1.0  

根据所选择的量筒，完成量筒的安装：参见第四节“仪器的安装"中的安装“振实密度振动组件"部分，待量筒组件安装好后，将组件的导向杆放入导向轴承的孔中。  
注意：不可用力过度，损坏量筒。  
B、设定振幅：本仪器振动组件的振幅为10mm，仪器出厂时振幅已调整为3mm。可以将附件中的1mm、2mm或5mm减振垫适量加入到仪器上部的振实组件圆圈内既可。  
振幅 = 减振垫总高度 + 2mm  
C、设定振动次数：本仪器振实电机的转速为250转/分钟，请设定定时器的时间，可确定振动次数（如设定显示为12:00，及12分钟，可完成3000次的振动）。参见第四节“仪器的安装"中的安装“定时器的设置"部分，  
D、测试：设置完成后，将已称取的试样M连续试验3次。分别读取量筒内试样的体积，，用下式计算振实密度ρa：  
ρa =  3 × M /（V1 + V2 + V3）  
2、 通用松装密度(ρa)的测定方法：  
将减振台、接料盘、休止角试样台的下部、松装密度量杯定位台、100ml的不锈钢量杯，如图5。安装好，打开振动筛开关，在振动筛上加料，如图6使样品通过筛网、内置漏斗充满量杯密度容器。当粉体充满密度容器后即可停止加料，关闭振动筛，用刮板将多余的料刮出，并用毛刷将外面的粉扫除干净，用天平称量粉体的质量，如图7。连续试验3次。设3次的平均质量为M，用下式计算松装密度ρa：  
ρa = M / 100  
3、 休止角（θr）、崩溃角（θf）、差角（θd）的测定：  
1）、放置休止角器具：将减振台器放到仪器中央的定位孔中、再放上接料盘和休止角试样台。如果发现休止角试样台不水平，请调整减振器上的三个螺丝的高度，使休止角试样台的上平面处于水平状态。  
2）、加料：关上将仪器前门，准备好试样，将定时器调到3分钟左右，开振动筛盖，打开仪器的电源开关和振动筛开关，用小勺在加料口徐徐加料，物料通过筛网、出料口洒落到试样台上，形成锥体。图8。       
3）、休止角的测定：当试样落满试样台并呈对称的圆锥体后，停止加料，关闭振动筛电源，将测角器置于试样托盘左侧并靠近料堆，与圆锥形料堆的斜面平齐，测定休止角。测量休止角时应从三个不同位置测定休止角，然后取平均值，该平均值为这个样品的休止角（θr）。  
休止角θr=（θr1+θr2+θr3）/3  
4）、崩溃角的测定：测完休止角后，用两手指轻轻提起试样台中轴上的崩溃角振子，高度为距离顶部大约10mm左右，然后张开手指使振子自由落下，使试样台上的堆积的试样受到振动，圆锥体的边缘崩塌落下。如图9。如此振动三次，然后再用测角器测定三个不同位置的休止角，其平均值即为崩溃角（θf）。  
                           崩溃角θf=（θf+θf+θf）/3  
5）、差角的测定：差角即休止角与崩溃角之差：  
                    差角（θd）=休止角（θr）—崩溃角（θf）  
4、 平板角（θs）的测定：   
1) 将升降台上放好托盘，平板伸入托盘中，将待测样品徐徐撒落在托盘中，直到埋没平板为止。加料时也可以先将样品加到1.18mm的筛子上，然后将样品筛到试样盘中。  
2) 加完料以后，轻轻扭动升降台旋钮使升降台的高度缓缓降低，平板与试样盘分离，这时用测角器测定三处留在平板上粉体所形成的角度，取平均值θs1。  
3) 用锤下落一次，冲击平板，再用测角器测定三处留在平板上粉体所形成的角度，取平均值θs2，如图10。  
平板角θs=（θs1+θs2）/2  
5、 分散度（Ds）的测定:  
1) 将分散度卸料控制器拉到右端并卡住，关闭料斗，如图11。  
2) 用天平称取试样10g，通过漏斗把试样均匀加到仪器顶部的分散度入料料斗中。  
3) 将接小料盘(Ф80mm)置于分散度测定筒正下方的分散度测定室内的定位圈中,关上抽屉。然后瞬间开启卸料阀，使试样通过分散度筒自由落下。                                                                                     
4）这样试验二次，取出接料盘，称量残留于接料盘的粉末，取其平均值，再用下式求分散度Ds。                             
分散度Ds=(10—M) /10×100%  
其中： M落在接料盘中粉体的重量；  
6、 压缩度（Cp）的计算：  
测定松装密度ρa和振实密度ρp后，就可以计算压缩度Cp了：  
Cp=（ρp-ρa）/ρp×100%  
压缩度反映粉体的流动特性。压缩度越大，粉体的流动性就越差。  
7、 均齐度的测定：  
用粒度测定仪测出D60和D10,用下式计算均齐度:  
                                 均齐度=D60/D10  
8、 流动性指数：  
流动性指数的计算方法是英国人Carr在60年代确定的。他对大量粉体进行测量后，用类似模糊数学中综合平分的方法对定性的概念进行模糊量化。简单地说，流动性指数是休止角、压缩度、平板角、均齐度、凝集度等项指数的加权和。  
用表1分别查得休止角、平板角、压缩度、聚集度、均齐度的指数，这五个指数的总和称为流动性指数（flowability）。注：流动指数与压缩度有关。  

 金属粉末松装密度（漏斗法）：  
将减振台、接料盘、休止角试样台的下部、休止角试样台中间立杆、松装密度量杯定位台、25ml的不锈钢量杯，如图12。安装好，打开振动筛开关，在振动筛上加料，如图6。使样品通过筛网、内置漏斗充满量杯密度容器。当粉体充满密度容器后即可停止加料，关闭振动筛，用刮板将多余的料刮出，并用毛刷将外面的粉扫除干净，用天平称量粉体的质量，如图7。连续试验3次。设3次的平均质量为M，用下式计算松装密度ρa：  
ρa = M / 25 
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