Материалы банок лабораторных шаровых мельниц в основном делятся на три типа: металлические, неметаллические и композитные. Различные материалы соответствуют разным требованиям к измельчению, причём ключевые различия заключаются в твёрдости, износостойкости и способности вносить примеси. Выбор должен основываться на характеристиках образцов.
1. Металлические материалы: высокая твёрдость, подходит для грубого шлифования или твёрдых образцов
Металлические банки обладают высокой твёрдостью и хорошей ударопрочностью, что делает их подходящими для измельчения твёрдых образцов, таких как руды и металлические порошки. Однако они могут вносить металлические примеси вследствие износа, поэтому следует учитывать необходимость последующей очистки.
Банки из нержавеющей стали (304/316L)
Особенности: низкая стоимость, долговечность и способность выдерживать относительно высокие скорости вращения (≤600 об/мин). 316L обладает лучшей коррозионной стойкостью по сравнению с 304, что делает его подходящим для образцов, содержащих небольшое количество влаги.
Недостатки: Склонен к образованию металлических примесей, таких как Fe и Cr, при шлифовании; не подходит для образцов с высокими требованиями к чистоте (например, пищевых продуктов, фармацевтических волокон).
Сценарии применения: Грубое измельчение древесных волокон и минеральных волокон, либо в качестве измельчающих сосудов для этапа предварительной обработки.
Банки из карбида вольфрама (WC)
Особенности: чрезвычайно высокая твердость (HV1500-1800), отличная износостойкость, практически отсутствие выделения примесей и пригодность для тонкого измельчения (размер частиц ≤1 мкм).
Недостатки: дороговизна, большой вес, легко трескается при ударе и не может измельчать кислые образцы (так как они будут корродировать вольфрам).
Сценарии применения: Шлифование высокочистых твердых волокон (например, углеродных или стеклянных волокон) или эксперименты, требующие сверхтонкой обработки.
2. Неметаллические материалы: низкое загрязнение, подходят для образцов высокой чистоты или мягких образцов
Стеклянные банки из неметаллических материалов обладают хорошей химической стойкостью и практически не вносят примесей, что делает их подходящими для использования в пищевой промышленности, медицине, биологических волокнах или экспериментах с высокими требованиями к чистоте.
Агатовые банки (SiO₂)
Особенности: натуральный материал с высокой твёрдостью (твёрдость по шкале Мооса — 7), высокая химическая инертность, отсутствие реакции с кислотами и щелочами, отсутствие загрязнений примесями, хорошая пропускная способность света и возможность наблюдения за состоянием шлифования.
Недостатки: высокая хрупкость, легко разбивается при ударе, более высокая цена по сравнению с банками из нержавеющей стали, а также не подходит для измельчения образцов твёрже себя (например, корунда).
Сценарии применения: Шлифование волокон высокой чистоты (например, растительных волокон, целлюлозы), обработка образцов фармацевтического качества или эксперименты, требующие избегания загрязнения металлом.
Керамические банки из глинозема (Al₂O₃)
Особенности: Искусственная керамика с высокой твёрдостью (твёрдость по шкале Мооса — 9), лучшей износостойкостью, чем у агата, высокой термостойкостью (≤1200℃) и подходящая для шлифования при повышенных температурах.
Недостатки: Может вносить следовые примеси Al₂O₃ из-за износа; цена находится между ценой нержавеющей стали и агата.
Сценарии применения: Шлифование волокон средней и высокой твердости (например, керамических волокон, базальтовых волокон) или эксперименты, требующие высокотемпературной среды.
Банки из политетрафторэтилена (PTFE)
Особенности: чрезвычайно высокая химическая стойкость (устойчивы к сильным кислотам и щелочам), низкая плотность, легкий вес и отсутствие выделения примесей, что делает их подходящими для мягких или термочувствительных образцов.
Недостатки: низкая твёрдость (твёрдость по шкале Мооса — 2), плохая износостойкость, подходит только для шлифования на низких скоростях (≤300 об/мин) и легко царапается острыми образцами.
Сценарии применения: Измельчение мягких волокон (например, хлопковых или шерстяных волокон) и образцов, содержащих сильно коррозионные растворители (например, кислотные суспензии волокон).
3. Композитные материалы: балансирование твёрдости и низкого уровня загрязнения
Композитные материалы изготавливаются путём соединения двух материалов для обеспечения баланса между износостойкостью и низким уровнем примесей, что делает их подходящими для экспериментов с сложными требованиями.
Составные банки с подкладкой (например, банка из нержавеющей стали + подкладка из агата)
Структура: внешний слой — нержавеющая сталь (для обеспечения прочности), а внутренний слой — агат/керамика (для предотвращения загрязнений).
Особенности: Устойчивы к ударам и способны избегать попадания металлических примесей, что решает проблемы хрупкости чистых агатовых банок и загрязнения, вызываемого чистыми банками из нержавеющей стали.
Недостатки: высокая цена, а также необходимость замены всего вкладыша в случае его повреждения, что приводит к высоким эксплуатационным расходам.
Сценарии применения: Эксперименты, требующие как чистоты, так и прочности оборудования (например, измельчение специальных волокон для аэрокосмической отрасли).