Çinko tozu PSD (partikül boyutu dağılımı) okuması D10, D50 ve D90 üçlüsünden başlar; bu üç percentile olmadan iki tedarikçinin aynı D50 değeri sahada farklı film, farklı banyo davranışı ve farklı bulk density üretebilir. Sartnamede yalnız medyan yazmak, dağılımın asimetrisini, ince kuyruğun ATEX riskini ve iri kuyruğun nozzle tıkanmasını gizler. Bu rehber, ISO 13320 lazer difraksiyon raporunu nasıl okuyacağınızı, span'i nasıl hesaplayacağınızı ve PSD'yi sartnameye nasıl doğru yazacağınızı QC bakış açısıyla anlatır.
PSD Nedir? Neden Tek Boyut Yetmez?
PSD, bir toz numunesindeki partiküllerin boyuta göre nasıl dağıldığını gösterir. Lazer difraksiyon, sieve, sedimentasyon veya görüntü analizi gibi metotlar dağılımı kümülatif ya da frekans eğrisi olarak verir. Medyan (D50) tek başına eğrinin sadece bir noktasıdır; aynı medyana sahip iki dağılım dar/geniş, simetrik/asimetrik, tek modlu/iki modlu olabilir. Çinko tozunda iki modluluk genelde değirmen kalibrasyonunda kaymanın işaretidir; ince kuyrukta bir omuz toz patlama eşiğini aşağı çekebilir. Bu yüzden QC PSD'yi en az üç percentile (D10/D50/D90) ve span ile raporlar; gerektiğinde D97 veya D99 üst kuyruk için eklenir.
D10, D50, D90 Tanımları
D10 — İnce Kuyruk
D10, hacim bazlı kümülatif dağılımda numunenin %10'unun bu boyutun altında kaldığı eşiktir. İnce fraksiyonu izler. Düşük D10, çok ince partikül oranının arttığını ve atmosferik toz patlama (ATEX) ile pigment hava sürüklenme riskinin yükseldiğini söyler. ZRP boyalarda aşırı düşük D10 viskozite artışı ve binder isteğinde sapma yaratır; çok sayıda küçük partikül çok daha fazla yüzey ister.
D50 — Medyan
D50, numunenin yarısının üstünde, yarısının altında olduğu boyuttur. Grade tanımlamada birincil değerdir; Superfine, Fine ve Fine Flake gibi sınıflar D50 etrafında konumlandırılır. Ancak D50 dağılımın şeklini söylemez; aynı D50 ile dar/geniş iki lot tamamen farklı film paketleme verebilir. Sartnameye D50 yazıldığında mutlaka tolerans (örn. ±0.5 µm) ve metot eklenmelidir.
D90 — İri Kuyruk
D90, numunenin %90'ının altında kaldığı boyuttur. İri kuyruğun kontrolü ZRP film yüzey kalitesi, sprey nozzle ömrü ve elektrokaplama akım dağılımı için kritiktir. Yüksek D90 nokta kabarmaları, dispersiyonda 'grit' hissi ve sieve residue raporunda artışla kendini gösterir. Üst sınıra ek olarak D97 veya 45 µm sieve residue gibi ikinci bir kontrol noktası eklemek pratik bir koruma katmanıdır.
Span ve Dağılım Genişliği
Span, dağılımın genişliğinin boyutsuz bir ölçüsüdür ve genelde Span = (D90 - D10) / D50 olarak hesaplanır. Dar span (örn. 1.3 ila 1.8) tutarlı viskozite, tahmin edilebilir paketleme yoğunluğu ve daha az lot-içi sapma demektir; otomotiv ZRP ve elektronik kaplama tedarik zincirlerinin tercih ettiği profildir. Geniş span (örn. 2.5 üstü) farklı boyuttaki partiküllerin birbirinin boşluğunu doldurmasına izin verir; bazı bariyer Geomet katmanlarında ve yüksek hacimli koruyucu boyalarda mekanik paketleme avantajı yaratabilir. Span tek başına 'iyi' ya da 'kötü' değildir; sistem ile eşleştiğinde anlam kazanır.
Atso Tek Grade'lerinde Tipik PSD
Grade
D10 (µm)
D50 (µm)
D90 (µm)
Tipik Span
Birincil Sistem
Superfine kuresel
1.0 ila 1.5
2.5 ila 3.5
5.0 ila 7.0
1.4 ila 2.0
Elektronik, ince film ZRP
Fine kuresel
1.8 ila 2.5
4.0 ila 5.0
8.0 ila 10.0
1.5 ila 2.0
Endüstriyel ZRP, primer
Fine Flake
1.5 ila 2.5
4.5 ila 6.0
10.0 ila 14.0
2.0 ila 3.0
Geomet, lamelli bariyer
Tabloyu okurken D50 ile birlikte D10 ve D90'ı aynı satırda değerlendirin. Örneğin Fine kuresel ile Fine Flake'in D50'leri benzer aralıkta görünse de Fine Flake'in D90'ı belirgin yukarıdadır; çünkü flake morfolojisi lazer difraksiyonda eşdeğer küre olarak daha büyük hacim üretir. Bu, ölçümün ölçtüğü 'gerçek boyut' değil, ışık saçılma desenine eşdeğer küre boyutudur. Aynı D50 farklı morfolojiyle farklı performans verir.
Ölçüm Metodu: Lazer Difraksiyon (ISO 13320)
Lazer difraksiyon, ISO 13320 kapsamında bir lazer kaynağının dağıtılmış toz bulutundan saçılan ışığın açısal desenini ölçer ve hacim bazlı PSD üretir. Küçük partiküller geniş açılarda, büyük partiküller dar açılarda saçar. Mie teorisi, partikülün kırılma indisini (n) ve absorpsiyon indisini (k) hesaba katarak özellikle 10 µm altı boyutta doğru sonuç verir; çinko için tipik n yaklaşık 1.7 ila 2.0 ve metalik absorpsiyon yüksektir. Fraunhofer yaklaşımı yalnızca dalga boyundan çok büyük partiküllerde geçerlidir ve Mie ile karşılaştırıldığında ince uçta sistematik sapma üretebilir. Cihazlar (Malvern Mastersizer, Beckman Coulter LS, Microtrac S3500 gibi sınıflar) yaş ve kuru dispersiyon modunu destekler; yaş modda dispersan (su, etanol, IPA) ve ultrasonik gücün raporda yer alması doğrulanabilirlik için şarttır.
Sieve vs Lazer Difraksiyon: Hangisi Ne Zaman?
Sieve (elek) yöntemi, 38 µm ve üzeri için ucuz, sağlam ve yıllardır endüstride yerleşik bir yöntemdir. Çinko tozunun çoğu grade'i 45 µm altındadır, bu da klasik sieve serisinin alt sınırına yakındır; mikro-sieve setleri 20 µm'ye kadar inebilir ama doğruluk düşer. Lazer difraksiyon 0.1 µm ila 1000 µm aralığında çok daha yüksek çözünürlük sunar ve dakikalar içinde tam PSD eğrisi üretir. Pratikte ikisi tamamlayıcıdır: sieve, üst kuyruğu (45 µm üstü) gerçek kütle olarak doğrular; lazer difraksiyon dağılımın şeklini ve ince ucu verir.
ZRP film paketleme: Dar span ve dengeli D10/D90, kuru film içinde galvanik temas eden partikül zincirini düzenler; iletkenlik ve katodik koruma verimi artar.
Geomet ve lamelli bariyer: Geniş span ve flake morfoloji, üst üste yatma ile bariyer geçirgenliğini düşürür; ince fraksiyon boşlukları doldurur.
Elektrokaplama akım dağılımı: İri kuyruk (yüksek D90) anot etrafında kontrolsüz erime ve nokta soyulması yaratır; dar dağılım daha homojen akım profili verir.
Katalist reaktivitesi: Düşük D10 ve yüksek BET yüzey alanı reaktiviteyi artırır ancak depolama sırasında oksitlenme hızını ve ısı üretimini yükseltir.
Bulk density ve paketleme: Geniş span partiküllerin birbirinin boşluğunu doldurmasına izin verir; bulk density yükselir, çuval hacmi düşer.
Dispersiyon enerjisi: Aşırı ince partiküller (düşük D10) dispersiyonda aglomere olur, yüksek shear ve ıslatıcı ister; yanlış reçete uniform film üretemez.
ATEX patlama riski: Çinkonun MIE'si (minimum tutuşturma enerjisi) D10 düştükçe agresif şekilde azalır; ATEX zone 21 alanlarında ince kuyruk kritiktir.
Sieve nozzle ve filtre ömrü: Yüksek D90 kuyruğu sprey ekipmanı, in-line filtre ve transfer borularında erken aşınma ve tıkanma yaratır.
Sartnamede PSD'yi Doğru Yazma
D10, D50 ve D90 ayrı ayrı hedef değer ve mutlak tolerans (örn. D50 4.5 ± 0.5 µm) ile yazın; sadece D50 yazmak yetersizdir.
Test metodunu adlandırın: 'ISO 13320 lazer difraksiyon, Mie teorisi, n=1.85, k=2.5, kuru mod 2 bar' gibi tam parametre seti tartışmayı kapatır.
Dispersiyon koşullarını belirtin: yaş modda dispersan (etanol, IPA, su+surfaktan), ultrasonik süre ve güç raporda yer almalı.
Üst sınır için ek kontrol koyun: 'D97 ≤ X µm' veya '45 µm sieve residue ≤ %0.1' iri kuyruk garantisi sağlar.
Span hedefini yazın (örn. span ≤ 2.0) veya D90/D10 oranı için üst sınır verin; dağılım genişliği sözleşmeye girer.
Lot retain hakkı ekleyin: lot başına 250 ila 500 g referans numune saklanmalı; PSD anlaşmazlığında tek somut delildir.
Anlaşmazlıkta üçüncü taraf laboratuvar atfı yazın (örn. TURKAK akrediteli lab); cihaz markası değil metot ve standart bağlayıcı olmalı.
Raporlama tipini netleştirin: hacim bazlı mı, sayı bazlı mı; ASTM E2651 gibi raporlama uygulamalarına atıf yapılabilir.
Fine kuresel grade lazer difraksiyon raporu: D50 4.4 µm, span 1.7, dar tek modlu dağılım. Tipik Atso Tek lot profili.
Sahada Gördüğümüz Hatalar
Sadece D50 yazıp tolerans vermemek: iki tedarikçinin 'D50 4.5 µm' lotu farklı D10/D90 ile sahada farklı davranır, kabul kriteri tartışmaya açılır.
Sayı bazlı (number-based) ve hacim bazlı (volume-based) raporları karıştırmak: aynı numune için iki rapor çok farklı 'ortalama' verir; lazer difraksiyon hacim bazlıdır.
Kırılma indisini girmeden Fraunhofer ile rapor almak: ince uçta sistematik sapma oluşur ve D10 olduğundan büyük görünür.
Yaş modda ultrasonik süreyi raporlamamak: yetersiz dispersiyon aglomera ölçer, fazla ultrasonik flake'i kırar; her iki yön de PSD'yi bozar.
Sieve residue ile lazer difraksiyon D90'ını birebir karşılaştırmak: iki metot farklı fiziksel ölçer, küçük sapmalar normaldir.
Tek lot ile tedarikçi karşılaştırması yapmak: PSD lot içinde de değişir; en az 3 lot ortalama ve span aralığıyla karar verin.
Sıkça Sorulan Sorular
D50 ile ortalama partikul boyutu aynı şey mi?
Hayır. D50 medyandır (hacim bazlı kümülatif dağılımda %50 noktası). Aritmetik ortalama, hacim ortalaması (D[4,3]) veya yüzey ortalaması (D[3,2]) farklı değerler verir; özellikle geniş ya da asimetrik dağılımlarda fark büyür. Sartnameye D50 ve metodu birlikte yazmak en güvenlisidir.
Span düşük olması her zaman iyi mi?
Genelde evet, çünkü tutarlılık demektir. Ama Geomet, bazı lamelli bariyer ve yüksek hacimli koruyucu sistemlerde belirli bir genişlik istenir; ince partiküller boşlukları doldurarak bariyer geçirgenliğini düşürür. Sistem tedarikçisinin spec'i belirleyicidir.
BET yüzey alanı PSD ile nasıl ilişkilidir?
Aynı kütle için daha küçük partikül daha yüksek BET (m²/g) demektir. Küresel çinko için 0.5 m²/g, Fine Flake için 2.0 m²/g civarı tipiktir. BET reaktiviteyi ve oksitlenme eğilimini, PSD ise geometrik dağılımı anlatır; ikisi birlikte değerlendirilmeli.
Lazer difraksiyon SEM'in yerini tutar mı?
PSD için evet, hızlı ve istatistiksel olarak güçlüdür. Şekil (aspect ratio, küresellik) için hayır; SEM görüntü analizi minimum 100 partikül üzerinden morfoloji ölçer. Atso Tek talep halinde SEM görüntü ekler.
PSD ölçümü tedarikçi labında mı yapılır?
Standart QC tedarikçi laboratuvarında ISO 13320 kapsamında yapılır ve CoA'ya yansır. Anlaşmazlıkta veya kritik onay süreçlerinde TURKAK akrediteli üçüncü taraf laboratuvar tercih edilir; sartnameye anlaşmazlık atfı olarak yazılmalıdır.
Wet vs dry dispersion farkı nedir?
Kuru mod hızlıdır ve QC için pratiktir, ancak küçük partiküller havayla aglomere olduğunda D10'u olduğundan büyük gösterebilir. Yaş mod (su, etanol, IPA içinde dispersiyon) gerçek dağılımı daha iyi yansıtır ama hazırlık süresi 24 saate kadar çıkabilir ve dispersan + ultrasonik parametreleri raporlanmalıdır.
Sieve residue raporu PSD'yi değiştirir mi?
Değiştirmez ama tamamlar. Sieve residue (örn. 45 µm üstü kütle %) iri kuyruğu fiziksel olarak doğrular; lazer difraksiyon D90'ı hacim bazlı eşdeğer küre olarak verir. İki rapor birbirini destekler; kritik uygulamalarda her ikisi de sartnameye yazılır.
İki tedarikçi aynı D50 ile farklı performans veriyor, neden?
Çünkü D50 dağılımın tek bir noktasıdır. D10, D90, span, morfoloji (küresel/flake), yüzey kimyası, oksit kabuğu ve BET değeri farklı olduğunda aynı D50 ile farklı film, farklı viskozite ve farklı katodik koruma davranışı çıkar. Tam profil karşılaştırması şarttır.
PSD lot içinde değişebilir mi?
Evet. Üretim sırasında atomizasyon parametrelerindeki küçük dalgalanmalar D10 ve D90'ı kaydırır; medyan görece daha kararlı kalır. Bu yüzden tek lot karşılaştırması yerine en az 3 lot üzerinden ortalama ve span aralığı değerlendirilmelidir.
Çinko tozu PSD ve D10 D50 D90 okumasını doğru yapmak, hem tedarikçi seçiminde hem de sahada kök neden analizinde belirleyicidir. Grade seçimini PSD profiline bağlamak için grade seçim kılavuzu (/tr/blog/cinko-tozu-grade-secimi-superfine-fine-fine-flake), CoA üzerindeki PSD verisini doğrulamak için CoA okuma rehberi (/tr/blog/cinko-tozu-coa-okuma-dogrulama), morfolojinin PSD okumasına etkisi için spherical vs flake karşılaştırması (/tr/blog/cinko-tozu-spherical-vs-flake) ve standart referansı için ISO 3549 pratik uygulaması (/tr/blog/iso-3549-pratik-uygulamasi) yazılarımız tamamlayıcı kaynaklardır.
