一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，包括拋光WC-Co硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟、電解去除試樣表層WC晶粒的步驟、清潔試樣表面的步驟和用XRD測(cè)試WC-Co硬質(zhì)合金試樣中鈷相的結(jié)構(gòu)、晶粒大小和/或晶面間距。該方法是先利用電解方法除去WC-Co硬質(zhì)合金試樣表層WC晶粒，再對(duì)試樣表面進(jìn)行XRD分析，由于消除了試樣表層WC相的影響，可以得到完全的鈷相衍射圖譜，在此基礎(chǔ)上便能精確地測(cè)定鈷相的相結(jié)構(gòu)、晶粒大小和晶面間距等參數(shù)，具有工藝簡便，方法可靠的特點(diǎn)。
【專利說明】—種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金材料制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種測(cè)定WC-C0硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]WC-Co硬質(zhì)合金的鈷相有面心立方(fee)和密排六方(hep)兩種結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)的鈷相具有不同的物理和力學(xué)性能，例如fcc-Co比hep - Co的韌性更好，因此在WC-Co硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，希望硬質(zhì)合金鈷相具有較高的fcc/hcp比例,這就需要對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。
[0003]X射線衍射分析(XRD)方法是測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法。隨著電子顯微技術(shù)的發(fā)展，電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)成為新型的微區(qū)結(jié)構(gòu)分析方法。兩種方法都需要對(duì)樣品的表面進(jìn)行拋光，然后分別在XRD衍射儀和配有EBSD探頭的掃描電子顯微鏡上進(jìn)行分析。XRD分析方法主要通過對(duì)比檢出譜線與標(biāo)準(zhǔn)卡片的峰位和強(qiáng)度判定物相的存在和比例；EBSD則是通過檢測(cè)菊池線判定物相的結(jié)構(gòu)。利用XRD直接測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)時(shí)，WC相的XRD衍射峰強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出鈷相的衍射峰強(qiáng)度，鈷相的譜線極易被WC相所掩蓋，導(dǎo)致難以精確測(cè)定鈷相的結(jié)構(gòu)。
[0004]EBSD分析對(duì)樣品表面平整度的要求非常高，而WC-Co硬質(zhì)合金中，鈷相與WC相在硬度、耐磨性、耐蝕性方面都存在較大差異，導(dǎo)致很難制得完全平整的表面。相比與XRD分析，EBSD方法的制樣成本高昂。另外，常規(guī)WC-Co硬質(zhì)合金中，鈷相的厚度很小，EBSD分析的難度較大。
[0005]由于WC相衍射峰的干擾，采用XRD直接測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金表面或者拋光面時(shí)，鈷相的衍射峰很弱，難以獲得正確的fcc/hcp比例，也不能夠正確引導(dǎo)生產(chǎn)。
[0006]此外，硬質(zhì)合金在變形過程中矯頑磁力、鈷相成份、鈷晶粒的晶面間距和大小都會(huì)發(fā)生變化，因此排除WC衍射峰的干擾，準(zhǔn)確分析鈷相衍射峰的變化，才能正確理解硬質(zhì)合金在變形過程中結(jié)構(gòu)和磁性能變化的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，是先利用電解方法除去WC-Co硬質(zhì)合金試樣表層WC晶粒，再對(duì)試樣表面進(jìn)行XRD分析，由于消除了試樣表層WC相的影響，可以得到完全的鈷相衍射圖譜，在此基礎(chǔ)上便能精確地測(cè)定鈷相的相結(jié)構(gòu)、晶粒大小和晶面間距等參數(shù)，具有工藝簡便，方法可靠的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟:
[0009]( I)拋光WC-Co硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟；
[0010](2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟；該步驟是將步驟(I)制備的硬質(zhì)合金試樣作為陽極，以銅片作陰極，在電解液中進(jìn)行電解，以去除硬質(zhì)合金試樣表層一定深度的WC晶粒;
[0011](3)清潔試樣表面的步驟；該步驟是將步驟(2)中得到的試樣浸入稀堿溶液超聲清洗；
[0012](4)用XRD測(cè)試WC-Co硬質(zhì)合金試樣中鈷相的結(jié)構(gòu)、晶粒大小和/或晶面間距。
[0013]所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，所述電解液為2?4mol/L的NaOH,0.2 ?0.5mol/L 的 C4H6O 和 0.05 ?0.15mol/L 的 HClO4 的混合溶液。
[0014]所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，所述電解液為2?4mol/L的Κ0Η,0.2 ?0.5mol/L C4H6O 和 0.05 ?0.15mol/L HClO4 的混合溶液。
[0015]所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，電解的條件為:在3?IOV直流電壓的作用下，電解4?16h。
[0016]所述步驟(3)清潔試樣表面的步驟中,堿液中[0F]的濃度大于lmol/L,超聲時(shí)間5?IOmins ;且完成后用清水超聲清洗試樣表面5?lOmins。
[0017]所述步驟(I)拋光WC-Co硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟,是通過研磨、拋光WC-Co硬質(zhì)合金獲得硬質(zhì)合金試樣的平整的測(cè)試面。
[0018]所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，是電解去除WC-Co硬質(zhì)合金測(cè)試面表層60?120 μ m深度的WC相。
[0019]本發(fā)明的一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，是利用電解方法除去WC-Co硬質(zhì)合金試樣表層WC晶粒，再對(duì)試樣表面進(jìn)行XRD分析，由于消除了試樣表層WC相的影響，可以得到完全的鈷相衍射圖譜，在此基礎(chǔ)上便能精確地測(cè)定鈷相的相結(jié)構(gòu)、晶粒大小和晶面間距等參數(shù)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，由于采用了先利用電解方法除去WC-Co硬質(zhì)合金試樣表層WC晶粒，然后再對(duì)試樣表面進(jìn)行XRD分析，這樣便能消除試樣表層WC相的影響，可以得到完全的鈷相衍射圖譜，在此基礎(chǔ)上便能精確地測(cè)定鈷相的相結(jié)構(gòu)、晶粒大小和晶面間距等參數(shù)，具有工藝簡便，方法可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]在WC-Co硬質(zhì)合金中的生產(chǎn)和研究中，粘結(jié)相結(jié)構(gòu)的定量分析是相當(dāng)重要的。由于WC相的存在，采用XRD直接測(cè)試試樣，獲得的XRD圖譜中WC的衍射峰非常強(qiáng)，而Co的衍射峰很弱，導(dǎo)致鈷相結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果精度降低，進(jìn)而影響了測(cè)試結(jié)果的置信度。本發(fā)明通過先電解去除WC-Co硬質(zhì)合金中WC相，完整的保留了硬質(zhì)合金中的鈷相，對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金進(jìn)行XRD分析時(shí)，由于排除了 WC相對(duì)鈷相衍射峰的干擾，從而提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0022]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法不局限于實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是拋光后WC-Co硬質(zhì)合金的SEM照片；
[0024]圖2是電解后的硬質(zhì)合金試樣表層網(wǎng)狀鈷相的SEM低倍(1000倍)照片；
[0025]圖3是電解后的硬質(zhì)合金試樣表層網(wǎng)狀鈷相的SEM高倍(3000倍)照片；
[0026]圖4是未電解WC的WC-Co硬質(zhì)合金的XRD衍射圖譜；
[0027]圖5是已電解WC的WC-Co硬質(zhì)合金的XRD衍射圖譜?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明的一種測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟:
[0029](I)拋光WC-Co硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟；為保證試樣表面的平整度可以滿足XRD分析的需求，先將試樣在300目金剛石砂輪上平磨5~15mins，冷卻液為油水混合物；再用1800目金剛石砂輪精磨5~20mins，冷卻液為水；采用15微米的金剛石拋光膏在尼龍布上拋光10~20mins ;最后采用I微米的金剛石拋光膏在絨布上拋光試樣約5~15mins,即可得到測(cè)試面平整且無殘余宏觀應(yīng)力的試樣；將試樣放入去離子水中超聲清洗3~5mins,再放入無水酒精中超聲3~5mins,取出后干燥；圖1即為拋光后WC-Co硬質(zhì)合金的SEM照片。
[0030](2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟；將步驟(1)中制備的硬質(zhì)合金試樣作為陽極，銅片作陰極，在 2 ~4mol/LNaOH (或 Κ0Η)、0.2 ~0.5mol/L C4H6O 和 0.05 ~0.15mol/LHClO4的混合溶液中電解；在3~IOV直流電壓的作用下，電解4~16h即可去除試樣表面60~120 μ m左右深度的WC晶粒，得到表層為純Co結(jié)構(gòu)的試樣；圖2即為電解后的硬質(zhì)合金試樣表層網(wǎng)狀鈷相的SEM低倍(1000倍)照片；圖3為電解后的硬質(zhì)合金試樣表層網(wǎng)狀鈷相的SEM高倍(3000倍)照片。
[0031](3)清潔試樣表面的步驟；在進(jìn)行XRD分析之前，需用稀堿溶液(以[0H_]>lmol/L為宜)，如5%Na0H水溶液，超聲清洗試樣表面5~lOmins，防止Co被電解液中的高氯酸成分氧化；之后再用清水超聲清洗試樣5~lOmins，即可得到清潔的試樣表面。
[0032](4)用XRD測(cè)試WC-Co硬質(zhì)合金試樣中鈷相的結(jié)構(gòu)、晶粒大小和/或晶面間距。
[0033]①XRD衍射檢測(cè):
[0034]為降低熒光干擾，選用Co靶(λ = 1.78901 A)對(duì)試樣進(jìn)行XRD檢測(cè)，電壓35~44kV，束流20~50mA，掃描角度20~90°，掃描步長為0.010°~0.100°，每步停留時(shí)間為5~50so
[0035]精密分析可適當(dāng)延長停留時(shí)間。
[0036]②標(biāo)定鈷相結(jié)構(gòu):
[0037]XRD分析中fcc-Co相和hcp_Co相的三強(qiáng)衍射峰的標(biāo)準(zhǔn)峰位如表1所示；通過三強(qiáng)峰的檢出及衍射峰的面積比即可判定試樣中的鈷相組成及其比例。
[0038]表1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的鈷相結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)定WC-C0硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)拋光WC-Co硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟； (2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟；該步驟是將步驟(I)制備的硬質(zhì)合金試樣作為陽極，以銅片作陰極，在電解液中進(jìn)行電解，以去除硬質(zhì)合金試樣表層一定深度的WC晶粒； (3)清潔試樣表面的步驟；該步驟是將步驟(2)中得到的試樣浸入稀堿溶液超聲清洗； (4)用XRD測(cè)試WC-Co硬質(zhì)合金試樣中鈷相的結(jié)構(gòu)、晶粒大小和/或晶面間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，所述電解液為2?4mol/L的Na0H、0.2?0.5mol/L 的 C4H6O 和 0.05 ?0.15mol/L 的 HClO4 的混合溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，所述電解液為2?4mol/L的Κ0Η、0.2?.0.5mol/L C4H6O 和 0.05 ?0.15mol/L HClO4 的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于:所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，電解的條件為:在3?IOV直流電壓的作用下，電解4?16h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:所述步驟(3)清潔試樣表面的步驟中,堿液中[OHl的濃度大于lmol/L,超聲時(shí)間5?IOmins ；且完成后用清水超聲清洗試樣表面5?IOmins。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:所述步驟(I)拋光WC-C0硬質(zhì)合金試樣測(cè)試面的步驟，是通過研磨、拋光WC-Co硬質(zhì)合金獲得硬質(zhì)合金試樣的平整的測(cè)試面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定WC-Co硬質(zhì)合金中鈷相結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于:所述步驟(2)電解去除試樣表層WC晶粒的步驟中，是電解去除WC-Co硬質(zhì)合金測(cè)試面表層60?.120 μ m深度的WC相。
【文檔編號(hào)】G01N23/20GK103913475SQ201310004572
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】曾祺森, 吳沖滸, 聶洪波, 馮炎建, 肖滿斗, 肖偉, 朱桂容, 江嘉鷺, 文曉 申請(qǐng)人:廈門鎢業(yè)股份有限公司