CN103592323A

CN103592323A - 硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法

Info

Publication number: CN103592323A
Application number: CN201310567936.8A
Authority: CN
Inventors: 谢晨辉; 彭宇; 周华堂; 谭立群; 郭建中
Original assignee: Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Cemented Carbide Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开了一种硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法，依次包括：制备出待测样品的金相抛光面；采用分离技术将金相抛光面上的硬质相剥离并清除表面杂质及氧化层；采用纯Co粘接相样品优化X射线能谱仪校准设置；选择成分已知的钴基合金样品作为分析标样，根据标样的理论值与实际测试、ZAF基体校正法，求出校正因子并作为标样数据库保存，根据标样的检测结果确定待测样品分析的最佳扫描电镜工作参数；以固溶W5%的钴基合金所建立的数据及相应参数作为X射线能谱定量标准数据库文件，对待测样品不同视场下多次多点测量，其算术平均值即为待测样品粘结相中固溶钨的含量；本发明不仅实现了硬质合金粘结相中钨的固溶度分析检测且准确度高。

Description

硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法

技术领域

本发明涉及一种硬质合金粘结相中钨的固溶度分析检测方法，尤其是应用X射线能谱定量分析硬质合金粘结相中固溶钨元素含量。

背景技术

硬质合金粘结相中钨的固溶含量对硬质合金的物理性能与使用性能有着至关重要的影响，分析粘结相中钨的固溶含量可以对控制硬质合金产品质量提供可靠的保障。硬质合金的化学成分、碳量控制、烧结工艺制度、后续热处理等都是影响合金粘结相中钨的固溶含量的重要因素，并最终影响到硬质合金的物理性能及使用性能。因此硬质合金粘结相中钨的固溶度是硬质合金性能的重要表征指标之一。

由于硬质合金的粘结相包覆在WC相周围，Co层分布较薄，一般在1～5um，无法采用机械破碎的方法将WC相与钴相进行分离，因此常规的化学分析或仪器分析无法对硬质合金粘结相中固溶的钨元素含量进行定量分析。如何准确获得硬质合金粘结相中固溶的钨含量，一直以来是开展硬质合金研究的一个重要技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬质合金粘结相中固溶钨元素的含量的定量分析检测方法，即硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法，其硬质相与粘接相分离完全，钨的固溶度分析检测结果准确度高。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法，依次包括以下步骤：

（一）将待测硬质合金样品制备出一个具有光滑平整的金相抛光面；

（二）采用硬质相与粘接相化学分离技术将金相抛光面上的硬质相剥离，并清除样品表面杂质及氧化层，制备好金相抛光面上已剥离硬质相的待测样品；

（三）采用纯Co粘接相样品优化X射线能谱仪校准设置，同时进行保存；

（四）选择成分已知的质量百分比为5% W+95% Co的钴基合金样品作为X射线能谱定量分析标准样品，根据标准样品的理论值与实际测试结果，采用ZAF基体校正法，求出校正因子，并作为能谱定量标样数据库文件保存，根据标准样品的检测结果确定待测样品分析的最佳扫描电镜工作参数；

（五）采用X射线能谱定量分析技术，以固溶W是质量百分比为5%的钴基合金所建立的数据及相应参数作为定量标准数据库文件，对待测样品在不同视场下多次多点进行测量；取其算数平均值，从而得出待测样品粘结相中固溶钨的含量。

所述硬质相与粘接相化学分离技术为电解分离。所述电解分离的电解质溶液选择质量百分比为20～40%的NaOH或KOH强碱溶液，电解电流控制在0.1～0.5A，电解阳极为硬质合金，阴极采用纯钛板。

所述待测样品分析的工作参数包括加速电压、电子束束流、工作距离、束斑直径与束流稳定度，所述最佳工作参数为：加速电压15～20KV、电子书束流15～20uA，工作距离15～20mm、束斑直径为15～50mm，束流稳定度≥90%。

由于本发明对待测样品进行了前期处理，其中包括金相抛光、硬质相与粘接相的化学分离，并清除样品表面杂质及氧化层，制备出了适合X射线能谱定量分析的待测样品；同时根据硬质合金中固溶成分特征，选择5wt%W+95wt%Co的钴基合金作为X射线能谱定量分析标准样品，并根据检测结果经过ZAF法基体校正确定标样数据文件；同时根据硬质合金的特点，通过综合考虑能谱定量分析的准确性和高效性两个因素，在待测定区域内，选择多个视场进行多点的定量测量，取其算术平均值，大幅度提高了检测结果的精度，同时也具有较高的检测效率，数据重现性好，为研究工作提供更为直观准确的参考数据。

附图表说明

图1是实施例1中金相抛光面上已剥离硬质相的待测样品面；

图2是图1中多点定量分析测试区域；

图3是实施例1中待测样品测试区域点1的X射线能谱分析谱图；

图4是实施例2中金相抛光面上已剥离硬质相的待测样品面；

图5是图4中多点定量分析测试区域；

图6是实施例2中待测样品测试区域点1的X射线能谱分析谱图；

图7是实施例3中金相抛光面上已剥离硬质相的待测样品面；

图8是实施例3中多点定量分析测试区域；

图9是实施例3中待测样品测试区域点1的X射线能谱分析谱图。

以下结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

具体实施方式

实施例1： WC-Co硬质合金中钨在粘接相Co中的固溶度的分析检测

首先，将待测的WC-Co硬质合金样品制备出一个具有光滑平整的金相抛光面；（以下实施例相同）

然后，采用电解分离这种化学分离技术将金相抛光面上的硬质相WC剥离。电解分离的电解质溶液选择质量百分比为20～40%的NaOH或KOH强碱溶液，电解电流控制在0.1～0.5A，电解阳极为硬质合金，阴极采用纯钛板。电解完成后清除样品表面杂质及氧化层，在基于金相抛光面上制备好已剥离硬质相的待测样品，（以下实施例相同）；待测样品面在扫描电镜下和X射线能谱分析无明显氧化层和析出物。观察和X射线能谱分析无明显氧化层和析出物，如图1所示，说明金相抛光面上的硬质相WC已完全从粘接相Co中剥离。

接着，采用纯Co相样品优化X射线能谱仪校准设置，同时进行保存；

再选择成分已知的质量百分比为5% W+9 % Co的钴基硬质合金样品的制备X射线能谱定量分析标准样品，其能谱分析结果见表1。根据标准样品的理论值与实际测试结果，采用ZAF基体校正法，求出校正因子，并作为能谱定量标样数据库文件保存，根据标准样品的检测结果确定待测样品分析的最佳扫描电镜工作参数。本实施例中：加速电压为15～20KV，电子束束流为15～20uA，工作距离为15～20mm，束斑直径为15～50 mm，电子束流稳定性为90%以上。

最后采用X射线能谱定量分析技术，如图2设置了多点定量分析测试区域，对待测样品在不同视场下多次多点进行X射线能谱定性和定量分析。图2中相应点1的X射线能谱分析谱图如图3所示，其结果见表2；取其算数平均值，从而得出待测样品粘结相中固溶钨的含量为11.72 %，标准偏差仅0.24，即结果准确度高。

表1 固溶W质量百分比为5%的钴基合金能谱分析结果

表2 实施例1样品的定量分析结果

Figure 2013105679368100002DEST_PATH_IMAGE004

实施例2：WC-（Co+Ni）硬质合金中钨在粘接相（Co+Ni）中的固溶度的分析检测,其中（Co+Ni）粘结相中添加有少量Cr

首先，将待测样品制备出一个具有光滑平整的金相抛光面。然后将硬质相WC剥离，并清除样品表面杂质及氧化层，制备好待测样品；观察和X射线能谱分析无明显氧化层和析出物，如图4所示，说明金相抛光面上的硬质相WC已完全从粘接相（Co+Ni）中剥离。

接着，采用纯Co粘接相标准样品优化X射线能谱仪校准设置，同时进行保存；

再选择成分已知的质量百分比为5% W+95% Co的钴基硬质合金样品作为X射线能谱定量分析标准样品，根据标准样品的理论值与实际测试结果，采用ZAF基体校正法，求出校正因子，并作为能谱定量标样数据库文件保存，根据标准样品的检测结果确定待测样品分析的最佳扫描电镜工作参数。本实施例中：加速电压为15～20KV，电子束束流为15～20uA，工作距离为15～20mm，束斑直径为15～50 mm，电子束流稳定性为90%以上。

最后采用X射线能谱定量分析技术，如图5设置了多点定量分析测试区域，对待测样品在不同视场下多次多点进行X射线能谱定性和定量分析。图5相应点1的X射线能谱分析谱图如图6所示，其结果见表3；取其算数平均值，从而得出待测样品粘结相中固溶钨的含量为9.28%，标准偏差仅0.14。

表3 实施例2样品的定量分析结果

实施例3：WC-（Co+Ni）硬质合金中钨在粘接相（Co+Ni）中的固溶度的分析检测,其中包括（Co+Ni）粘结相中含有少量Ni₃Al相

接着，采用纯Co标准样品优化X射线能谱仪校准设置，同时进行保存。

最后采用X射线能谱定量分析技术，如图5设置了多点定量分析测试区域，对待测样品在不同视场下多次多点进行X射线能谱定性和定量分析。图7中相应点1的X射线能谱分析谱图如图6所示，其结果见表4；取其算数平均值，从而得出待测样品粘结相中固溶钨的含量为8.18%，标准偏差仅0.13。

表4 实施案例3样品的定量分析结果

Claims

1.一种硬质合金粘结相中钨的固溶度分析检测方法，依次包括以下步骤：

（三）采用纯Co粘接相标准样品优化X射线能谱仪校准设置，同时进行保存；

（四）选择成分已知的质量百分比为5% W+95% Co的钴基合金样品作为X射线能谱定量分析标准样品，根据标准样品的理论值与实际测试结果，采用ZAF基体校正法，求出校正因子，并作为定量标样数据库文件保存，根据标准样品的检测结果确定待测样品分析的最佳扫描电镜工作参数；

（五）采用X射线能谱定量分析技术，以固溶W的质量百分比为5%的钴基合金所建立的数据及相应参数作为能谱定量标准数据库文件，对待测样品在不同视场下多次多点进行测量；取其算数平均值，从而得出待测样品粘结相中固溶钨的含量。

2.根据权利要求1所述的硬质合金粘结相中钨的固溶度的检测分析方法，其特征是：所述硬质相与粘接相化学分离技术为电解分离。

3.根据权利要求2所述的硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法，其特征是：所述电解分离的电解质溶液选择质量百分比为20～40%的NaOH或KOH强碱溶液，电解电流控制在0.1～0.5A，电解阳极为硬质合金，阴极采用纯钛板。

4.根据权利要求1所述的硬质合金粘结相中钨的固溶度的分析检测方法，其特征是：所述待测样品分析的工作参数包括加速电压、电子束束流、工作距离、束斑直径与束流稳定度，所述最佳工作参数为：加速电压15～20KV、电子书束流15～20uA，工作距离15～20mm、束斑直径为15～50mm，束流稳定度≥90%。