一種超粗顆粒wc粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，所述檢驗(yàn)方法包括：晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的檢驗(yàn)及碳化不完全缺陷的檢驗(yàn)。采用掃描電鏡觀察樣品冷鑲樣，分析確定是否存在晶體疏松生長(zhǎng)缺陷；采用X射線衍射物相分析確定是否存在碳化不完全缺陷。本發(fā)明首次提出了超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的基本概念、表征方法及檢驗(yàn)方法，以幫助硬質(zhì)合金企業(yè)實(shí)時(shí)檢測(cè)超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量，提高超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金的質(zhì)量水平及質(zhì)量穩(wěn)定性；為超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金原料WC粉末制備工藝優(yōu)化，提供技術(shù)參數(shù)。適于工業(yè)化應(yīng)用，對(duì)WC粉末生產(chǎn)工藝和WC粉末內(nèi)在質(zhì)量的改進(jìn)、對(duì)超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金的質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性提升具有重要意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，屬于粉末冶金材料【技術(shù)領(lǐng)域】和現(xiàn)代分析檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]WC粉是WC基硬質(zhì)合金的關(guān)鍵原材料。WC粉末的內(nèi)在質(zhì)量包括其物相的單一性、結(jié)晶的完整性等。
[0003]國(guó)內(nèi)外關(guān)于超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金的研究歷史晚于超細(xì)晶硬質(zhì)合金，尚處于發(fā)展的早期階段。
[0004]在粘結(jié)金屬含量相同的條件下，與傳統(tǒng)的中、粗晶硬質(zhì)合金相比，超粗和特粗晶硬質(zhì)合金具有極高的熱導(dǎo)率，較高的斷裂韌性和紅硬性，較好的抗熱疲勞和抗熱沖擊性能，主要用于極端工況條件下軟巖的連續(xù)開(kāi)采(如采煤、地鐵和隧道建設(shè))和現(xiàn)代化公路、橋梁的連續(xù)作業(yè)(如路面刨銑)，對(duì)韌性和抗熱疲勞、抗熱沖擊性能要求較高的沖壓模、冷鐓模、軋輥等，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
[0005]制備超粗和特粗晶硬質(zhì)合金，通常需采用費(fèi)氏粒度>15 μ m的超粗顆粒WC粉末作為原料。這類(lèi)WC原料的制備方法主要有兩類(lèi):
[0006](I)摻雜工藝:包括氧化鎢堿金屬摻雜一高溫還原(?1000°C )—高溫碳化(>2000 0C )；
[0007](2)濕氫工藝:包括純氧化鎢濕氫高溫還原(?1000°C )—高溫碳化(>2000°C )。
[0008]制備超粗顆粒WC粉末必須采用超粗顆粒W粉作為原料?，F(xiàn)有技術(shù)制備超粗顆粒W粉均是基于外因誘導(dǎo)還原過(guò)程中W顆粒急劇生長(zhǎng)的原理。還原過(guò)程中W顆粒急劇生長(zhǎng)容易導(dǎo)致W晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的形成。這種晶體缺陷具有顯著的遺傳效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致WC晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的形成。
[0009]另一方面，由于原料W粉顆粒粗大，容易導(dǎo)致W、C混合不均勻和碳化不完全現(xiàn)象的出現(xiàn)。WC晶體疏松生長(zhǎng)缺陷和碳化不完全缺陷均會(huì)導(dǎo)致硬質(zhì)合金微觀組織缺陷的形成、合金晶粒度的失控以及產(chǎn)品質(zhì)量水平和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的下降。
[0010]目前有關(guān)WC粉末的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T 4295、GB/T 26055、GB/T26725，等)僅涉及粉末的平均粒度或比表面積、化學(xué)成分、外觀質(zhì)量等外在質(zhì)量，均不涉及獨(dú)立于粉末粒度和化學(xué)成分之外的WC粉末的內(nèi)在質(zhì)量。如何有效評(píng)價(jià)對(duì)硬質(zhì)合金工藝穩(wěn)定性以及對(duì)硬質(zhì)合金微觀組織結(jié)構(gòu)和性能及其穩(wěn)定性具有重大影響的WC粉末的內(nèi)在質(zhì)量，一直困擾硬質(zhì)合金企業(yè)界。易軍，張立，王喆，等報(bào)道了一種從WC-Co硬質(zhì)合金微觀組織結(jié)構(gòu)參數(shù)(平均晶粒度、鄰接度、晶粒分布)和力學(xué)性能對(duì)濕磨工藝的敏感度評(píng)價(jià)WC粉末內(nèi)在質(zhì)量的方法(中國(guó)鎢業(yè)，2014，29(2): 13 - 18)。這種方法具有較好的通用性，但需要通過(guò)合金實(shí)驗(yàn)，是一種間接的評(píng)價(jià)方法，不能直接披露WC粉末的內(nèi)在質(zhì)量缺陷。合金實(shí)驗(yàn)方案的合理性和合金實(shí)驗(yàn)水平均會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和客觀性。
[0011]由于WC粉末屬于脆性粉末，當(dāng)粉末存在明顯內(nèi)在質(zhì)量缺陷時(shí)，粉末的脆性會(huì)進(jìn)一步增加。常用的粉末浸銅制樣方法容易導(dǎo)致粉末的碎裂，嚴(yán)重影響對(duì)粉末本征質(zhì)量判斷的客觀性；通常在X射線衍射儀器測(cè)試過(guò)程中，X射線對(duì)WC粉末的穿透深度< 2微米。對(duì)費(fèi)氏粒度>15 μ m的超粗顆粒WC粉末直接進(jìn)行X射線衍射物相分析是無(wú)法對(duì)粉末是否碳化完全做出判斷的。
[0012]至今為止，關(guān)于WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的基本概念、表征方法及其檢驗(yàn)方法尚未見(jiàn)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，以幫助硬質(zhì)合金企業(yè)實(shí)時(shí)檢測(cè)超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量，提聞超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金的質(zhì)量水平及質(zhì)量穩(wěn)定性；為超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金原料WC粉末制備工藝優(yōu)化，提供技術(shù)參數(shù)。
[0014]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，所述內(nèi)在質(zhì)量缺陷是指晶體疏松生長(zhǎng)缺陷和碳化不完全缺陷，所述檢驗(yàn)方法包括下述步驟:
[0015]第一步:晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的檢驗(yàn)
[0016]將WC粉末制成冷鑲試樣，采用掃描電鏡，觀察冷鑲試樣拋光截面；在視場(chǎng)中搜尋，發(fā)現(xiàn)WC顆粒中存在孔洞時(shí)，調(diào)整視場(chǎng)，使WC單顆粒圖像基本充滿整個(gè)視場(chǎng)，對(duì)視場(chǎng)中的圖像拍攝照片；
[0017]第二步:碳化不完全缺陷的檢驗(yàn)
[0018]將WC粉末破碎至-120目，采用X射線衍射儀對(duì)其進(jìn)行分析，獲得X射線衍射圖譜；觀察2 Θ為25?55°之間的圖譜衍射峰數(shù)量，確定每一個(gè)衍射峰對(duì)應(yīng)的物相。
[0019]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，第一步中，冷鑲試樣采用費(fèi)氏粒度>15 μ m的原始供應(yīng)態(tài)WC粉末制成。
[0020]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，第一步中，冷鑲試樣的制備方法包括下述步驟:
[0021](I)WC粉末表面包裹
[0022]將待檢樣品WC粉末浸入乙酸乙酯中進(jìn)行超聲波分散，隨后過(guò)濾、自然干燥，得到乙酸乙酯包裹WC粉末；
[0023](2)冷鑲試樣成型
[0024]將步驟I得到的乙酸乙酯包裹WC粉末置于冷鑲樹(shù)脂中，攪拌均勻后注入模具中，固化后脫膜，得到冷鑲試樣；
[0025]冷鑲樹(shù)脂由液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，二丁酯，乙二胺組成，按每100克液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂中添加8?12毫升二丁酯、7?10毫升乙二胺配成；
[0026]冷鑲試樣成型時(shí)，先將環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯攪拌均勻，然后，將乙酸乙酯包裹WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置30?50分鐘，固化后脫模；
[0027](3)研磨拋光
[0028]按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品進(jìn)行研磨拋光；
[0029](4)腐蝕
[0030]采用新鮮配置的鐵氰化鉀和氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為3?6分鐘；
[0031](5)對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍膜導(dǎo)電處理
[0032]采用鍍膜儀在經(jīng)腐蝕處理的樣品表面鍍一層厚度為15?25納米的金或鉬薄膜。
[0033]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，鐵氰化鉀和氫氧化鈉的等體積混合溶液中，鐵氰化鉀的質(zhì)量百分比濃度為10?20%，氫氧化鈉的質(zhì)量百分比濃度10 ?20%。
[0034]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，第一步中，對(duì)拍攝到的視場(chǎng)中WC顆粒的照片進(jìn)行測(cè)量，照片中孔洞的對(duì)角平均尺寸> I微米時(shí)，認(rèn)定被檢測(cè)超粗顆粒WC粉末存在晶體疏松生長(zhǎng)內(nèi)在質(zhì)量缺陷，所述對(duì)角平均尺寸是指孔洞最大對(duì)角尺寸與最小對(duì)角尺寸的平均值。
[0035]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，第二步中，WC粉末破碎，采用球磨工藝進(jìn)行。
[0036]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，球磨選用滾動(dòng)式球磨機(jī)按干破碎方式進(jìn)行，球磨參數(shù)為:球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為26D〈/2?34D〈/2轉(zhuǎn)/分鐘，D為球磨桶內(nèi)徑，單位為米；硬質(zhì)合金研磨球與WC粉末質(zhì)量比為10:1?15:1 ;破碎時(shí)間為10?15小時(shí)。
[0037]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，第二步中，采用MDI Jade軟件對(duì)獲得的圖譜中2 Θ為25?55°之間的圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大、觀察分析，觀察到W2C物相的衍射峰，則認(rèn)定被檢測(cè)超粗顆粒WC粉末存在碳化不完全內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
[0038]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，所述晶體疏松生長(zhǎng)缺陷是指單個(gè)粉末顆粒內(nèi)部存在對(duì)角平均尺寸> I微米的孔洞，所述對(duì)角平均尺寸是指孔洞最大對(duì)角尺寸與最小對(duì)角尺寸的平均值；所述碳化不完全缺陷是指粉末中存在W2C物相。
[0039]本發(fā)明一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，孔洞對(duì)角平均尺寸>5微米時(shí)，定義為A類(lèi)孔洞；孔洞對(duì)角平均尺寸在2?5微米之間，定義為B類(lèi)孔洞；孔洞對(duì)角平均尺寸在I?2微米之間，定義為C類(lèi)孔洞。
[0040]有益效果
[0041]超粗顆粒W粉均是基于外因誘導(dǎo)還原過(guò)程中W顆粒急劇生長(zhǎng)的原理。還原過(guò)程中W顆粒急劇生長(zhǎng)容易導(dǎo)致W晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的形成。這種生長(zhǎng)缺陷具有顯著的遺傳效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致WC晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的形成。本發(fā)明基于大量的實(shí)驗(yàn)、觀察以及硬質(zhì)合金微觀組織結(jié)構(gòu)與性能影響規(guī)律的研究，對(duì)WC晶體疏松生長(zhǎng)缺陷進(jìn)行了分類(lèi)，即A類(lèi)孔洞、B類(lèi)孔洞和C類(lèi)孔洞，并提供了 WC晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的檢測(cè)方法。
[0042]由于WC粉末屬于脆性粉末，當(dāng)粉末存在明顯晶體疏松生長(zhǎng)缺陷時(shí)，粉末的脆性會(huì)進(jìn)一步增加。常用的粉末浸銅制樣方法容易導(dǎo)致粉末的碎裂，嚴(yán)重影響對(duì)粉末本征質(zhì)量判斷的客觀性。冷鑲制樣通常不會(huì)導(dǎo)致粉末碎裂現(xiàn)象的發(fā)生，但由于本征脆性在樣品磨拋過(guò)程中容易出現(xiàn)粉末碎裂現(xiàn)象。本發(fā)明采用在冷鑲前對(duì)粉末進(jìn)行乙酸乙酯包裹處理，可有效避免制樣過(guò)程中粉末碎裂現(xiàn)象的發(fā)生。在光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡上觀察冷鑲試樣粉末拋光截面，觀察WC單顆粒內(nèi)部是否存在孔洞，選擇合適的放大倍數(shù)，使WC單顆粒圖像基本充滿整個(gè)視場(chǎng)，進(jìn)行照相；采用圖像分析軟件對(duì)圖形進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上判斷粉末是否存在晶體疏松生長(zhǎng)缺陷及其缺陷類(lèi)型；有效提高了 WC疏松生長(zhǎng)晶體缺陷檢測(cè)的可靠性。
[0043]鎢粉碳化是一個(gè)由表及里的擴(kuò)散反應(yīng)過(guò)程，W首先轉(zhuǎn)化為W2C,再由W2C轉(zhuǎn)化為WC。通常在X射線衍射儀器測(cè)試過(guò)程中，X射線對(duì)WC粉末的穿透深度<2微米。對(duì)費(fèi)氏粒度>15 μ m的超粗顆粒WC粉末直接進(jìn)行X射線衍射物相分析是無(wú)法對(duì)粉末是否碳化完全做出判斷的。本發(fā)明基于WC的脆性特性和本發(fā)明人關(guān)于球磨工藝對(duì)球磨效率以及球磨工藝對(duì)WC球磨破碎度影響規(guī)律的掌握，提出了對(duì)待檢WC粉末樣品采用滾動(dòng)式球磨機(jī)和干破碎方式進(jìn)行球磨以充分暴露粉末中心部位的方法。
[0044]對(duì)含量少的物相，X射線衍射峰峰強(qiáng)較弱，對(duì)這類(lèi)弱小的衍射峰如果不進(jìn)行放大觀察很容易被忽視。本發(fā)明采用MDI Jade軟件對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行分析，在分析過(guò)程中對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大處理，觀察2 Θ為25?55°之間的圖譜中是否出現(xiàn)W2C物相的衍射峰，以判斷WC粉末中是否存在碳化不完全缺陷。
[0045]WC粉末晶體疏松生長(zhǎng)缺陷和碳化不完全缺陷在超粗顆粒WC粉之外的其它等級(jí)WC粉末中也可能存在，但問(wèn)題的突出性相對(duì)不顯著。本發(fā)明的技術(shù)原理同樣適應(yīng)于其它等級(jí)的WC粉末。
[0046]相對(duì)光學(xué)顯微鏡，由于掃描電鏡具有分辨率高、尺寸標(biāo)尺精度高等顯著特征，本發(fā)明采用掃描電鏡對(duì)WC粉末晶體疏松生長(zhǎng)缺陷進(jìn)行觀察與分析。本發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)原理同樣適用于其他類(lèi)型的顯微鏡。
[0047]綜上所述，本發(fā)明首次提出了超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的基本概念、表征方法及其檢驗(yàn)方法，適于工業(yè)化應(yīng)用，對(duì)WC粉末生產(chǎn)工藝和WC粉末內(nèi)在質(zhì)量的改進(jìn)、對(duì)超粗晶和特粗晶硬質(zhì)合金的質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性提升具有重要意義。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1是同時(shí)存在A、B兩類(lèi)孔洞的費(fèi)氏粒度為22.1微米的200型WC粉末拋光截面的掃描電鏡照片；
[0049]圖2是存在WC和W2C兩種物相的費(fèi)氏粒度為22.1微米的200型WC粉末的X射線衍射放大圖譜；
[0050]圖3是同時(shí)存在A、B兩類(lèi)孔洞的費(fèi)氏粒度為22.1微米的200型WC粉末拋光截面的掃描電鏡照片；
[0051]圖4是同時(shí)存在B、C兩類(lèi)孔洞的費(fèi)氏粒度為30.5微米的300型WC粉末拋光截面的掃描電鏡照片；
[0052]圖5是內(nèi)部不存在明顯晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的費(fèi)氏粒度為32.0微米的300型WC粉末拋光截面的掃描電鏡照片；
[0053]圖6是內(nèi)部不存在明顯晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的費(fèi)氏粒度為32.0微米的300型WC粉末拋光截面的掃描電鏡照片；
[0054]圖7是僅存在單一 WC物相的費(fèi)氏粒度為32.0微米的300型WC粉末的X射線衍射放大圖譜。
[0055]圖1、圖3和圖4對(duì)應(yīng)堿金屬摻雜工藝。由于采用了堿金屬摻雜工藝制備的超粗顆粒W粉末為原料，導(dǎo)致了 WC粉末中存在明顯的晶體疏松生長(zhǎng)內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
[0056]圖5和圖6對(duì)應(yīng)濕氫工藝。由于原料純度較高、還原工藝控制合理、晶粒生長(zhǎng)機(jī)理不同于堿金屬摻雜工藝，WC粉末內(nèi)部不存在明顯的晶體缺陷。
[0057]由于電鏡觀察樣品制備工藝不當(dāng)，造成了如圖3所示的粉末碎裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，不利于對(duì)粉末晶體缺陷的觀察和判斷。
[0058]由于W、C混合工藝不當(dāng)和碳化工藝不當(dāng)，導(dǎo)致了如圖2所示的碳化不完全現(xiàn)象的發(fā)生。采取合適的W、C混合工藝和碳化工藝可以制備如圖7所示的單一 WC物相的超粗顆粒WC粉末。
【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0060]實(shí)施例1:
[0061]待檢樣品為堿金屬摻雜工藝、2100°C高溫碳化制備的費(fèi)氏粒度為22.1微米的200型WC粉末。
[0062]按照以下步驟制備拋光截面掃描電鏡觀察樣品:
[0063](I)將10克隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品浸入乙酸乙酯中進(jìn)行超聲波分散，隨后過(guò)濾、自然干燥；
[0064](2)將經(jīng)過(guò)步驟I處理得到的乙酸乙酯包裹WC粉末進(jìn)行冷鑲制樣，冷鑲樹(shù)脂鑲樣配方如下:液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂100克，二丁酯12毫升，乙二胺7毫升；冷鑲樣方法如下:按比例配置環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯，并攪拌均勻，將乙酸乙酯包裹WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置30分鐘，固化后脫模；
[0065](3)按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品研磨拋光；
[0066](4)采用新鮮配置的20%鐵氰化鉀和20%的氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為4分鐘；
[0067](5)采用離子濺射鍍膜儀對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍金導(dǎo)電處理，金膜厚度為15?25納米。
[0068]在掃描電鏡上觀察經(jīng)鍍膜導(dǎo)電處理的粉末拋光截面，觀察WC單顆粒內(nèi)部是否存在孔洞，對(duì)存在孔洞的視場(chǎng)進(jìn)行照相。圖1是粉末拋光截面的掃描電鏡照片。依據(jù)顆粒大小，圖1選擇的放大倍數(shù)為2000倍。由圖1可知，圖中單顆粒WC粉末為多晶粉末，晶界清晰可辨。采用ImageJ圖像分析軟件對(duì)圖1中孔洞尺寸進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，圖中最大孔洞的最大對(duì)角尺寸高達(dá)32微米，圖中的一個(gè)晶粒內(nèi)部存在I個(gè)對(duì)角平均尺寸為2.1微米的B類(lèi)孔洞。根據(jù)測(cè)量結(jié)果可知，粉末中同時(shí)存在A、B兩類(lèi)孔洞。
[0069]采用滾動(dòng)式球磨機(jī)和干破碎方式對(duì)隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品進(jìn)行球磨。選用以下球磨參數(shù):球磨桶內(nèi)徑為92毫米,WC粉末重量為50克,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為86轉(zhuǎn)/分鐘，硬質(zhì)合金研磨球與WC粉末質(zhì)量比為10:1，破碎時(shí)間為10小時(shí)。破碎后過(guò)120目篩網(wǎng)。采用RigaukD/Max2500X射線衍射儀對(duì)經(jīng)球磨處理的粉末樣品進(jìn)行分析。采用MDI Jade6.5軟件對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行分析，在分析過(guò)程中對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大處理，觀察2Θ為25?55°之間的圖譜中是否出現(xiàn)W2C物相的衍射峰。圖2是經(jīng)球磨處理樣品的X射線衍射放大圖譜。由圖2可以看出，樣品中同時(shí)存在WC和W2C兩種物相，樣品存在碳化不完全內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
[0070]對(duì)比例1:
[0071]按照以下步驟制備拋光截面掃描電鏡觀察樣品:
[0072](I)冷鑲樹(shù)脂鑲樣配方如下:液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂100克，二丁酯12毫升，乙二胺7毫升；冷鑲樣方法如下:按比例配置環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯，并攪拌均勻，將10克未經(jīng)過(guò)乙酸乙酯包裹處理的、隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置30分鐘，固化后脫模；
[0073](2)按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品研磨拋光；
[0074](3)采用新鮮配置的10 %鐵氰化鉀和10 %的氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為6分鐘；
[0075](4)采用離子濺射鍍膜儀對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍金導(dǎo)電處理，金膜厚度為15?25納米。
[0076]在掃描電鏡上觀察經(jīng)鍍膜導(dǎo)電處理的粉末拋光截面，觀察WC單顆粒內(nèi)部是否存在孔洞，對(duì)存在孔洞的視場(chǎng)進(jìn)行照相。圖3是粉末拋光截面的掃描電鏡照片。依據(jù)顆粒大小，圖3選擇的放大倍數(shù)為2000倍。由圖3可以看出，由于粉末未經(jīng)過(guò)乙酸乙酯包裹處理，受磨拋過(guò)程中外力的作用，WC粉末出現(xiàn)了嚴(yán)重的碎裂現(xiàn)象，但是依然可以判斷圖中單顆粒WC粉末為多晶粉末，晶粒內(nèi)部存在大量孔洞。采用ImageJ圖像分析軟件對(duì)圖3中孔洞尺寸進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，粉末中同時(shí)存在A、B兩類(lèi)孔洞，其中A類(lèi)孔洞的最大對(duì)角平均尺寸為
7.1微米，B類(lèi)孔洞的最大對(duì)角平均尺寸為4.1微米。
[0077]實(shí)施例2:
[0078]待檢樣品為堿金屬摻雜工藝、2400°C高溫碳化制備的費(fèi)氏粒度為30.5微米的300型WC粉末。
[0079]按照以下步驟制備拋光截面掃描電鏡觀察樣品:
[0080](I)將13克隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品浸入乙酸乙酯中進(jìn)行超聲波分散，隨后過(guò)濾、自然干燥；
[0081](2)將經(jīng)過(guò)步驟I處理得到的乙酸乙酯包裹WC粉末進(jìn)行冷鑲制樣，冷鑲樹(shù)脂鑲樣配方如下:液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂100克，二丁酯8毫升，乙二胺10毫升；冷鑲樣方法如下:按比例配置環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯，并攪拌均勻，將乙酸乙酯包裹WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置50分鐘，固化后脫模；
[0082](3)按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品研磨拋光；
[0083](4)采用新鮮配置的20%鐵氰化鉀和20%的氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為3分鐘；
[0084](5)采用離子濺射鍍膜儀對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍鉬導(dǎo)電處理，鉬膜厚度為15?25納米。
[0085]在掃描電鏡上觀察經(jīng)鍍膜導(dǎo)電處理的粉末拋光截面，觀察WC單顆粒內(nèi)部是否存在孔洞，對(duì)存在孔洞的視場(chǎng)進(jìn)行照相。圖4是粉末拋光截面的掃描電鏡照片。依據(jù)顆粒大小，圖4選擇的放大倍數(shù)為1000倍。由圖4可知，圖中單顆粒WC粉末為多晶粉末，晶粒內(nèi)部存在大量孔洞。采用ImageJ圖像分析軟件對(duì)圖4中孔洞尺寸進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，粉末中同時(shí)存在B、C兩類(lèi)孔洞，但不存在A類(lèi)孔洞，孔洞的最大對(duì)角平均尺寸為3.8微米。
[0086]采用滾動(dòng)式球磨機(jī)和干破碎方式對(duì)隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品進(jìn)行球磨。選用以下球磨參數(shù):球磨桶內(nèi)徑為92毫米,WC粉末重量為80克,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為99轉(zhuǎn)/分鐘，硬質(zhì)合金研磨球與WC粉末質(zhì)量比為13:1，破碎時(shí)間為12小時(shí)。破碎后過(guò)120目篩網(wǎng)。采用RigaukD/Max2500X射線衍射儀對(duì)經(jīng)球磨處理的粉末樣品進(jìn)行分析。采用MDI Jade6.5軟件對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行分析，在分析過(guò)程中對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大處理，觀察2Θ為25?55°之間的圖譜中是否出現(xiàn)W2C物相的衍射峰。結(jié)果表明，在縱坐標(biāo)方向放大圖譜，觀察不到W2C物相的存在，樣品中僅存在單一 WC物相，樣品不存在碳化不完全內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
[0087]實(shí)施例3:
[0088]待檢樣品為濕氫工藝、2400°C高溫碳化制備的費(fèi)氏粒度為32.0微米的300型WC粉末。
[0089]按照以下步驟制備拋光截面掃描電鏡觀察樣品:
[0090](I)將15克隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品浸入乙酸乙酯中進(jìn)行超聲波分散，隨后過(guò)濾、自然干燥；
[0091](2)將經(jīng)過(guò)步驟I處理得到的乙酸乙酯包裹WC粉末進(jìn)行冷鑲制樣，冷鑲樹(shù)脂鑲樣配方如下:液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂100克，二丁酯10毫升，乙二胺8毫升；冷鑲樣方法如下:按比例配置環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯，并攪拌均勻，將乙酸乙酯包裹WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置40分鐘，固化后脫模；
[0092](3)按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品研磨拋光；
[0093](4)采用新鮮配置的20%鐵氰化鉀和20%的氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為4分鐘；
[0094](5)采用離子濺射鍍膜儀對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍鉬導(dǎo)電處理，鉬膜厚度為15?25納米。
[0095]在掃描電鏡上觀察經(jīng)鍍膜導(dǎo)電處理的粉末拋光截面，未觀察到WC單顆粒內(nèi)部存在> I微米孔洞的現(xiàn)象。圖5和圖6是粉末拋光截面的掃描電鏡照片。依據(jù)顆粒大小，圖5選擇的放大倍數(shù)為5000倍，圖6選擇的放大倍數(shù)為4000倍。由圖5可知，圖中單顆粒WC粉末為單晶粉末，晶粒的對(duì)角平均尺寸為43微米。由圖6可知，圖中單顆粒WC粉末為多晶粉末，其中最大晶粒的對(duì)角平均尺寸為33微米，最小晶粒的對(duì)角平均尺寸為6微米。由圖5和圖6可知，粉末不存在晶體疏松生長(zhǎng)內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
[0096]采用滾動(dòng)式球磨機(jī)和干破碎方式對(duì)隨機(jī)抽樣的原始供應(yīng)態(tài)待檢樣品進(jìn)行球磨。選用以下球磨參數(shù):球磨桶內(nèi)徑為92毫米，WC粉末重量為70克,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為112轉(zhuǎn)/分鐘，硬質(zhì)合金研磨球與WC粉末質(zhì)量比為15:1，破碎時(shí)間為15小時(shí)。破碎后過(guò)120目篩網(wǎng)。采用RigaukD/Max2500X射線衍射儀對(duì)經(jīng)球磨處理的粉末樣品進(jìn)行分析。采用MDIJade6.5軟件對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行分析，在分析過(guò)程中對(duì)X射線衍射圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大處理，觀察2Θ為25?55°之間的圖譜中是否出現(xiàn)W2C物相的衍射峰。結(jié)果表明，在縱坐標(biāo)方向放大圖譜，觀察不到W2C物相的存在。圖7是經(jīng)球磨處理樣品的X射線衍射放大圖譜。由圖7可以看出，樣品中僅存在單一 WC物相，樣品不存在碳化不完全內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
【權(quán)利要求】
1.一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，所述內(nèi)在質(zhì)量缺陷是指晶體疏松生長(zhǎng)缺陷和碳化不完全缺陷，所述檢驗(yàn)方法包括下述步驟: 第一步:晶體疏松生長(zhǎng)缺陷的檢驗(yàn) 將WC粉末制成冷鑲試樣，采用掃描電鏡，觀察冷鑲試樣拋光截面；在視場(chǎng)中搜尋，發(fā)現(xiàn)WC顆粒中存在孔洞時(shí)，調(diào)整視場(chǎng)，使WC單顆粒圖像基本充滿整個(gè)視場(chǎng)，對(duì)視場(chǎng)中的圖像拍攝照片； 第二步:碳化不完全缺陷的檢驗(yàn) 將WC粉末破碎至-120目，采用X射線衍射儀對(duì)其進(jìn)行分析，獲得X射線衍射圖譜；觀察2Θ為25?55°之間的圖譜衍射峰數(shù)量，確定每一個(gè)衍射峰對(duì)應(yīng)的物相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:第一步中，冷鑲試樣米用費(fèi)氏粒度>15 μ m的WC粉末制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:第一步中，冷鑲試樣的制備方法包括下述步驟: (1)WC粉末表面包裹 將待檢樣品WC粉末浸入乙酸乙酯中進(jìn)行超聲波分散，隨后過(guò)濾、自然干燥，得到乙酸乙酯包裹WC粉末； (2)冷鑲試樣成型 將步驟I得到的乙酸乙酯包裹WC粉末置于冷鑲樹(shù)脂中，攪拌均勻后注入模具中，固化后脫膜，得到冷鑲試樣； 冷鑲樹(shù)脂由液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，二丁酯，乙二胺組成，按每100克液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂中添加8?12毫升二丁酯、7?10毫升乙二胺配成； 冷鑲試樣成型時(shí)，先將環(huán)氧樹(shù)脂和二丁酯攪拌均勻，然后，將乙酸乙酯包裹WC粉末分散其中，再加入乙二胺攪拌均勻后注入塑料模具內(nèi)，在室溫下靜置30?50分鐘，固化后脫模； (3)研磨拋光 按硬質(zhì)合金金相樣品磨拋方法對(duì)固化脫模樣品進(jìn)行研磨拋光； (4)腐蝕 采用新鮮配置的鐵氰化鉀和氫氧化鈉的等體積混合溶液對(duì)拋光樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間為3?6分鐘； (5)對(duì)腐蝕樣品進(jìn)行鍍膜導(dǎo)電處理 采用鍍膜儀在經(jīng)腐蝕處理的樣品表面鍍一層厚度為15?25納米的金或鉬薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:鐵氰化鉀和氫氧化鈉的等體積混合溶液中，鐵氰化鉀的質(zhì)量百分比濃度為10?20%，氫氧化鈉的質(zhì)量百分比濃度10?20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:第一步中，對(duì)拍攝到的視場(chǎng)中WC顆粒的照片進(jìn)行測(cè)量，照片中孔洞的對(duì)角平均尺寸> I微米時(shí)，認(rèn)定被檢測(cè)超粗顆粒WC粉末存在晶體疏松生長(zhǎng)內(nèi)在質(zhì)量缺陷，所述對(duì)角平均尺寸是指孔洞最大對(duì)角尺寸與最小對(duì)角尺寸的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:第二步中，WC粉末破碎，采用球磨工藝進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:球磨選用滾動(dòng)式球磨機(jī)按干破碎方式進(jìn)行，球磨參數(shù)為:球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為26D_1/2?34D_1/2轉(zhuǎn)/分鐘，D為球磨桶內(nèi)徑，單位為米；硬質(zhì)合金研磨球與WC粉末質(zhì)量比為10:1?15:1 ;破碎時(shí)間為10?15小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:第二步中，采用MDI Jade軟件對(duì)獲得的圖譜中2 Θ為25?55°之間的圖譜進(jìn)行縱坐標(biāo)方向放大、觀察分析，觀察到W2C物相的衍射峰，則認(rèn)定被檢測(cè)超粗顆粒WC粉末存在碳化不完全內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:所述晶體疏松生長(zhǎng)缺陷是指單個(gè)粉末顆粒內(nèi)部存在對(duì)角平均尺寸>I微米的孔洞，所述對(duì)角平均尺寸是指孔洞最大對(duì)角尺寸與最小對(duì)角尺寸的平均值；所述碳化不完全缺陷是指粉末中存在W2C物相。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超粗顆粒WC粉末內(nèi)在質(zhì)量缺陷的檢驗(yàn)方法，其特征在于:孔洞對(duì)角平均尺寸>5微米時(shí)，定義為A類(lèi)孔洞；孔洞對(duì)角平均尺寸在2?5微米之間，定義為B類(lèi)孔洞；孔洞對(duì)角平均尺寸在I?2微米之間，定義為C類(lèi)孔洞。
【文檔編號(hào)】G01N1/32GK104181180SQ201410455474
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】張立, 徐濤, 張忠健, 劉向中 申請(qǐng)人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司
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