颗粒分散在无水乙醇中，然后加入纳米球形钴粉颗粒(平均粒度为50nm)8.36kg，在立式搅拌磨的作用下进行湿法混合研磨(球磨转速为400r/min)，最后离心干燥得到96.61kg WC-Co粉体，其中研磨介质为Zr02微球，粒径为
0.5mm ο
[0043]硬质合金块的成型:取石蜡4.064kg、微晶蜡0.254kg、硬脂酸0.254、硬脂酸甘油脂0.508kg与96.61kg WC-Co粉体混合，然后在特定的压力机上进行压制，压制成型后对样品进行脱胶处理。在管式电阻炉中H2气氛下进行，出的流量为0.03m3/h，操作温度为600°C，再将样品放在高温炉中煅烧，保护气为他(流量为0.03m3/h)，温度为1400 °C，停留时间为8h。最后将烧结后的样品进行切割和化学机械抛光处理，最终得到WC-Co硬质合金块，其中所用抛光液为金刚石抛光液，颗粒粒径为Iym，抛光时间为30min。
[0044]经纳米硬度检测仪测定，WC-Co硬质合金块的纳米硬度为23.12±0.6GPa，弹性模量为543.35±2.16卩&。
【主权项】
1.本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质，该硬度标准物质的材质主相为纳米WC颗粒，属于六方晶系，体心立方结构。纳米WC颗粒与粘结相Co经过所提出的高温液相反应进行包敷得到纳米WC-C0合金;标准物质量块为圆柱体，直径1.5cm，高度0.5cm;其中WC平均晶粒尺寸为40nm;表面平整平滑，表面粗糙度RMS为1.2nm;硬度和弹性模量均一，纳米硬度平均值为23.09GPa，杨氏模量平均值为543.61GPa。2.根据权利I要求所述的用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质，其特征在于所述的WC-Co合金通过以下步骤制备: 1)将W源、C源和还原剂(Mg)按一定比例混合，搅拌均匀后，倒入一定体积的高压釜中，调整高压釜中搅拌浆的转速，在一定温度和转速下进行第一次高温液相反应，一定时间后，停止反应。 2)自然冷却后，对该反应产物混合液进行液固分离，在一定温度和转速下高速离心一段时间，颗粒物沉于离心管底部，将上层液体缓慢倒入事先洁净处理过的离心管中，对上层液体再次在一定温度和转速下高速离心一段时间，该过程至少重复两次或两次以上，最后收集所得颗粒物。 3)将所得到的颗粒物放入稀释HCl中浸泡一定时间，溶解样品所含的Mg盐，用纯净水洗涤、过滤;再于热的浓NaOH溶液中浸泡一定时间，溶解反应生成的MgWO4与生成的W盐。 4)用蒸馏水洗涤过滤产品，并在乙醇中浸泡一定时间，经过滤后得到干净的样品。 5)将所得到的颗粒物分散于水中，并向其中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌均匀后加入可溶于水的三价Ce盐，待完全溶解后，将混合溶液倒入一定体积的高压釜中，调整高压釜中搅拌浆的转速，在一定温度和转速下进行第二次高温液相反应，一定时间后，停止反应。 6)自然冷却后，依照前面的步骤对该反应产物混合液再次进行液固分离，该过程重复两次或两次以上，最后收集所得颗粒物。 7)将收集得到的颗粒物分散于无水乙醇中，然后加入特定形貌和粒度的纳米Co粉，在立式搅拌磨的作用下充分混合研磨，最后离心干燥得到粉体。 8)对粉体进行成型、压制、脱胶和煅烧处理，最后将烧结的样品切割和化学机械抛光，最终得到WC-Co硬质合金块。3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所选用的W源为WO3。4.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所选用的C源为甲醇和乙醇的混合液。5.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所选用的还原剂为Mg。6.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所述的反应釜填充度为50?80%。7.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所述的高温液相反应中搅拌浆的转速为100?800rpm、反应温度为300?350°C、反应时间为12?48h。8.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所述的W源质量浓度为25?40g/Lo9.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所述的甲醇与乙醇的体积比为 1:1 ?1:3。10.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤I)中所述的Mg质量浓度为16?25g/Lo11.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤2)中所述的对高温液相反应产物进行液固分离时，高速离心机的转速至少为lOOOOrpm，离心温度在-4?0°C，单次离心时间至少为20min。12.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤3)中稀HCl的浓度为I?4mol/L，NaOH的浓度为6?I Omo 1/L。13.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤4)中乙醇浸泡的时间为24h。14.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤5)中所述的三价Ce盐为硝酸铈(Ce(NO3)3.6H20)或氯化铈(CeCl3.7_。15.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤5)中Ce盐与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的初始质量比为1: 0.5?3，Ce盐的初始质量浓度为34?78g/L。16.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤5)中所述的第二次高温液相反应中搅拌浆的转速为100?800rpm、反应温度为140?280°C、反应时间为12?48h。17.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤6)中所述的对第二次高温液相反应产物进行液固分离时，高速离心机的转速至少为lOOOOrpm，离心温度在-4?O °C，单次离心时间至少为20min。18.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤7)中所述的纳米Co粉形貌为球形，通过高真空三枪直流电弧金属纳米粉体连续生产工艺制得，其球形化因子小于1.2 %，颗粒平均尺寸为50nmo19.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤7)中纳米WC颗粒与Co粉的质量比为9:1?2。20.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤7)中所使用的研磨介质为ZrO2微球，粒径为0.1?0.5mm，球磨转速为300?400r/min。21.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤8)中对粉体进行成形和压制处理，成型剂的成分为石蜡、微晶蜡、硬脂酸、硬脂酸甘油脂的混合物，其比例为16:1:1:2，成型剂占总混合料质量的3?5 %。压制压力为30MPa，采取双向压制。22.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤8)中对成型粉体进行脱胶处理，即在管式电阻炉中H2气氛下进行，出的流量为0.03m3/h，操作温度为500?600°C。23.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤8)中对样块进行煅烧，温度为1300?1400 0C，保护气氛为N2 (流量为0.03m3/h )，停留时间为2?1h。24.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于步骤8)中对硬质合金块进行化学机械抛光处理，抛光液为金刚石抛光液(粒径为Iym)，抛光时间为30min。 应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
【专利摘要】本发明提供了一种用于校准纳米压痕仪的高硬度值纳米硬度标准物质。具体而言，该标准物质量块为圆柱体，单个直径1.5cm，高度0.5cm，表面粗糙度RMS约为1.2nm，为纳米WC硬质合金压制而成，属于六方晶系，体心立方结构，硬度值和弹性模量均一(硬度平均值为23.09GPa，弹性模量平均值为543.61GPa)，耐磨性能优异，在强酸强碱环境下不易被腐蚀。该硬质合金是通过高温液相反应，首先制得纳米WC颗粒，然后进行原位包敷稀土晶粒生长抑制剂，再与球形纳米Co共同研磨获得粉体之后，通过压制、成型、煅烧、切割和抛光，得到硬质合金标准样块。所制得的WC-Co硬质合金硬度标准物质，符合标准物质性质和量值稳定的特征，能够满足纳米压痕仪在高硬度值区间的仪器校准与建立溯源链的需求。
【IPC分类】G01N3/62
【公开号】CN105628539
【申请号】CN201510992222
【发明人】王奇, 王震, 沈根利
【申请人】国家纳米科学中心
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月28日