一种检测纳米氧化锆中氧化锆和氧化铪含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于分析化学领域，具体涉及一种检测纳米氧化锆中氧化锆和氧化铪含量的方法。
【背景技术】
[0002]纳米氧化错粉体是Y203部分稳定ZrO 2纳米颗粒经喷雾造粒烧结后制得的适合等离子喷涂的粉体材料，晶体结构为:四方相多95%，单斜相< 5% (X射线检测不到单斜相)。纳米氧化锆作为新型热喷涂材料，与一般热障涂层相比，具有更低的导热率，在航空发动机应用越来越广泛。该粉末成份较为复杂，且没有现行的相关检测标准进行试验。在纳米氧化锆组份检测过程中，存在以下问题:
[0003]样品溶解完全与否是化学分析准确检测的基础，由于纳米氧化锆的组成是由多个氧化物构成，用常规的样品溶解技术不能完成纳米氧化锆粉末材料的溶解。进行该类试样处理方法有两种:一是在密闭条件下用含氢氟酸的混合酸进行处理，二是用硼酸钠盐、焦磷酸钾(钠)等碱性物质进行高温熔融，第一种溶样方式在针对某些单元素分析时具有快速、简单的优势，但在多成分分析时，存在部分元素不能溶解的缺陷，而且氢氟酸对玻璃容器及环境污染较大，使用时需特别注意。相对的碱熔融处理就要简单的多，只要选对熔剂，进行正常操作就可得到溶解完全、清澈透亮的溶液。用碱性物质进行高温熔融常用的碱性熔剂有(Na2C03、K2C03、K0H、焦磷酸钾(钠)、硼酸盐)等，熔剂在高温下与试样一起熔融，使试样转化为能溶于水或酸的化合物。
[0004]经典的锆元素测试方法采用苦杏仁酸重量法，如YB876-76《锆英石精矿分析方法》中锆英石精矿中二氧化锆(铪)的测定采用苦杏仁酸重量法。而对纳米氧化锆中氧化锆、氧化铪的检测不能完全套用上述标准，原因是YB876-76《锆英石精矿分析方法》中锆英石精矿成份复杂(主要含硅、钙等成份)，在测定氧化锆、氧化铪时采用大量步骤进行分离，而纳米氧化锆成份较简单，杂质成份少，若完全采用YB876-76《锆英石精矿分析方法》，不仅不能完全溶解试样(该方法采用氢氧化钠溶样)，且由于加入试剂多、操作程序复杂对测试结果也会造成影响。
[0005]现行标准中，没有钠米氧化锆成份检测标准，采用经典化学分析方法检测纳米氧化锆时，由于制备铝、铁、硅、钛标准曲线工序繁琐且校正曲线频繁，在工程应用中常采用标准样品来进行比对试验，由于纳米氧化锆新材料没有标准样品，在用经典化学分析方法检测纳米氧化锆中铝、铁、硅、钛时非常困难，而在用离子体发射光谱仪(ICP)检测低含量的铝、铁、硅、钛元素时，不仅要严格控制试验条件(溶样环境、玻璃器皿的清洁等)，还要考虑测定铝、铁、硅、钛元素时的试验参数(高频功率、载气流量、观测高度、元素波长选择等)。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:建立准确检测纳米氧化锆复合材料组份中氧化锆和氧化铪含量的方法。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]1.溶解纳米氧化锆
[0009]按重量比1:1:1取碳酸钾、碳酸钠和硼酸构成混合熔剂，按质量比1:15取纳米氧化锆试样和混合熔剂并置于铂坩祸中，保持炉温于980°C 土 10°C灼烧30min，取下冷却，加入50%浓度的盐酸，加热使铂皿中干涸物溶解，并用水稀释。
[0010]2.氧化错和氧化給成份的检测
[0011]在烧杯中加入溶解后的纳米氧化锆，加入酚酞溶液，滴加氨水至溶液变红色并过量数滴，加热至沸，趁热用中速定量滤纸过滤，并将沉淀连同滤纸放回烧杯中，加入盐酸，加热溶解沉淀并捣碎滤纸，用水稀释后加热至沸，取下；取苦杏仁酸作为沉淀剂，当纳米氧化锆试样为0.2克时，取60%苦杏仁酸50mL，加入苦杏仁酸溶液沉淀溶液中的锆、铪元素，高温恒重后称量，计算得出氧化锆、氧化铪含量。
[0012]二氧化锆、二氧化铪合量按下式给出:
[0013]c%= (ml_m2)+mo X 100
[0014]式中试样中二氧化锆及二氧化铪的含量；
[0015]ml—沉淀与坩祸的质量(g)
[0016]ml——空坩祸的质量(g);
[0017]mo--试样的质量(g) ο
[0018]本发明的有益效果:钠米氧化锆成份方法的确立，填补了钠米氧化锆复合材料成份检测方法的空白。复合材料成份检测的开展，丰富了行业理化检测技术。
【具体实施方式】
[0019]1.溶解纳米氧化锆
[0020]称取0.2克(准确至0.lmg)纳米氧化锆试样于予先置有2克混合熔剂的铂坩祸中，再加入1克混合熔剂，于980°C ±10°C灼烧30min，取下冷却，加入10mL50%浓度的盐酸，加热使铂皿中干涸物溶解，用水移入250mL烧杯中，并稀至100mL。
[0021]2.Zr02、Hf02检测
[0022]加入3滴酚酞溶液，滴加氨水至溶液变红色并过量数滴，加热至沸，取下。趁热用中速定量滤纸过滤，并用PH = 8的微氨性热水洗涤烧杯，再洗涤5次，将沉淀连同滤纸放回原烧杯中，加入25mL盐酸，加热溶解沉淀并捣碎滤纸，用水稀释至lOOmL,加热至沸，取下，加入50mL苦杏仁酸溶液，继续加热至沸，移至沸水浴中保温2h (若不在沸水浴中保温，则要放置20h以上)。以中速定量滤纸过滤，用酸性洗涤液洗涤沉淀6?8次。将沉淀连同滤纸放在已灼烧至恒重的瓷坩祸中，灰化，在900°C ±10°C灼烧至恒重，称量。
[0023]试样中二氧化锆、二氧化铪合量按下式给出:
[0024]c%= (ml_m2)+mo X 100
[0025]式中试样中二氧化锆及二氧化铪的含量；
[0026]ml—沉淀与坩祸的质量(g)
[0027]m2——空坩祸的质量(g)；
[0028]mo——试样的质量(g) ο
【主权项】
1.一种检测纳米氧化锆中氧化锆和氧化铪含量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)溶解纳米氧化锆 按重量比1:1:1取碳酸钾、碳酸钠和硼酸构成混合熔剂，按质量比1:15取纳米氧化锆试样和混合熔剂并置于铂坩祸中，保持炉温于980°C 土 10°C灼烧30min，取下冷却，加入50%浓度的盐酸，加热使铂皿中干涸物溶解，并用水稀释； (2)氧化锆和氧化铪含量检测 在烧杯中加入溶解后的纳米氧化锆，加入酚酞溶液，滴加氨水至溶液变红色并过量数滴，加热至沸，趁热用中速定量滤纸过滤，并将沉淀连同滤纸放回烧杯中，加入盐酸，加热溶解沉淀并捣碎滤纸，用水稀释后加热至沸，取下；取苦杏仁酸作为沉淀剂，当纳米氧化锆试样为0.2克时，取60%苦杏仁酸50mL，加入苦杏仁酸溶液沉淀溶液中的锆、铪元素，高温恒重后称量，计算得出氧化锆和氧化铪含量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述二氧化锆和二氧化铪的合量按下式给出: c%= (ml_m2)+mo X 100 式中试样中二氧化锆及二氧化铪的含量； ml—沉淀与坩祸的质量(g) ml一一空坩祸的质量(g); mo--试样的质量(g)。
【专利摘要】本发明属于分析化学领域，具体涉及一种检测纳米氧化锆中氧化锆和氧化铪含量的方法。纳米氧化锆粉体是Y2O3部分稳定ZrO2纳米颗粒经喷雾造粒烧结后制得的适合等离子喷涂的粉体材料，晶体结构为：四方相≥95％，单斜相≤5％(X射线检测不到单斜相)。纳米氧化锆作为新型热喷涂材料,与一般热障涂层相比,具有更低的导热率,在航空发动机应用越来越广泛。该粉末成份较为复杂，且没有现行的相关检测标准进行试验。本发明能够准确检测氧化锆和氧化铪的含量，填补了钠米氧化锆复合材料成份检测方法的空白。
【IPC分类】G01N5/04, G01N1/28, G01N31/02, G01N1/38
【公开号】CN105424541
【申请号】CN201510866075
【发明人】黄德渊, 梁海, 欧阳能, 王鹏
【申请人】贵州黎阳航空动力有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月1日