[发明专利]一种氧化钇稳定氧化锆中残余氧化钇的定量分析方法

说明书

本发明公开了一种氧化钇稳定氧化锆中残余氧化钇的定量分析方法，通过将HCl与H₃PO₄的混合溶液加入氧化钇稳定氧化锆粉末中进行保温反应等处理，实现氧化钇稳定氧化锆粉末中残余氧化钇含量的定量分析。本发明上述分析方法可从原材料方面控制氧化钇稳定氧化锆的质量，对于提升航空、航天和舰船发动机的氧化钇稳定氧化锆热障涂层以及氧化钇稳定氧化锆生物陶瓷的稳定性有重要作用；涉及的分析方法简单、操作方便、准确度较高，且无需借助大型分析设备，适合推广应用。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种氧化钇稳定氧化锆中残余氧化钇的定量分析方法。

背景技术

氧化钇稳定氧化锆(Yttria Stabilized Zirconia，YSZ)是常用的陶瓷材料，特别是纳米YSZ已大量应用于航空、航天和船舶发动机的热障涂层，以及牙齿和人工关节等生物陶瓷。YSZ中添加了结构稳定剂氧化钇(Y₂O₃)，即将ZrO₂和Y₂O₃的混合物在高温下煅烧，两者发生固溶反应生成YSZ。如果Y₂O₃进入了ZrO₂的晶格中(称为晶格Y₂O₃)，YSZ就很稳定；如果Y₂O₃没有进入ZrO₂的晶格中而是作为杂质残留在ZrO₂的晶界面(称为残余Y₂O₃)，残余Y₂O₃与空气中的水蒸气和二氧化碳反应分别生成Y(OH)₃和Y₂(CO₃)₃，导致YSZ材料发生膨胀而产生裂纹、粉化或脱落。残余Y₂O₃含量越高，YSZ产品的稳定性越差。因此，残余Y₂O₃的含量对YSZ产品的稳定性起至关重要的作用。我国航空、航天和船舶发动机以及生物陶瓷使用的纳米YSZ出现了多次粉化或断裂现象，严重影响纳米YSZ在潮湿环境下的使用安全性，是发动机的一个重大安全隐患。

然而，国内外市场上所有YSZ材料都只有Y₂O₃总含量指标，无法区分晶格Y₂O₃和残余Y₂O₃的含量，也无法从原材料判断后续产品在潮湿环境下的稳定性。《HG/T 4201.1-2011稳定二氧化锆第1部分：钇稳定二氧化锆》中公开了一种Y₂O₃总含量的分析方法，但无法进一步区分晶格Y₂O₃和残余Y₂O₃的含量。因此进一步探索YSZ中残余Y₂O₃的检测方法具有重要的研究和应用意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种YSZ中残余Y₂O₃的定量分析方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种YSZ中残余Y₂O₃的定量分析方法，包括如下步骤：

1)将YSZ进行研磨，干燥，得到YSZ粉末，并称量其质量W₀；

2)将HCl与H₃PO₄的混合水溶液加入步骤1)所得YSZ粉末中，然后在密封条件下进行保温反应；再水浴蒸发去除酸溶液，将所得固体产物烘干冷却；