本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高性能低膨胀陶瓷产品及其制备方法。
背景技术：
热膨胀性是陶瓷材料的一项主要性能，与热膨胀性相关的性能主要包括材料的抗热震性、力学性能等。当材料承受较大的温度变化时，热膨胀系数的大小直接影响了材料的使用性能及其安全性，因此开发低膨胀陶瓷材料具有重要意义。目前，国内普通低膨胀陶瓷炊具的膨胀系数大部分在α(800～20℃)＝3×10-6/℃左右，抗热震性能为350～20℃水急冷一次不裂，主要使用锂辉石，用该体系制备出的低膨胀陶瓷烧成范围窄、合格率低，给企业带来了不必要的浪费。尤其是，随着电磁等加热方式电器的不断发展，很多电器企业开发出了电磁炉、电陶炉、光波炉等电热炊具，使得作为配套部件或器具的低膨胀陶瓷出现了很大的市场需求；并且随着人们消费质量的升级，与电器配套的低膨胀陶瓷炊具需求也随之进一步增大。由于上述电热炊具的特点是加热速度快，因此要求配套的陶瓷产品必须具有很低的热膨胀系数，这样才能满足对其抗急冷急热冲击性能的要求。但是，现在市场上能够满足高功率电器使用的陶瓷产品寥寥无几。为此，很多企业也提出了不同的解决方案，如提高锂质矿物的加入量、或采用将锂质矿物与堇青石复合的陶瓷材料等，但是其生产出的陶瓷材料膨胀系数仍然比较大，一般都是在α(800～20℃)＝1.6×10-6/℃以上，其抗热震性能最好的也是400～20℃水急冷一次不裂，难以满足低膨胀陶瓷产品如精细耐热炊具的新标准qb/t2580-2018中规定的450～20℃一次急冷不裂使用要求。此外，也有研究采用粗颗粒法进行配料，其抗热震性能能满足国标，但坯釉结合性差，釉层容易开裂，而且难以烧结，吸水率大，容易导致漏水漏油，存在着安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗热震性能好、能够适用于高功率电器的高性能低膨胀陶瓷产品，通过配方体系的设计，并形成由坯体层、过渡层和釉层组成的复合陶瓷材料，从而很好地满足低膨胀陶瓷产品如耐热炊具的使用要求，以利于促进低膨胀陶瓷产业的技术进步和应用发展。本发明的另一目的在于提供上述高性能低膨胀陶瓷产品的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种高性能低膨胀陶瓷产品，包括坯体层和釉层；此外，所述坯体层和釉层之间具有过渡层；其中，
所述坯体层的原料组成为透锂长石40～50wt％、熔融石英粉5～15％、苏州土10～20wt％、贵州土15～25wt％、子木节土1～5wt％、煅烧滑石2～5wt％、黑泥1～5wt％；
所述过渡层的原料组成为透锂长石50～60wt％、锂辉石5～15wt％、苏州土5～10wt％、贵州土10～25wt％、子木节土1～5wt％、煅烧滑石1～3wt％、黑泥1～5wt％；
所述釉层的原料组成为低膨胀料60～80wt％、贵州土5～10wt％、煅烧滑石1～5wt％、骨灰1～3wt％、碳酸钡1～8wt％、石英0～15wt％、氧化锌0～5wt％、陶瓷色料或硅酸锆1～6wt％。
进一步地，本发明所述低膨胀料为透锂长石、锂辉石或低膨胀熔块中的一种或其组合。所述熔融石英粉的颗粒度为0.1～0.2mm。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的上述高性能低膨胀陶瓷产品的制备方法，包括以下步骤：
(1)坯体层泥料的制备
所述坯体层各原料组成经球磨混合后，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体层泥料；
(2)过渡层浆料的制备
所述过渡层各原料组成经球磨混合后，进行过筛除铁，即得到过渡层浆料；
(3)釉浆的制备
所述釉层各原料组成经球磨混合后，进行过筛除铁或不除铁，即得到釉浆；
(4)陶瓷产品的制备
所述坯体层泥料经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水后，浸入过渡层浆料中，经素烧、补水施釉后，采用氧化焰慢烧工艺进行烧结，即从室温氧化气氛经10～12.5h慢烧至1230～1270℃，即获得高性能低膨胀陶瓷产品。
上述方案中，本发明制备方法所述坯体层各原料组成经球磨后细度为250目筛余为22～26％。所述过渡层各原料组成经球磨后细度为250目筛余为0.8～1.1％。所述釉层各原料组成经球磨后细度为250目筛余为0.06～0.09％。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明高性能低膨胀陶瓷产品由三层复合而成，采用过渡层解决了坯釉结合以及高温烧成的问题，釉层不会开裂，三层结合良好，有效解决了产品漏水漏油的问题。
(2)本发明坯料在氧化焰烧成过程中，坯体中形成大量的低膨胀透锂长石晶体和锂辉石与石英的固溶体，晶相充分均匀，坯体孔隙率适中、微孔孔径大小分布均匀，从而进一步提高了低膨胀陶瓷产品的抗热震性能。
(3)本发明高性能低膨胀陶瓷产品，材料成本低且成型性能好，不仅解决了现有技术坯料成形性能差的问题，提高了生产合格率，而且各项性能有了显著的提高，抗折强度为58～68mpa，抗热震性能达到了新标准qb/t2580-2018中规定的450～20℃一次急冷不裂。
下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
本发明一种高性能低膨胀陶瓷产品的实施例，包括坯体层和釉层，并且坯体层和釉层之间具有过渡层；其原料组成如表1所示。
表1本发明实施例高性能低膨胀陶瓷产品的原料组成
其中，熔融石英粉的颗粒度为0.1～0.2mm。
本发明上述实施例高性能低膨胀陶瓷产品的制备方法如下：
(1)坯体层泥料的制备
上述坯体层各原料组成经球磨混合至细度为250目筛余为22～26％后，进行压滤脱水、真空练泥、成型、干燥，即得到坯体层泥料；
(2)过渡层浆料的制备
上述过渡层各原料组成经球磨混合至细度为250目筛余为0.8～1.1％后，进行过筛除铁，即得到浓度为1.54g/cm3的过渡层浆料；
(3)釉浆的制备
上述釉层各原料组成经球磨混合至细度为250目筛余为0.06～0.09％后，进行过筛除铁或不除铁，即得到釉浆；
(4)陶瓷产品的制备
上述坯体层泥料经滚压或注浆成型、干燥、修坯补水后，浸入过渡层浆料3s，经素烧、补水施釉后，采用氧化焰慢烧工艺进行烧结，即从室温氧化气氛经10～12.5h慢烧至1230～1270℃，即获得高性能低膨胀陶瓷产品。
本发明实施例高性能低膨胀陶瓷产品的制备方法，其工艺参数如表2所示。
表2本发明实施例高性能低膨胀陶瓷产品烧成的工艺参数
注：球磨细度为250目筛余。
本发明实施例高性能低膨胀陶瓷产品的性能指标如表3所示。
表3本发明实施例高性能低膨胀陶瓷产品的性能指标
注：1、抗折强度检测采用万能材料试验机。
2、抗热震性能检测采用国家标准qb/t2580-2018，即将低膨胀陶瓷产品放在煤气炉上加热至底部温度为450℃时，瞬间将体积为产品容积1/10、20℃的冷水倒入产品中，急冷一次不裂为合格。