本发明属于陶瓷制备技术领域，具体地，涉及一种耐高温低膨胀陶瓷材料及其制造方法。
背景技术：
玻璃钢化炉是生产钢化玻璃的关键设备，玻璃在钢化炉内经高温加热再冷却，形成独特的内部受拉外部受压的应力分布状态。这种玻璃一旦局部发生破损，便会发生应力释放，破碎成很多没有尖锐棱角的小块，不易造成人员伤害，因此得到广泛使用。陶瓷辊作为玻璃钢化炉的关键部件，用于承托和传送玻璃，要求能够承受高温不变形，能够耐受大范围的温度变化不开裂，同时还要求具备高强度、表面光滑平整等特点。但是，现有的普通陶瓷材料由于热膨胀系数偏大，强度有限，在类似玻璃钢化炉的极端条件下长期使用，容易产生裂纹，导致使用寿命较短，综合成本偏高。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种耐高温低膨胀陶瓷材料及其制造方法。所述的耐高温低膨胀陶瓷材料按重量计包括以下组分：
熔融石英硅微粉70-80份
堇青石10-15份
锂辉石2-5份
粘土1-2份
烧滑石1-2份
二氧化钛2-3份
硫酸钡2-3份
氧化镁2-3份
氮化硅0.5-0.8份
聚乙二醇0.8-1.2份
聚丙烯酰胺0.3-0.5份
过硫酸铵0.2-0.3份
四甲基乙二胺0.1-0.3份
水80-120份。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料，所述融石英硅微粉的粒度为150-180目。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料，所述聚乙二醇的平均分子量为190-210。
进一步地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，包括以下步骤：
s1：按配方量将聚丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺与水混合均匀；
s2：按配方量将熔融石英硅微粉、堇青石、锂辉石、粘土、烧滑石、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氮化硅和步骤s1所得产物装入球磨机球磨均匀，过200目筛；
s3：将步骤s2所得浆料进行喷雾造粒，过200目筛；
s4：将步骤s3所得粉体装入模具中静压成型；
s5：将压成的坯体送入窑炉烧结成型。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，步骤s2中，球磨机使用氧化锆球磨罐及氧化锆球子，氧化锆球子用量为所有组分用量的2.5倍，球磨机转速为360r/min，球磨时间为2h。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，步骤s3中，设定热风进口温度220℃，出口温度120℃，料浆流量35kg/h，雾化器调速25hz。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，步骤s4中，压力为10mpa，保压60s。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，步骤s5中，温度设置为：按照5℃/min从室温升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
优选地，上述的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，步骤s5中，温度设置为：按照2℃/min从室温升温至320℃，保温2h，再按照5℃/min从320℃升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
有益效果：本发明提供的耐高温低膨胀陶瓷材料，强度大，热膨胀系数低，表面光滑平整，能够耐受外界温度的大范围快速变化而不开裂，能够很好适用于玻璃钢化炉陶瓷辊道、硅钢退火炉陶瓷辊道、金属热处理炉陶瓷辊道等众多苛刻环境的长期使用。本发明提供的耐高温低膨胀陶瓷材料的制造方法，操作简单便捷，出品质量稳定，能够适用于中等批量的耐高温低膨胀陶瓷材料的高效制造。
具体实施方式
实施例1
一种耐高温低膨胀陶瓷材料，按重量计包括以下组分：
熔融石英硅微粉70份
堇青石15份
锂辉石5份
粘土1份
烧滑石1份
二氧化钛2份
硫酸钡2份
氧化镁2份
氮化硅0.5份
聚乙二醇0.8份
聚丙烯酰胺0.3份
过硫酸铵0.2份
四甲基乙二胺0.1份
水80份。
本实施例中，所述融石英硅微粉的粒度为150目；所述聚乙二醇的平均分子量为190-210。
本实施例中，所述的耐高温低膨胀陶瓷材料通过以下步骤制造得到：
s1：按配方量将聚丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺与水混合均匀；
s2：按配方量将熔融石英硅微粉、堇青石、锂辉石、粘土、烧滑石、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氮化硅和步骤s1所得产物装入球磨机球磨均匀，过200目筛；
s3：将步骤s2所得浆料进行喷雾造粒，过200目筛；
s4：将步骤s3所得粉体装入模具中静压成型；
s5：将压成的坯体送入窑炉烧结成型。
本实施例中，步骤s2中，球磨机使用氧化锆球磨罐及氧化锆球子，氧化锆球子用量为所有组分用量的2.5倍，球磨机转速为360r/min，球磨时间为2h。
本实施例中，步骤s3中，设定热风进口温度220℃，出口温度120℃，料浆流量35kg/h，雾化器调速25hz。
本实施例中，步骤s4中，压力为10mpa，保压60s。
本实施例中，步骤s5中，温度设置为：按照5℃/min从室温升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
实施例2
一种耐高温低膨胀陶瓷材料，按重量计包括以下组分：
熔融石英硅微粉80份
堇青石10份
锂辉石2份
粘土2份
烧滑石2份
二氧化钛3份
硫酸钡3份
氧化镁3份
氮化硅0.8份
聚乙二醇1.2份
聚丙烯酰胺0.5份
过硫酸铵0.3份
四甲基乙二胺0.3份
水120份。
本实施例中，所述融石英硅微粉的粒度为180目；所述聚乙二醇的平均分子量为190-210。
本实施例中，所述的耐高温低膨胀陶瓷材料通过以下步骤制造得到：
s1：按配方量将聚丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺与水混合均匀；
s2：按配方量将熔融石英硅微粉、堇青石、锂辉石、粘土、烧滑石、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氮化硅和步骤s1所得产物装入球磨机球磨均匀，过200目筛；
s3：将步骤s2所得浆料进行喷雾造粒，过200目筛；
s4：将步骤s3所得粉体装入模具中静压成型；
s5：将压成的坯体送入窑炉烧结成型。
本实施例中，步骤s2中，球磨机使用氧化锆球磨罐及氧化锆球子，氧化锆球子用量为所有组分用量的2.5倍，球磨机转速为360r/min，球磨时间为2h。
本实施例中，步骤s3中，设定热风进口温度220℃，出口温度120℃，料浆流量35kg/h，雾化器调速25hz。
本实施例中，步骤s4中，压力为10mpa，保压60s。
本实施例中，步骤s5中，温度设置为：按照2℃/min从室温升温至320℃，保温2h，再按照5℃/min从320℃升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
实施例3
一种耐高温低膨胀陶瓷材料，按重量计包括以下组分：
熔融石英硅微粉75份
堇青石12份
锂辉石4份
粘土2份
烧滑石1份
二氧化钛3份
硫酸钡3份
氧化镁3份
氮化硅0.8份
聚乙二醇1份
聚丙烯酰胺0.5份
过硫酸铵0.2份
四甲基乙二胺0.2份
水105份。
本实施例中，所述融石英硅微粉的粒度为180目；所述聚乙二醇的平均分子量为190-210。
本实施例中，所述的耐高温低膨胀陶瓷材料通过以下步骤制造得到：
s1：按配方量将聚丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺与水混合均匀；
s2：按配方量将熔融石英硅微粉、堇青石、锂辉石、粘土、烧滑石、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氮化硅和步骤s1所得产物装入球磨机球磨均匀，过200目筛；
s3：将步骤s2所得浆料进行喷雾造粒，过200目筛；
s4：将步骤s3所得粉体装入模具中静压成型；
s5：将压成的坯体送入窑炉烧结成型。
本实施例中，步骤s2中，球磨机使用氧化锆球磨罐及氧化锆球子，氧化锆球子用量为所有组分用量的2.5倍，球磨机转速为360r/min，球磨时间为2h。
本实施例中，步骤s3中，设定热风进口温度220℃，出口温度120℃，料浆流量35kg/h，雾化器调速25hz。
本实施例中，步骤s4中，压力为10mpa，保压60s。
本实施例中，步骤s5中，温度设置为：按照2℃/min从室温升温至320℃，保温2h，再按照5℃/min从320℃升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
实施例4
一种耐高温低膨胀陶瓷材料，按重量计包括以下组分：
熔融石英硅微粉75份
堇青石12份
锂辉石2份
粘土1份
烧滑石1份
二氧化钛3份
硫酸钡2份
氧化镁3份
氮化硅0.8份
聚乙二醇1.2份
聚丙烯酰胺0.3份
过硫酸铵0.3份
四甲基乙二胺0.3份
水105份。
本实施例中，所述融石英硅微粉的粒度为180目；所述聚乙二醇的平均分子量为190-210。
本实施例中，所述的耐高温低膨胀陶瓷材料通过以下步骤制造得到：
s1：按配方量将聚丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺与水混合均匀；
s2：按配方量将熔融石英硅微粉、堇青石、锂辉石、粘土、烧滑石、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、氮化硅和步骤s1所得产物装入球磨机球磨均匀，过200目筛；
s3：将步骤s2所得浆料进行喷雾造粒，过200目筛；
s4：将步骤s3所得粉体装入模具中静压成型；
s5：将压成的坯体送入窑炉烧结成型。
本实施例中，步骤s2中，球磨机使用氧化锆球磨罐及氧化锆球子，氧化锆球子用量为所有组分用量的2.5倍，球磨机转速为360r/min，球磨时间为2h。
本实施例中，步骤s3中，设定热风进口温度220℃，出口温度120℃，料浆流量35kg/h，雾化器调速25hz。
本实施例中，步骤s4中，压力为10mpa，保压60s。
本实施例中，步骤s5中，温度设置为：按照2℃/min从室温升温至320℃，保温2h，再按照5℃/min从320℃升温至1200℃，保温3h，自然冷却。
对比例1
将主要成分熔融石英硅微粉替换为等量的高岭土，其他组分及制造方法与实施例4完全相同。
对比例2
将主要成分熔融石英硅微粉替换为等量的透锂长石，其他组分及制造方法与实施例4完全相同。
对比例3
在组分中去除四甲基乙二胺，其他组分及制造方法与实施例4完全相同。
对比例4
在组分中去除过硫酸铵，其他组分及制造方法与实施例4完全相同。
对比例5
在组分中去除聚丙烯酰胺，其他组分及制造方法与实施例4完全相同。
将实施例1至4所得的耐高温低膨胀陶瓷材料和对比例1至5所得的陶瓷产品进行性能测试，包括20-800℃热膨胀系数、抗弯强度、和800-20℃急冷急热测试(水热交换)，详见表1。
表1
表1中，通过实施例1至4可见，本发明提供的耐高温低膨胀陶瓷材料具有非常优异的综合性能，热膨胀系数低，抗弯强度大，能够耐受温度的大范围快速变化而不开裂，其中，实施例4的综合性能最优。通过对比例1和2的对比发现，陶瓷材料的基质组分对综合性能具有显著影响，即使其他组分及助剂的使用完全相同，没有基质组分作为基础，其优异的综合性能是无法实现的。此外，通过对比例3至5的对比发现，合适的助剂也具有非常重要的作用，多种助剂相互协同配合是实现优异性能的另一关键因素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。