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先进(jin)陶瓷的(de)(de)应用真不少。这类(lei)特殊(shu)的(de)(de)材料由(you)离(li)子(zi)键和共建件组合，不仅(jin)具有优(you)异的(de)(de)耐高温、耐化学(xue)腐蚀、抗(kang)侵(qin)蚀、良好的(de)(de)生(sheng)物(wu)相容性，还具有优(you)异特殊(shu)的(de)(de)电学(xue)、光学(xue)、磁学(xue)、压电和热电等功能特性，广泛应用于(yu)机械化工、生(sheng)物(wu)医疗、电子(zi)电器(qi)、新能源(yuan)、核电、航空航天、国防军工等领域。今天(tian)我们一(yi)起来看看它(ta)的一(yi)个细分门类：陶瓷轴承材料(liao)。

素材来源：CAC2021先进陶瓷展展品

陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)(zhou)承(cheng)是一个总称呼，可(ke)细分为全陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)(zhou)承(cheng)和混合陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)(zhou)承(cheng)（半陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)(zhou)承(cheng)）两种。轴(zhou)(zhou)承(cheng)中常见(jian)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料有：氮化硅(gui)、氧(yang)化铝、氧(yang)化锆(gao)和碳(tan)化硅(gui)这几种。

一(yi)、混合轴(zhou)承

混合陶瓷轴承一般(ban)由轴承(cheng)钢制(zhi)成的套圈(quan)和轴承(cheng)级的氮化硅滚动体(ti)组装而(er)成，具有电绝(jue)缘特性。与带钢滚动体(ti)的轴承(cheng)相比(bi)，混(hun)合陶(tao)瓷(ci)轴承(cheng)（下(xia)文(wen)主要以(yi)氮化硅滚(gun)动(dong)体为(wei)例说明）的(de)优点包括：

陶(tao)瓷混(hun)合(he)轴承

①、防止电流(liu)腐蚀

电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)机运行时，转轴两端之(zhi)间或轴与轴之(zhi)间产(chan)生(sheng)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位差叫(jiao)做轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)。若轴两端通过电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)机机座等构成(cheng)(cheng)回路，则(ze)在轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)的(de)作(zuo)用下产(chan)生(sheng)轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)是轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)通过电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)机、轴承(cheng)、定子机座或辅(fu)助装置构成(cheng)(cheng)闭合回路产(chan)生(sheng)，因正(zheng)常情况下轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)较低(di)，轴承(cheng)内(nei)的(de)润滑油(you)膜能起到绝(jue)缘作(zuo)用而扼(e)制(zhi)轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)产(chan)生(sheng)；但当轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)较高，或电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)机起动瞬间油(you)膜未(wei)稳定形(xing)成(cheng)(cheng)时，轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)将使润滑油(you)膜放电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)击穿形(xing)成(cheng)(cheng)通路产(chan)生(sheng)轴电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。

轴电流局(ju)部放电能量(liang)释(shi)放产(chan)生的高温，可以融(rong)化轴承内圈、外圈或滚珠(zhu)上(shang)许(xu)多微小区域，并形(xing)成凹槽，从(cong)而产(chan)生噪声、振动，若不能及时发(fa)现处理将(jiang)导(dao)致轴承失效，对生产(chan)带来极(ji)大影响(xiang)。变(bian)频调速系统中高频轴(zhou)电流对轴(zhou)承的电蚀(shi)最显著(zhu)的特征是在电机轴(zhou)承内外圈、滚珠上产生“搓板”式密(mi)密(mi)的(de)(de)(de)凹槽条纹。从根本上(shang)消(xiao)除电机(ji)的(de)(de)(de)轴(zhou)(zhou)电流有哪(na)些办(ban)法呢？一是(shi)增加泄(xie)流装(zhuang)置(zhi)，即加装(zhuang)旁路(lu)(lu)电刷，轴(zhou)(zhou)电流绕过(guo)轴(zhou)(zhou)承泄(xie)掉；二是(shi)采用(yong)绝缘轴(zhou)(zhou)承，阻断(duan)轴(zhou)(zhou)电流通过(guo)轴(zhou)(zhou)承的(de)(de)(de)路(lu)(lu)径，为了阻断(duan)轴(zhou)(zhou)电流通路(lu)(lu)，电机(ji)至少有一端(duan)要(yao)用(yong)电绝缘轴(zhou)(zhou)承。

因轴电流腐蚀产生的(de)“搓板”式的密密凹槽条(tiao)纹

轴电流常(chang)会发生在(zai)轮对(dui)轴(zhou)承和(he)牵(qian)引电机（轨(gui)道车(che)辆）、直流和(he)交流电机（动(dong)力传输系统）及发电机（风(feng)电）上。轴(zhou)电流会可能导致滚(gun)道和滚(gun)动体(ti)的(de)损(sun)坏(huai)及润滑剂的(de)老化，从(cong)而(er)引起(qi)电机(ji)(ji)或(huo)发电机(ji)(ji)过早发生(sheng)故(gu)障，造成维修费用(yong)的(de)增加并(bing)带来停(ting)机(ji)(ji)停(ting)产等造成的(de)损(sun)失(shi)。解决(jue)这(zhei)些问题的最佳方(fang)案就是(shi)使用电绝缘(yuan)(yuan)(yuan)轴(zhou)承(cheng)。无论是(shi)内圈(quan)还是(shi)外圈(quan)带陶瓷(ci)涂层(ceng)的轴(zhou)承(cheng)都称为(wei)绝缘(yuan)(yuan)(yuan)轴(zhou)承(cheng)。陶瓷(ci)涂层(ceng)能(neng)够防(fang)止电流通过(guo)，具(ju)有(you)绝缘(yuan)(yuan)(yuan)的能(neng)力。混合式轴(zhou)承(cheng)的滚动体由陶瓷(ci)制成(cheng)，由滚动体来防(fang)止电流通过(guo)，因此(ci)也具(ju)有(you)绝缘(yuan)(yuan)(yuan)能(neng)力，而(er)且具备比陶瓷(ci)涂层更(geng)加(jia)持久的绝(jue)缘能(neng)力。

在风电机组的发电机应用中，经常指定要使用混(hun)合陶瓷轴承

②、有效提高转(zhuan)速

氮(dan)化硅滚动体(ti)的密度比相(xiang)同(tong)尺寸(cun)的轴承钢滚动体(ti)的密度低60%。较轻的重量和惯性形成更高的速度性能，这使轴承的快速启动和停止能力出众。此外，陶(tao)瓷球具有无(wu)油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小(xiao),所以陶瓷球轴承具有很高的转速.计统计采用陶瓷球的轴承是一般轴承的转速1.5倍以上的转速。

混合型陶(tao)瓷轴(zhou)承已成功(gong)地(di)应用于高速机床(chuang)的主轴(zhou)中，并已进入实用化(hua)阶段，如日本牧(mu)野等公司生产(chan)的HPM型超精密车床等，主轴转速为16000r/min，而美国MIKRO公司生产的HSM700高速加工中心，主轴转速已达到42000r/min，切削速度提高了5~10倍，此外，混合型陶瓷轴承还用应在(zai)电主轴、涡流分子泵等高(gao)转速的设备中。

③、使用(yong)寿命长

混(hun)合(he)陶(tao)瓷(ci)轴承中摩擦产生的(de)热量较低，特别是在高速下(xia)，这有助(zhu)于延长(zhang)轴承使用寿(shou)命(ming)和延长(zhang)再(zai)润滑间隔，可以(yi)大(da)(da)大(da)(da)降低轴(zhou)承检修带来的停工损失及维护成(cheng)本增加。

④、高(gao)硬度和高(gao)韧(ren)性

氮化(hua)硅滚动体具有更高(gao)的(de)(de)(de)硬度及极佳的(de)(de)(de)韧性(xing)，这两个特性(xing)相结合可获得较好的(de)(de)(de)表(biao)面粗糙度，而且(qie)能防止(zhi)外界硬质粒子和(he)冲击的(de)(de)(de)损(sun)伤(shang)，耐磨损能力强。

⑤、轴承刚度更高

轴(zhou)承的刚度(du)是指在负荷作用(yong)下，轴(zhou)承出现弹性变形的程度(du)。刚度(du)影响(xiang)到轴(zhou)承振动、噪声、寿命和(he)旋转精度(du)等各方面，是轴承分析中的一个重(zhong)要性能参数。这种变形一般很小(xiao)，可以忽略不(bu)计，但在某些应用，例(li)如机床主轴(zhou)的轴(zhou)承(cheng)或小齿轮轴(zhou)承(cheng)，刚(gang)度就非常重要。

氮化硅陶瓷的硬(ying)度(du)比轴承(cheng)钢高1倍，弹性模量约高1/3，在相同载荷的条件下，氮化硅陶瓷的弹性变形小，所以，使用陶瓷球混合轴承(cheng)的机(ji)床主轴具有良好的运转精(jing)度。

⑥、对温度变化的敏感(gan)度较(jiao)低

氮化硅滚动体具有(you)较低的热膨(peng)胀(zhang)系数(shu)，热膨(peng)胀(zhang)系数(shu)小(xiao)有(you)助于减小(xiao)对温度变化的敏感性，从而(er)防止卡死(si)。对混合滚子轴承，可适用的运转(zhuan)速度范围更宽。

目前陶瓷(ci)混合(he)轴(zhou)承广泛用(yong)于(yu)电动机、航(hang)空航(hang)天(tian)应(ying)(ying)用(yong)、高性能赛车、实(shi)验(yan)室设备(bei)、水下应(ying)(ying)用(yong)等。陶瓷(ci)混合(he)轴(zhou)承可(ke)轻(qing)松满足达到更(geng)高速(su)度、更(geng)低(di)摩擦和更(geng)长寿命的要求。

二、全陶(tao)瓷轴承(cheng)

全陶(tao)瓷(ci)轴承(cheng)(cheng)的(de)座圈和(he)滚珠均由陶(tao)瓷(ci)材料制(zhi)成(cheng)，相比于混合轴承(cheng)(cheng)材料，全陶(tao)瓷(ci)轴承(cheng)(cheng)加工(gong)难度更大。尽管混合轴承(cheng)(cheng)在许多应用领域(yu)已经表现的(de)很不错，但是在非常(chang)极端的(de)少(shao)数领域(yu)。全陶瓷轴承分为带保(bao)持器及(ji)不带保(bao)持器的，不(bu)带(dai)保持器的(de)全陶瓷(ci)轴(zhou)承可以在极高的(de)温度下继续运行，全陶瓷(ci)轴(zhou)承具有高度的(de)耐(nai)腐蚀性，可耐(nai)受大多(duo)数常见的(de)酸，它们在暴露于水或盐水中时(shi)不(bu)会腐蚀。

氮化硅全(quan)陶瓷轴承

全(quan)陶(tao)瓷轴承的(de)一(yi)些典型应用领域有(you)核磁共振设备，高度真空环境，半导(dao)体制造，放(fang)疗及(ji)其它需要抗腐(fu)蚀性(xing)、不导(dao)电(dian)或无磁性(xing)的应(ying)用环境。

如下是几款(kuan)典型的全陶瓷轴承的应用(yong)特点

编辑：粉体圈(quan)Alpha

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