服务案例

轴承是一切旋转机械的灵魂，被称为机械工业的“芯片”。其主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动时的摩擦系数，并保证其回转精度。

氮化硅材料俗称“陶瓷王”，其密度大约为轴承钢的42%，弹性模量高达320GPa，抗拉强度1600MPa，抗压强度高达3600MPa，900℃以下力学性质几乎不变，是滚动轴承滚动体的理想材料之一。

氮化硅陶瓷球轴承是目前世界上研究最热门、性能最优异、应用最广泛的高端陶瓷轴承，其几乎就是陶瓷轴承的代名词。

一、氮化硅陶瓷球轴承优势

氮化硅陶瓷球轴承相较于传统的钢制轴承，其具体优点有：

1、高速运转性能。

轴承在使用过程中，随着转速的升高，轴承运转产生的离心力大幅度升高，致使轴承套圈与内部滚子间的滑动摩擦力增大，导致轴承发生打滑现象，最终导致轴承的使用寿命缩短。由于陶瓷球轴承的密度低，转动过程中内部陶瓷球受到的离心力大幅度降低，进而由于离心力引起的打滑现象也大为减少，从而起到了提高轴承寿命的作用。

2、较好的摩擦性能。

在温度较高的工作环境中，哪怕润滑失效，陶瓷轴承的摩擦系数小，润滑失效后的温度升高缓慢，体积膨胀更小，不易使轴承卡死，延长轴承的使用寿命。

3、高温性能。

在温度较高时，陶瓷球轴承相比钢制轴承而言，高温下强度不会有大幅度的降低，具有良好的高温性能。

4、化学稳定性能。

相较于传统的轴承钢，氮化硅陶瓷材料，在常见的强酸强碱环境中的化学稳定性能优异，很难被硫酸、盐酸等强酸及氢氧化钠等强碱腐蚀。此外，与钢制轴承相比，陶瓷轴承不具有导电性与磁性，所以在强磁环境下，使用陶瓷轴承也更加安全。

氮化硅陶瓷与轴承钢的性能对比

二、氮化硅陶瓷球轴承套圈加工

氮化硅陶瓷球轴承类型的划分，可以根据轴承套圈与内部的滚子所用的材料是否相同分为全陶瓷轴承与混合型陶瓷轴承。全陶瓷轴承的所有部件均使用氮化硅陶瓷材料制造；混合型陶瓷轴承，一般情况下，轴承套圈使用轴承钢，使用氮化硅陶瓷球作为内部滚子。

轴承在工作过程中由于交变应力产生的接触疲劳失效以及工作表面不断磨损产生的磨损失效是轴承失效的主要形式，而这些失效大多发生在轴承套圈沟道工作表面上。

对于陶瓷轴承套圈沟道来说，在一般的工艺条件下，对套圈毛坯件端面进行粗磨和精磨加工，然后对套圈的内外圆进行加工，最后加工沟道。沟道进行粗磨和精磨加工之后，在沟道表面有很多因磨削加工时产生脆性断裂去除而留下的沟壑、突起、划痕和表层裂纹等缺陷，因此还需要进行超精加工，以达到改善沟道表面质量的目的。

陶瓷轴承套圈加工制造流程

超精加工是一种使用金刚石油石或CBN油石对沟道表面进行磨削的加工方式，目前主要是切入式超精加工。

陶瓷轴承套圈沟道超精加工原理示意图

三、氮化硅陶瓷球的制备

氮化硅陶瓷球是氮化硅陶瓷球轴承的关键部分，氮化硅陶瓷球的制造过程可以分为四个阶段：

氮化硅陶瓷球的制备流程

第一阶段为混料。

在氮化硅粉末制备之后，需要进行混料以提高成型效率。氮化硅具有微弱的水解特性，水解会一定程度上影响制备出来的氮化硅材料，所以一般会选用无水乙醇作为分散介质，此外还需要加入成型剂、分散剂、烧结助剂等。目前常用的烧结助剂有Al2O3、MgO、ZrO2、SiO2、RE2O3（RE=La、Nd、Gd、Y、Yb、Sc）等。

不同烧结助剂下的氮化硅陶瓷球

第二阶段为氮化硅陶瓷球的成型。

陶瓷常用的成型方法有注浆成型、冷等静压成型、干压成型及注塑成型等。由于成型模具的原因，导致所得的毛坯球并不是规整的圆球，因此在成型之后和未烧结之前需要进行修形，常用的修形方式有：手修、砂轮修形、砂带修形等。

修形与未修形陶瓷毛坯球对比图

第三阶段为氮化硅陶瓷球烧结。

由于氮化硅在1700℃以后开始发生分解，国内一般采用气压烧结（GPS），将修形后的氮化硅陶瓷毛坯球体，在高温（1700-2000℃）的同时通入高压氮气（1-10MPa）来抑制氮化硅的分解。国外高性能氮化硅陶瓷球一般采用热等静压（HIP）工艺制备，热等静压烧结方式能减小陶瓷内部的微量孔隙，使得烧制成型的陶瓷内部致密性高，是现阶段比较理想的烧结方式，但由于设备技术受国外限制且设备成本高昂，导致其加工成本较高。

GPS与HIP烧结得到氮化硅陶瓷性能对比

第四阶段为后处理研磨加工。烧结过后的陶瓷球球形、表面粗糙度等技术指标，不能达到轴承滚动体的标准，而且因为陶瓷球为球体，所以普通的磨削加工方式并不适合于陶瓷球。研磨加工分为粗磨、精磨、粗研、精研和抛光。

四、结语及展望

氮化硅球轴承是国内外研究最热门、性能最为优异的高端陶瓷轴承之一，具有质量轻、极限转速高、摩擦力矩小、运转精度好、使用寿命长等一系列优点。

目前氮化硅陶瓷球国内研究的较多，虽然进步可喜，但是国产氮化硅陶瓷球在性能与精度上与进口氮化硅陶瓷球相比还存在一定的差距，这严重制约了我国氮化硅球轴承的发展。

五、联系我们

让云科技-作为湖南地区知名品牌的工程轴承技术服务商及产品生产厂商，现已拥有两大自主品牌：让融（RANUR)、让云（RANUY )系列工程轴承，我们所做的一切只为时刻准备迎面解决更加严苛的运行工况及日益增长的市场需求，并及时掌握及应用如何提高产业可靠性及优化资产生命周期。

让融（RANUR)系列工程轴承是中国轴承高品质的保证，让融（RANUR)系列轴承拥有高精密的公差、设计独特的内部几何结构、高品质的工程轴承专用材料。

技术负责人电话：： 13657445999

销售负责人电话：： 13657443999

24小时官方电话：：4006-808-505

六、相关材料

不锈钢轴承	塑料轴承
绝缘轴承	陶瓷轴承