陶瓷軸承現(xiàn)狀及前景

陶瓷軸承和陶瓷球軸承是軸承大類中一支奇葩，是新工藝、新材料、新結構的一種完美的結合。作為承運機械轉動的基礎件，由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能，在各種特殊環(huán)境、惡劣環(huán)境下得到廣泛的應用。因為具有抗高溫、耐低寒、耐腐蝕、絕電、阻磁、低密度、高強度等性能在新材料世界獨領風騷。

　　近十多年來，在國計民生的各個領域中得到了日益廣泛的應用。在航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機械、冶金、電力、新能源、食品、機車、地鐵、高速機床及科研國防軍事技術等領域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦、易生銹等特殊工況下工作，陶瓷軸承不可或缺的替代作用正在被人們逐漸地認識。隨著加工技術的不斷進步，工藝水平的日益提高，陶瓷軸承的成本不斷下降，已經(jīng)從過去只在一些高、精、尖領域小范圍內(nèi)應用，逐步推廣到國民經(jīng)濟各個工業(yè)領域。批量化的生產(chǎn)使市場價格也逐漸接近實用化，達到用戶可接受的程度。通過不同行業(yè)批量化、長時間的使用考驗。許多成功的案例體味到了陶瓷軸承和陶瓷球軸承所帶來的免維護、長壽命、高穩(wěn)定、低成本的優(yōu)越性。陶瓷軸承和陶瓷球已從研究、試制階段走向批量化生產(chǎn)的階段，大面積應用的浪潮已經(jīng)涌來。
　　陶瓷軸承和陶瓷球軸承的分類

　　按材料分：陶瓷軸承可以分為氧化鋯陶瓷軸承、氮化硅陶瓷軸承、復合陶瓷材料軸承。

　　按結構分：陶瓷軸承可以分為：氧化鋯帶保持器陶瓷軸承、氮化硅帶保持器陶瓷軸承、復合帶保持器陶瓷軸承。一般陶瓷軸承的保持器材料以聚四氟乙烯（PTFE）作為標準配置，還可以采用玻璃纖維增強的尼龍66（GRPA66-25），特種工程塑料（PEEK，PI），不銹鋼（SUS316、SUS304），黃銅（Cu）等。陶瓷材料保持架因兜孔加工、成型技術等難題，現(xiàn)在還較少采用；由于保持器的材料限制針對特種使用場合又開發(fā)了無保持器的氧化鋯滿球全陶瓷軸承和氮化硅滿球全陶瓷軸承和復合滿球陶瓷軸承。

　　按材料的完整性分：上面所說到的陶瓷軸承的主要部件內(nèi)外圈和滾動體多是采用陶瓷材料，就定義為陶瓷軸承；如果軸承的內(nèi)外圈和滾動體有一部分不是采用陶瓷材料時我們就定義為混合陶瓷軸承?；旌咸沾奢S承中運用比較廣泛的就是球采用陶瓷材料稱為陶瓷球軸承，可分為氧化鋯陶瓷球軸承、氮化硅陶瓷球軸承。

　　不同材料和不同結構的陶瓷軸承和陶瓷球軸承在使用時需要注意的問題也各不相同，具體細節(jié)請查詢陶瓷軸承和陶瓷球軸承的專業(yè)生產(chǎn)廠家獲取更多的幫助。

　　國外陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展現(xiàn)狀

　　第一套陶瓷軸承誕生在美國（NASA）宇航局，自1972年第一套陶瓷軸承研制成功后，世界各國就一直在競相開發(fā)、研制新一代更高性能的陶瓷軸承，經(jīng)過近四拾年的努力陶瓷軸承最突出的效果是較大幅度地提高了軸承的使用壽命和極限轉速，為發(fā)展高速和超高速、高精密機床提供了基礎零部件。除此以外，在高溫、腐蝕、絕緣、真空、化工等行業(yè)的應用也已取得了良好效果。當今世界著名的軸承公司無一不在研發(fā)、生產(chǎn)陶瓷軸承和陶瓷球軸承，而產(chǎn)品的質量高低，已成為衡量其企業(yè)實力的一個重要標志。據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止，國外能夠生產(chǎn)陶瓷軸承的有：美國、日本、德國、法國、俄羅斯、韓國、英國等十幾個國家。其中陶瓷球軸承的生產(chǎn)在國外起步較早，運用的場合范圍較廣，比如數(shù)控機床用陶瓷球軸承、磨床電主軸用陶瓷球軸承、機床滾珠絲杠用陶瓷球軸承等。陶瓷球軸承的高耐磨性、自潤滑性、超高轉速等性能得到了淋漓盡致的發(fā)揮，也為高精度機床、高速機床、特種環(huán)境設備作出了貢獻。作為陶瓷球軸承的核心部件－－-陶瓷球體，國外的研發(fā)和競爭也比較激烈。美國的Norton公司采用HIP法生產(chǎn)的陶瓷球在國際上堪稱一流水平。目前世界各國研究陶瓷球軸承處于領先水平的主要公司有瑞典的SKF、德國的FAG、法國的圣戈班、日本的NSK、KOYO、NMB（美培亞）等。
　　國內(nèi)陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展現(xiàn)狀

　　一、陶瓷軸承在國內(nèi)研究起步較晚，目前國內(nèi)研究開發(fā)陶瓷軸承和陶瓷球軸承的大學、院所有：上海硅酸鹽研究所、上海材料所、山東工陶院、廣東工業(yè)大學、天津大學、洛軸所等。國內(nèi)的陶瓷軸承生產(chǎn)企業(yè)主要分布在北京、上海、和浙江。洛軸所與上海硅酸鹽所做了一些樣品之外，還沒有見到產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。與國外相比，我國陶瓷軸承的發(fā)展形勢不容樂觀。國內(nèi)能夠形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)陶瓷軸承的企業(yè)幾乎沒有。究其根源，當然是多方面的因素影響，如技術水平、人才、資金等，尤其是市場摸不清，信心不足。當前國內(nèi)對陶瓷軸承和陶瓷球軸承的研究開發(fā)工作，總的說來還有幾個方面存在著問題，嚴重制約了我國陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展。

　　國內(nèi)陶瓷軸承和陶瓷球軸承研究開發(fā)中存在的問題

　　首先，我們目前見諸報道的都是高速、高精度的陶瓷球軸承的研發(fā)，且通常多以圍繞氮化硅球為主，主要解決的問題，一個是陶瓷球的制坯研究，另一個是高精度陶瓷球的加工工藝方法研究，在使用上多屬高速機床、數(shù)控機床、電主軸等高速場合，長壽命或低噪聲等要求的陶瓷球軸承，自始至終沒能脫離SI3N4球坯的制造和加工，對新型材料如：SiC、ZrO2、ZTA、Sialon等材料的研究尚屬少量，生產(chǎn)實踐證明，應用ZrO2的廠家占絕大多數(shù)。由于顧慮成本原因造成好的材料和工藝無法大規(guī)模運用。海寧康耐特軸承制造有限公司生產(chǎn)的低噪聲、干摩擦、防靜電陶瓷球軸承和日本NMB公司的相同規(guī)格的陶瓷球軸承進行過詳細的對比，在分貝上就相差2個db，好的產(chǎn)品可以做到20db。和國外產(chǎn)品相同。但價格才定位在NMB公司的15%左右?？梢院蛧鴥?nèi)家用電器的電機直接配套。但這樣的價格和普通軸承相比還是高出了一大截，只有在高檔的和出口的家用電器電機里才能得到使用。

　　其次，陶瓷軸承和陶瓷球軸承的生產(chǎn)是高技術陶瓷與軸承制造技術的產(chǎn)業(yè)化結合，二者的專業(yè)化程度均很高，如不解決陶瓷與軸承的產(chǎn)業(yè)結合問題，實現(xiàn)優(yōu)質大批量、低成本生產(chǎn)，滿足市場需求就是一句空話。而今，國內(nèi)能夠生產(chǎn)軸承的企業(yè)制造不了陶瓷材料，能夠生產(chǎn)陶瓷材料的企業(yè)制造不了軸承，專業(yè)和學科之間在實際應用上嚴重脫節(jié)，目前一些軸承生產(chǎn)企業(yè)對陶瓷軸承和陶瓷球軸承在專業(yè)知識尤其是陶瓷材料科學與工程上研究比較少，人們熟知的是陶瓷軸承和陶瓷球軸承的表面內(nèi)容。造成了一種是陶瓷材料做成的軸承就是陶瓷軸承，加入陶瓷球就是陶瓷球軸承的局面。國內(nèi)的陶瓷軸承和陶瓷球軸承只能在耐腐蝕、絕電、絕磁、低轉速、輕負荷的環(huán)境下使用。還有就是國內(nèi)陶瓷材料的制造存在較大的問題，在工藝和技術還沒有過關的前提下，盲目追求低價造成材料的性能根本無法達預期的效果。使得陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展走入新的歧途，也造成較多的使用單位對陶瓷軸承和陶瓷球軸承失去信心。
　　再者，作為高技術產(chǎn)品的研發(fā)，要經(jīng)過技術密集型投入和資金密集型投入兩個階段，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)陶瓷軸承，既要攻克許多技術難點，和使用難題又需要較大的資金投入，還要把握市場定位，需要業(yè)內(nèi)有識之士以發(fā)展國內(nèi)陶瓷軸承和陶瓷球軸承的高水準為己任。低價的競爭勢必帶來粗制濫造和市場的進一步惡化。原始資本的積累和持續(xù)的再投入必須服務于陶瓷軸承和陶瓷球軸承往更高質量的領域發(fā)展。我國陶瓷軸承現(xiàn)階段的發(fā)展表現(xiàn)為散亂、各自為政、小規(guī)模局部化生產(chǎn)缺乏整體意識和宏觀戰(zhàn)略思想。

　　展望陶瓷軸承和陶瓷球軸承的使用前景

　　陶瓷軸承和陶瓷球軸承所具有的諸多優(yōu)良性能如：自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、防磁、電絕緣等，尚待在更寬的領域內(nèi)開發(fā)利用，潛在的應用領域十分巨大。第一高質量的高速陶瓷球軸承：能很好的服務于國內(nèi)機床行業(yè)，高速、高精度主軸、電主軸的軸承用量相當大，估計每年的需求量在幾拾萬套以上。但是高精度機床主軸軸承要求軸承的加工精度相對較高，質量較苛刻，象P4級軸承要求G5級以上的高精度陶瓷球，目前國內(nèi)能夠生產(chǎn)的廠家寥寥無幾，產(chǎn)品的穩(wěn)定性也較差。第二：中等質量的陶瓷軸承在石油勘探、原油冶煉、尤其是精細化工、化纖、新能源、印染、電鍍業(yè)、污水處理、海洋開發(fā)、深水泵、酸堿泵、高溫、真空、核磁共振、電絕緣、醫(yī)藥衛(wèi)生、X射線管及食品工業(yè)等諸多領域中能得到廣泛和良好的使用。很多只要求一般精度等級；中、低轉速和負荷；要求軸承能夠耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕；耐300￣400℃高溫；不導磁、電、無毒性；可在無油或利用工作介質自身潤滑等；在海水中也可以使用。在這些領域應用的軸承占特種軸承的比例非常大，而且陶瓷軸承和陶瓷球軸承完全有能力去替代、并能達到金屬軸承勉強勝任和無法勝任的工作，工程陶瓷具有它不可替換的地位。具有這樣一個龐大的市場為前提，我們在產(chǎn)品的開發(fā)和制造上完全可以創(chuàng)出一條新路，去拓寬陶瓷軸承的更大應用領域。使新材料、新工藝、新技術更好的服務于生產(chǎn)