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(jié)構(gòu)的一種完美的結(jié)合。作為承運(yùn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)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(yīng)用。因?yàn)榫哂锌垢邷?、耐低寒、耐腐蝕、絕電、阻磁、低密度、高強(qiáng)度等性能在新材料世界獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

　　近十多年來，在國計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。在航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機(jī)械、冶金、電力、新能源、食品、機(jī)車、地鐵、高速機(jī)床及科研國防軍事技術(shù)等領(lǐng)域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強(qiáng)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(rèn)識(shí)。隨著加工技術(shù)的不斷進(jìn)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(lǐng)域小范圍內(nèi)應(yīng)用，逐步推廣到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。批量化的生產(chǎn)使市場價(jià)格也逐漸接近實(shí)用化，達(dá)到用戶可接受的程度。通過不同行業(yè)批量化、長時(shí)間的使用考驗(yàn)。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(hù)、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(yīng)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(fù)合陶瓷材料軸承。

　　按結(jié)構(gòu)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)配置，還可以采用玻璃纖維增強(qiáng)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(shù)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(fù)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(dòng)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(dòng)體有一部分不是采用陶瓷材料時(shí)我們就定義為混合陶瓷軸承。混合陶瓷軸承中運(yùn)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(jié)構(gòu)的陶瓷軸承和陶瓷球軸承在使用時(shí)需要注意的問題也各不相同，具體細(xì)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(zhuǎn)速，為發(fā)展高速和超高速、高精密機(jī)床提供了基礎(chǔ)零部件。除此以外，在高溫、腐蝕、絕緣、真空、化工等行業(yè)的應(yīng)用也已取得了良好效果。當(dāng)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(zhì)量高低，已成為衡量其企業(yè)實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(gè)國家。其中陶瓷球軸承的生產(chǎn)在國外起步較早，運(yùn)用的場合范圍較廣，比如數(shù)控機(jī)床用陶瓷球軸承、磨床電主軸用陶瓷球軸承、機(jī)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(zhuǎn)速等性能得到了淋漓盡致的發(fā)揮，也為高精度機(jī)床、高速機(jī)床、特種環(huán)境設(shè)備作出了貢獻(xiàn)。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(lǐng)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(xué)、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(xué)、天津大學(xué)、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(dāng)然是多方面的因素影響，如技術(shù)水平、人才、資金等，尤其是市場摸不清，信心不足。當(dāng)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(gè)方面存在著問題，嚴(yán)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(bào)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?yàn)橹?，主要解決的問題，一個(gè)是陶瓷球的制坯研究，另一個(gè)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(jī)床、數(shù)控機(jī)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(shí)踐證明，應(yīng)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(yùn)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(jìn)行過詳細(xì)的對比，在分貝上就相差2個(gè)db，好的產(chǎn)品可以做到20db。和國外產(chǎn)品相同。但價(jià)格才定位在NMB公司的15%左右?？梢院蛧鴥?nèi)家用電器的電機(jī)直接配套。但這樣的價(jià)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(jī)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(shù)陶瓷與軸承制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化結(jié)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(jié)合問題，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)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(xué)科之間在實(shí)際應(yīng)用上嚴(yán)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(shí)尤其是陶瓷材料科學(xué)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(zhuǎn)速、輕負(fù)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(shù)還沒有過關(guān)的前提下，盲目追求低價(jià)造成材料的性能根本無法達(dá)預(yù)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(shù)產(chǎn)品的研發(fā)，要經(jīng)過技術(shù)密集型投入和資金密集型投入兩個(gè)階段，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)陶瓷軸承，既要攻克許多技術(shù)難點(diǎn)，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(shí)之士以發(fā)展國內(nèi)陶瓷軸承和陶瓷球軸承的高水準(zhǔn)為己任。低價(jià)的競爭勢必帶來粗制濫造和市場的進(jìn)一步惡化。原始資本的積累和持續(xù)的再投入必須服務(wù)于陶瓷軸承和陶瓷球軸承往更高質(zhì)量的領(lǐng)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(shí)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(lǐng)域內(nèi)開發(fā)利用，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域十分巨大。第一高質(zhì)量的高速陶瓷球軸承：能很好的服務(wù)于國內(nèi)機(jī)床行業(yè)，高速、高精度主軸、電主軸的軸承用量相當(dāng)大，估計(jì)每年的需求量在幾拾萬套以上。但是高精度機(jī)床主軸軸承要求軸承的加工精度相對較高，質(zhì)量較苛刻，象P4級(jí)軸承要求G5級(jí)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(zhì)量的陶瓷軸承在石油勘探、原油冶煉、尤其是精細(xì)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(lǐng)域中能得到廣泛和良好的使用。很多只要求一般精度等級(jí)；中、低轉(zhuǎn)速和負(fù)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(dǎo)磁、電、無毒性；可在無油或利用工作介質(zhì)自身潤滑等；在海水中也可以使用。在這些領(lǐng)域應(yīng)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(dá)到金屬軸承勉強(qiáng)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(gè)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(yīng)用領(lǐng)域。使新材料、新工藝、新技術(shù)更好的服務(wù)于生產(chǎn)