什么是陶瓷轴承？陶瓷轴承的特点，分类及应用介绍

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陶瓷轴承的发展

滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，过去通常用合金钢制造。20世纪90年代中期，陶瓷滚动轴承已经问世。

陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能，抗高温、超强度等在新材料世界一马当先。近十多年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。陶瓷轴承的应用领域日益广泛，但在工业领域中成功应用的还是陶瓷球轴承．应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承。它的优点是：极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、刚度高、干运转性好、寿命长，非常适合于在高速、高温以及腐蚀、辐射条件下保持高精度、长时间运转，主要用于数控机床和高速精密机械中，如高速电主轴轴承、机床主轴轴承、牙钻轴承、仪器仪表用轴承，计算机硬盘驱动器轴承等。此外，氮化硅陶瓷的硬度比轴承钢高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，使用陶瓷球轴承的机床主轴具有良好的运转精度。

陶瓷轴承的特点：

陶瓷轴承具有耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑、高转速等特性。可用于极度恶劣的环境及特殊工况。

陶瓷轴承的分类

陶瓷轴承可以分为：氧化锆带保持器陶瓷轴承、氮化硅带保持器陶瓷轴承、复合带保持器陶瓷轴承。一般陶瓷轴承的保持器材料以聚四氟乙烯（PTFE）作为标准配置，还可以采用玻璃纤维增强的尼龙66（GRPA66-25），特种工程塑料（PEEK，PI），不锈钢（SUS316、SUS304），黄铜（Cu）等。陶瓷材料保持架因兜孔加工、成型技术等难题，现还较少采用；由于保持器的材料限制针对特种使用场合又开发了无保持器的氧化锆满球全陶瓷轴承和氮化硅满球全陶瓷轴承和复合满球陶瓷轴承。

陶瓷轴承的主要部件内外圈和滚动体多是采用陶瓷材料，就定义为陶瓷轴承；如果轴承的内外圈和滚动体有一部分不是采用陶瓷材料时我们就定义为混合陶瓷轴承。混合陶瓷轴承中运用比较广泛的就是球采用陶瓷材料称为陶瓷球轴承，可分为氧化锆陶瓷球轴承、氮化硅陶瓷球轴承。

陶瓷轴承好还是金属轴承好？

1、全陶瓷轴承的疲劳寿命可比全钢轴承长10－50倍，混合陶瓷轴承，寿命会比全钢轴承的寿命高3-5倍左右；使用寿命上，陶瓷轴承远远高于金属轴承。

2、陶瓷轴承的摩擦系数低，所以油润滑的陶瓷轴承，在润滑油变稀或缺少的情况下，其润滑能力仍不低于钢轴承常用的传统润滑剂；

3、陶瓷轴承钢性比金属轴承大，陶瓷材料的弹性模量高，其刚性比普通钢轴承大15-20％。

4、相比金属轴承，陶瓷轴承更加耐腐磨。因为自身本身材料的不一样，所以直接导致陶瓷轴承的耐腐蚀和耐磨性比金属轴承更加优异。

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轴承随处可见，今天就说说不常见的“陶瓷球轴承”

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我们作为轴承大国，对于轴承的需求量是很大的。轴承一般由外圈、内圈、滚动体组成，大家最为常见的轴承一般都是金属材质的，今天我就大家说说“陶瓷球轴承 ”。大家跟着我的脚步一起来认识一下这个家伙

陶瓷轴承

在工程陶瓷产品的开发应用中，陶瓷球轴承是工程陶瓷在工业领域广泛应用的典型范例，受到很多国家的高度重视．在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。

轴承配置：内外圈轴承钢/不锈钢+陶瓷球+PA66/不锈钢保持器 +2RS/ZZ2.高温油脂，采用陶瓷球轴承和普通轴承相比的优势。

组成

陶瓷轴承

因为陶瓷球本身具有自润滑性能，所以润滑可以按使用要求，可以有润滑脂也可以不加润滑脂。密封件也是可以按使用要求，决定陶瓷球轴承是否带密封件。

保持器也是可以按使用要求是否采用，那么套圈、滚动体是轴承两个不可缺少的要素，当这两个要素不是同一种材料时，就有了混合轴承(Hybrid construction bearing)的说法。

当滚动体采用陶瓷材料时就定义为混合陶瓷球轴承 (Hybrid construction ceramic ball bearing)。常用的陶瓷球材料有氧化锆 （ZRO2）和氮化硅 （SI3N4）；常用的套圈材料有轴承钢 （GCR15）和不锈铁 （440、440C）及不锈钢 （304、316、316L）。

优点

耐温高

陶瓷球热膨胀系数小,在高温环境下不会因为温度的原因导致轴承球膨胀,这样大大提高了整个轴承的使用温度,普通轴承的温度在160度左右,陶瓷球的可以达到220度以上.

陶瓷球具有无油自润滑属性,陶瓷球摩擦系数小,所以陶瓷球轴承具有很高的转速.据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.

寿命长

陶瓷球可以不加任何油脂,也就是说即使油脂干掉,轴承还是可以运作的,这样就避免了普通轴承中因为油脂干掉导致的轴承过早损坏现象的发生.据我们测试以及一些客户的反馈使用陶瓷球后的轴承的使用寿命是普通轴承的2-3倍.

绝缘

最后一点也是最重要的一点,绝缘,采用陶瓷球的轴承,可以使轴承的内外圈之间绝缘,因为陶瓷球是绝缘体,在轴承的内外圈之间用陶瓷球,就可以达到绝缘的效果.这样就使轴承能够在导电的环境下使用了.滚动轴承由套圈、滚动体、保持器、润滑脂、密封件组成，当滚动体采用陶瓷材料后，此滚动轴承就定义为陶瓷球轴承。

耐腐蚀

由于陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

密度小

由于陶瓷滚动小球的密度比钢低，重量更要轻得多，因此转动时对外圈的离心作用可降低40%，进而使用寿命大大延长。

弹性好

由于陶瓷的弹性模量比钢高，受力时不易变形，因此有利于提高工作速度，并达到较高的精度。

分类

用途分类

1、高速轴承：具有耐寒性、受力弹性小、抗压力大、导热性能差、自重轻、摩擦系数小等优点，可应用在12000转/分-75000转/分的高速主轴及其它高精度设备中；

2、耐高温轴承：材料本身具有耐高温度1200℃，且自润滑好，使用温度在100℃-800℃间不产生因温差造成的膨胀。可应用在炉窑，制塑、制钢等高温设备中；

3、耐腐蚀轴承：材料本身具有耐腐蚀的特性，可应用在强酸、强碱、无机、有机盐、海水等领域，如：电镀设备，电子设备，化工机械、船舶制造、医疗器械等。

4、防磁轴承：因无磁不吸粉尘，可减少轴承提前剥落、噪声大等。可用在退磁设备。精密仪器等领域。

5、电绝缘轴承：因电阻力高，可免电弧损伤轴承，可用在各种要求绝缘的电力设备中。

6、真空轴承：因陶瓷材料独具的无油自润滑特性，在超高真空环境中，可克服普通轴承无法实现润滑之难题。

材料分类

1、氧化锆

全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨耐腐蚀、无油自润滑、耐高温耐高寒等特点， 可用于极度恶劣环境及特殊工况。套圈及滚动体采用氧化锆（ZrO2）陶瓷材料，保持器使用聚四氟乙烯（PTFE）作为标准配置，一般也可使用玻璃纤维增强的尼龙66（RPA66-25），特种工程塑料（PEEK，PI），不锈钢（AISISUS316），黄铜（Cu）等。

2、氮化硅

氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，一般也可使用RPA66-25，PEEK，PI，以及酚醛夹布胶木管等。SiN4制全陶瓷轴承相比较ZrO2材料可适用于更高转速及负荷能力，以及适用于更高的环境温度。同时可提供用于高速高精度高刚性主轴的精密陶瓷轴承，最高制造精度达P4至UP级。

3、满装球

满装球型全陶瓷轴承一面带添球缺口，因采用无保持架结构设计，可以比标准结构的轴承装入多的陶瓷球，从而提高其负荷能力，另外还可避免因保持架材料的限制，可达到陶瓷保持架型全陶瓷轴承耐腐蚀及耐温效果。该系列轴承不适宜较高转速，安装时应注意将缺口面装于不承受轴向负荷的一端。

4、混合

陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等特点，特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体（内外圈为金属）。一般内外圈采用轴承钢（GCr15）或不锈钢（AISI440C），陶瓷球可选用ZrO2，Si3N4，或SiC材料。

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