陶瓷轴承

陶瓷轴采用以等静压成型，陶瓷原料具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此陶瓷轴正逐步取代传统金属轴的工作。

陶瓷轴有如下优势：

第一，由于陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷轴适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

第二，由于陶瓷轴承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。

第三，陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小，因而在轴的间隙一定时，可允许轴在温差变化较为剧烈的环境中工作。

第四，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。

总的来说，陶瓷轴的性能和价格比远远优于全钢轴，可节省大量的停机检修时间、降低废品率、减少库存轴备件。

实践证明，作为轴承材料还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化的工作环境下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力．总之，用以制造滚动轴承零件的陶瓷材料应具备以下性能特点： 1)低密度．由于滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作． 2)中等弹性模量．弹性模量太大会因应力集中而降低轴衬的承载能力． 3)热膨胀系数小．减小对温度变化的敏感性，使轴承工作温度范围更宽． 4)高抗压强度．抗压强度高是滚动轴承承受高应力的需要． 5)高硬度和高韧性．这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度；而且能防止外界粒子和冲击的损伤． 6)良好的抗滚动接触疲劳性和具有剥落失效模式． 7)特殊场合应具有耐高温、耐腐蚀和稳定性．

套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制。而陶瓷材料具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，以氮化硅陶瓷球为滚动体的陶瓷球轴承可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域，已广泛应用于各种高精度、高转速机床，汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域。

1、按用途分：

(1)、高速轴承：

陶瓷轴承具有耐寒性、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。 注：以上五种类别轴承，同一套轴承可应用到高温、高速、酸碱、磁场、非绝缘中，但因材料性能有所不同（请参阅稀土陶瓷材料性能表）故请客户选择产品时，根据自己所应用的场合，来挑选材料最适合的陶瓷轴承。

2、按材料分：氧化锆全陶瓷轴承

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。

氮化硅全陶瓷轴承

氮化硅全陶瓷轴承套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）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。

满装球全陶瓷轴承

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。

陶瓷保持架全陶瓷轴承

陶瓷制保持架具有耐磨损,高强度,耐腐蚀及自润滑的优点,采用陶瓷保持架制造的全陶瓷轴承可使用于极强腐蚀,超高低温及高真空等苛刻环境.常用陶瓷材料为ZrO2,Si3N4或SiC。

混合陶瓷球轴承

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。

3、按技术等级分：

（1）、深沟球轴 陶瓷轴承

陶瓷轴承图册

承（技术等级为：P4、P5、P6、P0） 深沟球轴承，最具代表性的滚动轴承，用途广泛，可承受径向负荷与双向轴向负荷。适用于高速旋转及要求低噪声、低振动的场合或钢质轴承所不能应用的高温、高寒、腐蚀、磁场、非绝缘等领域。

（2）、调心球轴承 调心球轴承的外圈滚道呈球面，自动调心，可补充不同心度和轴挠度造成的误差。用于产生轴与外壳的不同心或轴挠曲部位及高温、低寒、腐蚀、磁场非绝缘等要求的调心部位。注：倾斜度不能超过3度。

（3）、单列角接触球轴承（技术等级为：P4、P5、P6、P0） 角接触轴承适用于高速及高精度旋转，在高温、磁场、水中等不影响其精度，并可承受合成负荷。标准的接触角为15°、30°和40°，接触角越大轴向负荷能力越大，接触角越小轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷。一般采取成对安装。请在选购时加以注意。

（4）、单向推力球轴承 单向推力球轴承，是由带有球滚动滚道的垫圈形套圈和组装着球的保持架组成。可以承受轴向负荷，但不能承受径向负荷。

陶瓷轴承优点

1、耐腐蚀

陶瓷轴承是一种十分耐腐蚀的机械零部件，其耐腐蚀性比一般的材料都要高。因而目前陶瓷轴承，适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。

2、物理性能稳定

陶瓷轴承是一种受热胀冷缩的影响比较小的五金件，因而在轴承的间隙一定时，可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。

3、不易变形

陶瓷轴承由于弹性模量比较高缘故，故而受力使用时不容易变形。因此使用陶瓷轴承，有利于提高工作速度，并达到较高的精度。

4、重量轻

陶瓷轴承由于陶瓷滚动小球的密度比较低，因而重量要轻得多。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。

陶瓷轴承缺点

1、加工困难

陶瓷轴承具有较低的承载能力，相比金属材质其对热冲击敏感。所以在加工陶瓷轴承的时候，其加工步骤是十分复杂的，需要考虑的因素有很多，所以时候陶瓷轴承缺点之一就是加工困难。

2、成本高

陶瓷轴承是非金属、非铁材料，是一种非磁性优良绝缘体，因而陶瓷轴承材质成本比较的高。同时陶瓷轴承加工和磨削成本十分的复杂，因而目前的陶瓷轴承，制作成本也是十分高的。

陶瓷轴承用途

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，因而目前陶瓷轴承用途是十分广泛的，下面从基本用途和应用领域，来看下陶瓷轴承应用知识。

1、基本用途

陶瓷轴承基本的用途，是应用于精密机床主轴，从而提高机床的速度与刚性。目前陶瓷轴承在医疗器械、低温工程、光学仪器、高速机床、高速电机、印刷机械、食品加工机械中都有应用，是一种用途广泛的高科技新材料产品。

2、应用领域

陶瓷轴承目前应用领域，在航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备；冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等等方面。近年来随着加工技术的不断进步，工艺水平的日益提高，陶瓷轴承的成本不断下降。

陶瓷轴相比金属轴的优势所在就是“耐高温，高温强度”与“耐腐蚀”性能。以燃气轮机为例，与飞机涡轮、涡扇发动机选择材料大同小异。镍钛高温合金是转子的轴与叶片的基本材料。但是，高温强度降低，高温蠕变，高温腐蚀，是其使用寿命降低的主要因素。如果使用氮化硅陶瓷材料转子，高温合金的缺点就会被克服。目前，小型燃气轮机的转子用氮化硅陶瓷材料制造后，实验结果令人鼓舞。

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。

混合型陶瓷轴承已成功地应用于高速机床的主轴中，并已进入实用化阶段，如日本牧野等公司生产的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电主轴、涡流分子泵等高转速的设备中。

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独领风骚。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。航空航天、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊工况下工作，产品市场价格也逐渐接近实用化，达到用户可接受的程度，陶瓷轴承大面积应用的浪潮已经涌来。

陶瓷轴承的特点：

1、低密度：由于陶瓷滚动体材料密度低，离心载荷小，从而可在更高转速下工作，而且产生热量较少。

2、中等弹性模量：陶瓷滚动体的弹性模量比钢制滚动体高，则轴承的动态刚度提高，但是弹性模量太大会因应力集中而降低轴承的承载能力。

3、热膨胀系数小：热膨胀系数小有助于减小对温度变化的敏感性，从而防止卡死。对混合滚子轴承，可适用的运转速度范围更宽。

4、抗压强度高：抗压强度高是滚动轴承承受高接触应力的需要（对于陶瓷材料，其强度通常是通过三点或四点弯曲试验测得的断裂模量决定）。

5、高硬度和高韧性：这两个特性相结合可获得较好的表面粗糙度，而且能防止外界硬质粒子和冲击的损伤。

6、良好的抗滚动接触疲劳特性：此性能对轴承滚动体的要求至关重要。

7、剥落失效形式：如果滚动体在工作中失效，则应是疲劳剥落，该实效形式在卡死前有预兆，是一种造成危害最小的实效形式。在一些应用条件较高的应用领域陶瓷材料还具备一些特殊性能。

8、耐高温和稳定性：在高达800℃高温环境中能稳定保持其机械性能。

9、耐腐蚀：在氧化和腐蚀环境，尤其是在反复滚动而挤掉表面油膜的接触区应具有抗氧化和腐蚀稳定性。

陶瓷轴承，矿山设备能用。但陶瓷轴承主要用途不是矿山设备

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，可广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备，冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域，

陶瓷轴承主要用途分类

（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，故不吸粉尘，可减少轴承表面剥落，从而减小了运行噪声。可用在退磁设备。精密仪器等领域。

（5）、电绝缘轴承：因电阻率高，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。 注：以上五种类别轴承，同一套轴承可应用到高温、高速、酸碱、磁场、非绝缘中，但因材料性能有所不同（请参阅稀土陶瓷材料性能表）故请客户选择产品时，根据自己所应用的场合，来挑选材料最适合的陶瓷轴承。

做陶瓷生产需要用到以下设备：

电动搅拌机、粘度计、快速水分测定仪、升降式高温坩埚炉，热处理晶化炉，快速凝固设备、多功能混合机，高速分散机，离心机、实验电炉、小型混捏机，影像式高温烧结性能测试仪等。

其他的还要根据您具体的陶瓷产品而定。

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2）使用寿命长，在油，水介质中一般可达1~2年或更长。在化工介质中一般工作半年以上；

3）摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%~50%；

4）轴或轴套基本上不摩损；

5）维修周期长。端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需要经常性维修；

6）抗震性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感；

7）适用范围广，机械密封能用于高温，低温，高压，真空，不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。

机械密封缺点：

1）生产较复杂，对加工要求高；

2）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；

3）发生偶然性事故时，处理较困难

填料密封优点

更换简单方便，而且造价低，

四氟盘根，高水基盘根，石墨盘根，芳纶盘根，镍丝石墨盘根，碳纤维盘根。油浸石棉盘根，棉纱盘根，镍丝石墨盘根，柔性石墨盘根