水下運轉自如的氮化硅陶瓷軸承

發布時間：2021-08-16 18:04:32 瀏覽次數：1821

   要知道，液態環境往往并不止有普通的水，比如說在航天領域某污水回收處理系統中，還需添加一定量的H2SO4和強氧化劑，用于抑制溶液中微生物的增長，因此對軸承的耐腐蝕性能提出了更高要求。

   氮化硅陶（Si3N4）陶瓷材料對大多數酸，諸如鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)和磷酸(H3PO4)以及堿，比如苛性納溶液(NaOH)具有良好的耐化學穩定性。只有氫氟酸(HF)和鹽酸、硝酸的混合液(HCl/HNO3)能對Si3N4產生腐蝕。因此用Si3N4做出的陶瓷軸承可長時間工作于腐蝕性的酸、堿、鹽等溶液中，在化學工業或核動力工業，陶瓷軸承可替代化學穩定性差的鋼質軸承，其平均壽命比不銹鋼軸承高4-25倍。

   不過單純耐腐蝕是不夠的，軸承的服役壽命和性能同樣很重要，在這些方面有著“陶瓷王”稱號的Si3N4材料同樣優勢突出，或者說根本不算什么問題??它不僅耐腐蝕，而且還具有密度小、硬度高、耐高溫、電絕緣、不導磁、抗壓強度高、自潤滑性能好等諸多特點，因此作為軸承材料時具有下方等諸多優勢：

一、高速運轉性能

   對一般軸承而言，當速度因數DN值在2.5×106以上，其滾動體的離心力便會隨轉速的升高而急劇增大，軸承的滾動接觸表面的滑動摩擦加劇，軸承的壽命就隨著縮短。但由于氮化硅陶瓷軸承的密度較低，它在高速旋轉時陶瓷滾動體產生的離心力大大低于鋼質滾動體，使其對外環滾道的壓力和交變載荷相應減少，與鋼制軸承相比速度可提高30%-60%，溫升降低30%-50%，并且不容易出現“抱軸”現象，其使用壽命比鋼制軸承提高3-6倍；同時，滾動體的離心力大大減少，由于滾動體的離心力引起的高速打滑現象也大大降低，從而使滾動體、保持架組件的慣性力顯著減少。

二、耐高溫性能

   溫度變化對軸承的滾動疲勞壽命會產生較大影響，通常作為耐熱材料使用的M50鋼制軸承在250℃時的額定壽命約為常溫下的1/10。而對于陶瓷軸承，由于陶瓷材料具有優異的高溫性能，在高溫工況下具有很好的滾動疲勞強度，試驗結果表明，在1000℃高溫下Si3N4還保持相當高的抗彎強度，因此陶瓷軸承有較好的接觸應力和較長的疲勞壽命。

三、與金屬軸承材料相似的疲勞損壞方式

   Si3N4陶瓷作為軸承材料除了以上優異性能外，更重要的是其疲勞損壞方式是非災難式的，與軸承鋼金屬材料類似是發生蝕坑或出現剝落，而氧化鋁、氧化鋯與碳化硅陶瓷球的失效形式為碎料。另外，氮化硅陶瓷球的表面氣孔數量、氣孔尺寸、氣孔分布均勻性、氮化硅陶瓷球表面粗糙度、氮化硅陶瓷球殘余應力及潤滑條件均對氮化硅陶瓷球滾動接觸疲勞強度有較大影響。

四、優異的自潤滑性能

   Si3N4陶瓷材料本身具有減摩、抗磨、潤滑功能，在不良的潤滑工況條件如邊界潤滑、無油干摩擦情況下，顯示出優越的減摩自潤滑性能，可以大大提高機器的工作可靠性和使用壽命，并能降低機器噪聲，減少維護費用。

五、非磁性且絕緣

   在強磁環境中，使用鋼制軸承時，從軸承本身磨損下來的微粉被吸附在滾動體和滾道面之間，成為軸承提前剝落損壞、噪聲增大的主要原因。不過氮化硅軸承是完全非磁性，其絕緣性能也很好，而且具有很好的承載能力，因此可用于需要完全非磁性軸承的場合。

   總之一句話，在液體環境中，傳統的鋼制軸承因環境相容性不佳而無法使用；塑料軸承則因疲勞強度、抗蠕變性能差也不予考慮；而氮化硅陶瓷材料因為是惰性材料，所以決定了其力學性能優秀且幾乎不怕腐蝕，并且更適合在液態環境中工作，另外再加上氮化硅陶瓷材料的高強度、高轉速、無油及不會產生廢料等特點，使得氮化硅陶瓷軸承已經廣泛應用于各種液體環境中。

       好了，本期有關氮化硅陶瓷軸承的相關知識就先為您講解到這里。希望我們的講解能夠為您在了解和選用氮化硅陶瓷軸承方面提供幫助。

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