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【領(lǐng)先技術(shù)】神奇的涂層

2019-01-22

（來源：鐵姆肯公司）

　　周敦頤在《愛蓮說》中贊譽(yù)蓮花“出淤泥而不染”。生活中，我們經(jīng)常見到水滴落在荷葉上會變成了一個個自由滾動的水珠，并在滾動中能帶走葉面塵土。
　　這種現(xiàn)象是因為荷葉表面有一層絨毛和微小蠟質(zhì)顆粒，而這樣的表層結(jié)構(gòu)與粗糙度神奇地達(dá)到了微米至納米的級別。這使得荷葉有了疏水性，水滴與灰塵無法附著在荷葉表面。液滴在表面張力的作用下形成球狀滾出葉面。這便是自然界Z典型和常見的涂層作用。

水滴在荷葉上滾動

　　在工業(yè)領(lǐng)域，涂層技術(shù)也得到了廣泛的運(yùn)用，甚至將材料科學(xué)的發(fā)展帶到了新的高度。
　　工業(yè)設(shè)備中，為承受更大的負(fù)荷、更快的速度、更高的溫度和持續(xù)的污染威脅，需要更佳堅固的關(guān)鍵部件。而設(shè)備中的軸承經(jīng)常面臨可靠性極限的挑戰(zhàn)。鐵姆肯公司發(fā)現(xiàn)，盡管采用特殊的熱處理工藝生產(chǎn)高可靠性軸承，但某些應(yīng)用仍要求更優(yōu)異的耐磨性和抗腐蝕性。尤其是在惡劣工況下，標(biāo)準(zhǔn)軸承往往達(dá)不到客戶對長壽命和免維護(hù)的期望。
　　為了減少惡劣工況下的部件損壞，近20多年來，鐵姆肯公司在軸承滾動元件（滾珠和滾子）上潛心研究表面工程技術(shù)。

　　Timken^®“抗磨軸承”系列中，軸承部件上具有特殊涂層和工程表面處理。數(shù)十年的深入研究和開發(fā)讓鐵姆肯公司已經(jīng)開發(fā)出了一系列涂層選項，可提高軸承在采礦和眾多其他工業(yè)設(shè)備中的性能。

使用了涂層保護(hù)與未使用涂層的帶座軸承比較

　　鐵姆肯公司的主要涂層工藝包括：
　　PVD涂層：物理氣相沉積（PVD）是一種真空沉積方法，通過這種方法，固體被汽化產(chǎn)生原子或分子，這些原子或分子在真空中運(yùn)輸，然后以薄膜的形式沉積在物體上。這些涂層通?？蒢大程度上減少摩擦和磨損。在實驗室研究中，鐵姆肯公司在無油工況條件下通過采用PVD涂層已成功實現(xiàn)將軸承壽命提升至標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的6倍。據(jù)觀察，使用了PVD圖層技術(shù)的軸承的使用壽命大約是滾子未使用涂層的軸承的近10倍。鐵姆肯公司表示，PVD是一種高難度的涂層工藝，必須在世界一流的生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行操控，并采用嚴(yán)格的設(shè)計和質(zhì)量規(guī)范。

　　電沉積涂層：電沉積涂層可為廣泛的應(yīng)用提供出色的抗腐蝕性。這種類型的涂層通常應(yīng)用于經(jīng)受較輕載荷和非酸性工作環(huán)境的軸承。耐蝕程度取決于涂層的類型和具體應(yīng)用場合。部分涂層還可增加軸承的磨損壽命，因為它們可將接觸面進(jìn)行硬化。

　　表面轉(zhuǎn)化膜：轉(zhuǎn)化膜涂層同時具有出色的耐磨性和抗腐蝕性，還能夠防止摩擦腐蝕壓痕（由振蕩或振動引起的微動磨損）。雖然不像PVD涂層那樣耐用，但它們?yōu)樘岣咻S承性能提供了另一種方案，而且成本往往低于高端產(chǎn)品選項。例如，黑色氧化物涂層在堿浴中進(jìn)行處理，將軸承表面轉(zhuǎn)化為氧化層。這有助于在鋼表面保留潤滑劑，并在滾子容易在套圈間發(fā)生滑動或打滑的應(yīng)用中將磨損降至Z低。

　　噴涂涂層：粉末涂層、電介質(zhì)涂層等噴涂涂層主要應(yīng)用于帶座軸承單元、輔助部件和襯環(huán)的防蝕。電介質(zhì)涂層可在電流通過軸承而易造成損傷危險的部位提供絕緣，對電弧進(jìn)行抑制。常見于輸送機(jī)和其他材料處理應(yīng)用的帶座軸承單元是噴涂涂層的極好應(yīng)用場合，可為其提供優(yōu)異的抗腐蝕性。

　　鐵姆肯公司同時也提醒大家，對于不合格鋼材制造的或尺寸控制不佳的軸承，這些涂層無法為其改善性能。有效的軸承解決方案始于根據(jù)明確應(yīng)用要求而對部件的幾何特征和冶金化學(xué)特性加以適當(dāng)設(shè)計，而在制造上也必須采用合適的方法和質(zhì)控流程。只有這樣，功能性表面上的先進(jìn)處理才能提供客戶所需的特定優(yōu)勢。
　　在負(fù)載、速度和溫度要求超出傳統(tǒng)軸承承受能力之外的工況中，這些涂層都具有自身的優(yōu)勢。例如，用戶從一種潤滑劑換到另一種潤滑劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新的表面磨損很容易造成不良影響。還比如，客戶可能希望使用低粘度潤滑劑來提高設(shè)備的能源效率，但這可能會損傷軸承。在這些情況下，特殊涂層可提供一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。根本上來說，所有客戶的目標(biāo)都是延長軸承的使用壽命減少維護(hù)。