【技術(shù)】神奇的涂層
2019-07-22 （來(lái)源：鐵姆肯公司）
周敦頤在《愛(ài)蓮說(shuō)》中贊譽(yù)蓮花“出淤泥而不染”。生活中，我們經(jīng)常見(jiàn)到水滴落在荷葉上會(huì)變成了一個(gè)個(gè)自由滾動(dòng)的水珠，并在滾動(dòng)中能帶走葉面塵土。
這種現(xiàn)象是因?yàn)楹扇~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(jí)別。這使得荷葉有了疏水性，水滴與灰塵無(wú)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。這便是自然界最典型和常見(jiàn)的涂層作用。
水滴在荷葉上滾動(dòng)
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(jiān)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(duì)長(zhǎng)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(lái)，鐵姆肯公司在軸承滾動(dòng)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(kāi)發(fā)讓鐵姆肯公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一系列涂層選項(xiàng)，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(guò)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?？缮蠝p少摩擦和磨損。在實(shí)驗(yàn)室研究中，鐵姆肯公司在無(wú)油工況條件下通過(guò)采用PVD涂層已成功實(shí)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，必須在的生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行操控，并采用嚴(yán)格的設(shè)計(jì)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(chǎng)合。部分涂層還可增加軸承的磨損壽命，因?yàn)樗鼈兛蓪⒔佑|面進(jìn)行硬化。
表面轉(zhuǎn)化膜：轉(zhuǎn)化膜涂層同時(shí)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(dòng)引起的微動(dòng)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，而且成本往往低于產(chǎn)品選項(xiàng)。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(rùn)滑劑，并在滾子容易在套圈間發(fā)生滑動(dòng)或打滑的應(yīng)用中將磨損降至。
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(guò)軸承而易造成損傷危險(xiǎn)的部位提供絕緣，對(duì)電弧進(jìn)行抑制。常見(jiàn)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應(yīng)用場(chǎng)合，可為其提供優(yōu)異的抗腐蝕性。
鐵姆肯公司同時(shí)也提醒大家，對(duì)于不合格鋼材制造的或尺寸控制不佳的軸承，這些涂層無(wú)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(duì)部件的幾何特征和冶金化學(xué)特性加以適當(dāng)設(shè)計(jì)，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*處理才能提供客戶所需的特定優(yōu)勢(shì)。
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(shì)。例如，用戶從一種潤(rùn)滑劑換到另一種潤(rùn)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(rùn)滑劑來(lái)提高設(shè)備的能源效率，但這可能會(huì)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(lái)說(shuō)，所有客戶的目標(biāo)都是延長(zhǎng)軸承的使用壽命減少維護(hù)。
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