表面工程技术在轴承中的应用

　　1、概述

　　机械产品的故障往往是个别零件失效造成的，而零件失效往往是由于局部表面失效造成的，腐蚀从零件表面开始，摩擦磨损在零件表面发生，疲劳裂纹有表面向里延伸。应用表面工程技术可将那些易损零件的易损表面的失效期处长，使产品的整体性能得到提高。

　　轴承是典型的表面工作零件，轴承表面有细微的磨损、疲劳、腐蚀等失效出现，就可使整套的轴承失效，可通过表面工程技术改善轴承工作表面的状态，提高轴承的寿命。

　　①表面工程技术是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成份、组织结构和应力状况，以获得所需要的表面性能的系统工程。
　　②表面工程技术是为机电产品适应高温、高压、高速、重载及腐蚀介质、恶劣工况条件的需要而于近十多年形成并迅速发展起来的一门新兴学科，具有多学科交叉、综合、复合的显著特色，可有效推进产品质量提高和环境保护改善。表面工程技术在解决耐磨和防腐以及提供功能性涂层方面，具有突出的成效。
　　③表面工程技术的主要功能：

　　A、提高表面耐磨性或耐腐蚀、抗疲劳、抗氧化、防辐射性能；
　　B、改善表面的传热性或隔热性；
　　C、改善表面的导电性或绝缘性；
　　D、改善表面的导磁性或电磁屏蔽性；
　　E、改善表面的增光性、反光性或吸波性；
　　F、改善表面的粘着性或不粘性；
　　G、改善表面的吸油性或干摩性；
　　H、改善表面的摩擦系数(提高或降低)；
　　I、改善表面的装饰性或仿古做旧性。

　　④表面工程技术是系统工程技术，包括

　　A、表面工程基础理论：
　　表面失效分析理论；表面摩擦磨损理论；表面腐蚀与防护理论；表面界面结合与复合理论。
　　B、表面工程技术及复合表面工程技术：
　　复合表面技术；化学转化膜技术；表面涂层(厚膜)技术；表面薄膜技术；表面化学粘涂技术；磨擦化学膜技术；表面机械强化技术。
　　C、表面加工技术：
　　表面预处理技术；表面层的机械加工技术；表面层的特种加工技术。
　　D、表面质量检测与控制：
　　表面几何特性与检测；表面力学特性与检测；物理及化学特性与检测；表面分析技术。
　　E、表面工程技术设计：
　　表面层结构设计；表面层材料设计；表面层工艺设计；表面工程车间设计及表面工程车；表面工程技术经济分析。
　　F、常用的表面技术：
　　堆焊技术；熔接技术(低真空熔接、激光熔敷等)；电镀、电刷镀及化学镀；热喷涂技术(火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、高能超声速喷涂)；粘结技术；涂装技术；物理与化学气相沉积技术(真空蒸镀、离子溅射、离子镀等)；化学热处理、激光相变硬化、激光非晶化、激光合金化、电子束相变硬化、离子注入等。
　　G、表面工程技术在轴承的滚动体中应用的意义
　　(A)在表面滚动体制备性能优异的表面功能薄层，使其具有比基体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能，如碳钢球通过表面处理代替不锈钢用于腐蚀性场合，带动滚动制造的技术创新。
　　(B)对特种中大型轴承，改变“用后丢弃”的维修观念，向“再制造”的观念转变，变原样修复为实现超过原始性能的改进性修复。推动维修观念的创新。
　　(C)节能接材，有利于环境保护，符合国家可持续性发展战略。
　　(D)推动高新技术产业的发展。

　　2、离子注入表面的处理技术

　　①基本原理的定义：

　　离子注入表面处理是把某种元素的原子电离成离子，并使其在机十至几百千伏的电压下进行加速，在获得较高速度后射入方在真空靶室中的工件表面的一种离子束加工技术。

　　②离子注入技术特点：

　　A、明显改善材料的耐磨性、抗蚀性、耐高温性及光、电、超导等性能；
　　B、表面合金层不受相平衡、固溶体等传统合金化规则的限制，原则上任何元素都可以注入到任何基体金属中；
　　C、离子注入层与基体材料之间无界面，不存在结合不良产生剥落的问题；
　　D、无环境污染

　　③离子注入设备：

　　离子注入机主要包括一个产生离子的离子源和一个带有抽真空系统的靶室。离子源有固体离子源、气体离子源及固体/气体离子源。

　　④离子注入技术的应用：

　　A、用于工具、刀具、模具等离子注入，大幅提高滚动体工模具的寿命
　　B、用于大型轴承的滚子和钢球的表面处理，获得所需的高温、耐蚀、电磁、自润滑等特性，尤其对于大尺寸零件基体可采用价格相对较低的材料，进行离子注入，获得所需的表面合金化层，结合高能离子束或激光表面处理技术，即可达到所需性能，解决整体材料普遍热处理或加工方法无法实现的零件制造。