摘要：在标准轴承钢基材上涂覆具有所需特性的材料涂层可以大幅提升整个轴承的性能。带涂层的轴承也填补了标准轴承钢轴承和混合陶瓷轴承之间的产品空白。
轴承行业的发展趋势之一就是材料与涂层技术的发展。
在标准轴承钢基材上涂覆具有所需特性的材料涂层可以大幅提升整个轴承的性能。带涂层的轴承也填补了标准轴承钢轴承和混合陶瓷轴承之间的产品空白。
涂层系统被视为一个独立的轴承设计元素，针对非理想工况，轴承行业已开发出不同的涂层方案来延长轴承的使用寿命并提升性能。涂层可为轴承带来多种特性，比如：
1、抗磨保护；
2、耐腐蚀性
3、增加或减少摩擦；
4、电绝缘；
5、防止蠕动腐蚀。
常见涂层如何提升轴承性能
滚动轴承的常见涂层，赋予了滚动轴承五种主要特性，包括轴承滚道耐磨性、轴承电绝缘性、抗蠕动腐蚀性、耐腐蚀性以及保持架抗滑动磨损。
一、增加滚道耐磨性
滚道耐磨性主要指：
抗磨粒磨损：需要涂层的硬度大于基底材料的硬度；抗粘着磨损：粘着磨损主要发生在相似粘结特性的接触零件之间，需要在接触零件表面增加合适的涂层改变粘结特性；抗微点蚀磨损：在低速重载，润滑不良时，零件接触面微凸体的直接接触造成表面发生的微小复杂变形，微小裂纹，少量材料转移；1、黑色氧化涂层
工艺：将部件浸入 140–150 °C 温度范围内的不同碱性盐水溶液中。合金钢中的铁与试剂发生反应，形成约 1微米厚的黑色涂层，主要成份由氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁按比例混合而成。
特征：约1微米厚的黑色涂层，莫氏硬度5.5~6.5
优点：
涂层很薄，不用改变部件几何形状；能最大限度地减少滑动磨损和粘着磨损；可以形成非常光滑的表面，从而改善跑合过程，其最终稳态摩擦低于无涂层轴承；增加了油对表面的粘结力，从而形成较薄的防腐蚀保护层；黑色氧化涂层也能防止氢侵蚀，从而能保护轴承钢基材；增强对微点蚀、粘着磨损、剥落、蠕动腐蚀、表面裂纹形成以及过早疲劳的抵抗能力；可保护轴承表面免受润滑剂中经常使用的极压 (EP) 添加剂的影响；常见应用及部位：所有的轴承部件表面都可以覆盖这种涂层。
满装的圆柱滚子轴承；风力发电机组用轴承；石油钻采用圆锥滚子推力轴承；；2、碳基涂层（掺入金属的氢化非晶碳涂层）
工艺：将工件放置在真空室中，采用等离子体辅助化学气相沉积法，在等离子体的作用下，通过化学和物理反应生成碳+金属蒸气混合物，并在低于 180℃的温度下沉积在工件上，
特征：深灰色非晶态的涂层，厚度约为 3微米，硬度适中（~1200 HV）
优势：
在干燥状态下摩擦也很小，该涂层针对高接触应力下的轴承滚道进行了优化。减少粘着磨损、表面疲劳和微点蚀，在润滑不足的情况下能确保极低磨损。多层涂层设计包含一个用于增强粘结力的特殊底层和一个用于改善跑合过程的石墨膜表层。常见应用及部位：所有的轴承部件表面都可以涂覆，但对滚子进行涂覆效果最好。
二、增加轴承防腐蚀性
标准轴承钢与水或水分接触，就会受到腐蚀，会导致永久损害。耐腐蚀滚动轴承钢是能够有效应对这种情况的材料，但是非常昂贵。因此，在中等程度腐蚀环境下优化轴承部件特性最经济的方式就是将标准滚动轴承钢与合适的涂层相结合。
1、锌和锌镍合金（Zn，ZnNi）
工艺：经过电解沉积后进行钝化处理来增强保护作用；
特征：锌和锌镍合金涂层厚度为 3-15微米。纯锌涂层硬度较低，锌镍合金硬度可提高到410~450HV。
优势：
镀锌一直是传统的防腐蚀方法除了具备防腐蚀特性外，锌还具有高摩擦力，可用于轴承内外圈表面或轴承座孔表面的防滑动或抗蠕动腐蚀特性。常见应用及部位：通常用于非滚道应用场合。
锌镍合金用于具有极高耐腐蚀性的部件2、薄密铬(TDC)涂层
工艺：利用铬酸电解液电解制成，并使用重铬酸钾等进一步催化，以形成具有球状结构的薄铬层。
特征：厚度为 2-5微米的银色多晶铬镀层，硬度在 700~1000 HV左右；
优势：
具有良好的耐腐蚀性能；还具有高硬度、低摩擦和高耐磨性优点。常见应用及部位：薄密铬层可应用于轴承滚道和套圈外表面。
优先应用于防腐蚀要求的轴承部件三、提高抗蠕动性能
1、聚四氟乙烯（PTFE）涂层
工艺：通过空气雾化或静电喷涂将聚四氟乙烯粉末喷涂到工件表面，并通过热烧结工艺制备而成。
特征：厚度为10–20微米的聚合物涂层。
优势：该涂层具有优异的滑动性能、极低的摩擦和无粘滑特性，
常见应用及部位：
能为轴承内外圈表面赋予稳固而永久的抗蠕动腐蚀性能。振动机械轴承，圆柱孔带PTFE涂层四、减少滑动磨损
1、类金刚石碳（DLC）涂层
工艺：将待涂覆的工件放置在真空室中，根据应用要求选择物理气相沉积（PVD法）或等离子体辅助化学气相沉积工艺（PACAD法），在轴承部件表面涂覆若干层，其具体成分会影响涂层的性能。
特征：类金刚石碳是碳基涂层的总称，厚度通常在2-4微米之间。用于滑动应用的类金刚石碳涂层的硬度值在18-30 GPa（1800-3000 HV）之间，而用于滚动应用的NoWear涂层的硬度值约为12 GPa（~ 1200 HV）
优势：
类金刚石碳涂层专为高磨损和润滑不良的工况而设计，具有很好的抗滑动磨损和抗粘着磨损性能、高承载能力、出色的抗磨损和低摩擦性能，即便在润滑不良的情况下也能提供表面保护。常见应用及部位：所有的轴承部件表面都可以涂覆
非常适合滑动轴承、直线运动轴承、轴承心轴、轴套、凸轮随动销轴和滚动轴承中的滑动部件（例如保持架）。2、镀银涂层
工艺：通过电镀沉积法制备银涂层，通常涂覆铜底层以增加银的粘结力。
特征：涂层厚度在 2-6微米之间，硬度在40~120HV之间。
优势：
银是具有自润滑性能的软金属层，适用于用于高温和真空环境中，高转速下使用优势散热性能良好具有出色的导电性对化学品（中等碱性和酸性）的良好耐腐蚀性。常见应用及部位：
主要用于钢保持架，恶劣应用中的轴承套圈和滚子，例如真空应用、食品和航空航天应用场合中的自润滑。3、氮化钛（TiN）涂层
工艺：将工件放置在真空室，采用物理气相沉积法（PVD法），在氮等离子体的作用下发生物理反应，产生从钛靶溅射出来的蒸汽，在低于180 °C的温度下沉积在工件表面形成涂层。
特征：氮化钛涂层呈金色，涂层厚度在1–5微米之间，表面硬度大于2000HV
优势：
接触部件提供抗磨保护。高效防止磨粒磨损常见应用及部位：
用作保持架的耐磨涂层和食品工业的耐磨衬套涂层。4、磷酸锰（MnPh）涂层：
工艺：化学转化膜法，将工件浸入磷酸锰液体中，工件中的铁原子与液体中的锰阳离子和磷酸根阴离子发生反应。
特征：磷酸锰是一种呈灰黑色的涂层，厚度为2-15微米，硬度通常低于 100HV
优点：
具有抗磨损和抗蠕动腐蚀特性，可大幅提高抗粘着磨损和抗微点腐蚀性能，可以在润滑不良的工况下提供保护，而且能增强油的粘结力。磷酸锰还具有良好的耐腐蚀性（在浸油条件下）和电绝缘性能。常见应用及部位：可以对所有工件表面进行涂覆。
球面滑动轴承轴承钢保持架五、增加电绝缘性能
1、氧化铝涂层
工艺：常压等离子喷涂工艺制备。将熔化的氧化铝颗粒喷涂到钢基材上，随后密封其多孔结构，最后进行精磨来获得正确的轴承尺寸。
特征：氧化铝镀层厚度通常约为100–300微米；颜色呈浅灰色；
来源：小茵说科技
