轴承失效多发生于零件接触表面，在载荷作用下，表面易出现磨损、接触疲劳剥落、黏着磨损等问题，导致轴承频繁更换。据工业数据统计，因表面失效引发的轴承故障占比超 70%，不仅增加设备停机时间，还造成每年数亿元的经济损失。因此，改进轴承接触表面性能，成为突破寿命瓶颈的核心方向，表面改性技术应运而生。今天我们聊聊轴承钢的几种用过的表面改性技术。

01 类金刚石（DLC）涂层

类金刚石（DLC）涂层在轴承领域应用很广。DLC 涂层由石墨结构与金刚石结构的碳元素构成，兼具石墨的低摩擦特性（摩擦系数 0.05-0.1）与金刚石的超高硬度（1200-2000HV），根据不同工艺类型调整硬度可以从1200HV一直到5000HV。DLC在滑动摩擦工况下表现突出，但在高载荷滚动场景中，传统 DLC 涂层的柱状组织易产生裂纹并扩展，导致涂层剥落。通过优化沉积工艺参数（如调整真空度、靶材功率）与涂层设计（采用多层复合结构），可消除亚微米级柱状组织，提升涂层抗滚动疲劳性能；此外，掺杂 W、Ti、Cr 等金属元素，能在涂层内形成细小碳化物颗粒，进一步增强涂层强度与耐磨性。目前，DLC 涂层已广泛应用于精密机床主轴轴承、汽车变速箱轴承，在降低摩擦磨损、减少表面损伤方面成效显著，成为硬质涂层的主流发展方向。

02 固体润滑涂层

固体润滑涂层适用于真空、高温、强腐蚀等不宜使用油 / 脂润滑的特殊工况，通过涂覆软质润滑材料，实现无油润滑。按材料类型可分为三类：一是软金属涂层，以 Au、Ag、Pb 为代表，采用离子镀或溅射工艺成膜，膜厚 5-10μm，适用于高真空环境（如航天器滚动轴承），或用于改善保持架与滚动体的润滑（如航空发动机轴承保持架镀银，可降低摩擦系数 30%）；二是层片结构材料涂层，如 MoS₂、石墨涂层，MoS₂通过溅射或黏结剂烧结成膜，适用于高真空（10⁻⁵Pa 以下）工况，石墨涂层则耐温性优异（可在 500℃以上使用），常用于高温窑炉轴承；三是高分子材料涂层，以聚四氟乙烯（PTFE）为核心，其独特的带状分子结构使其摩擦系数低至 0.04，且易在配对面形成转移润滑膜，耐化学腐蚀。PTFE 涂层通过黏结剂烧结成膜，广泛应用于食品机械、医疗设备等清洁 / 耐蚀环境的轴承。

03 其他涂层

低温离子渗硫与低温磷化是两类典型的低温表面改性技术。低温离子渗硫原理与离子渗氮相似，在真空环境下，利用高压直流电使含硫气体（如 H₂S）电离，硫离子轰击工件表面，与铁反应生成 10μm 厚的 FeS 为主的硫化物层。FeS 具有优异润滑性，摩擦系数随载荷增大而降低，可使重载轴承耐磨性提升 3 倍，寿命延长 3 倍左右。低温磷化则通过将工件浸渗于 40℃的磷酸十三烷酸酯溶液中 4 小时，在表面形成 0.05-0.25μm 厚的 Fe₂O₃与 Fe₄(P₂O₇)₃复合层，不仅降低摩擦系数，还能提升抗咬合能力。经该工艺处理的 M50 钢轴承，在短期断油工况下无卡死现象，大幅提高极端工况下的可靠性。

04总结

当前，表面改性技术已成为轴承性能升级的核心手段。未来，随着材料科学与工艺技术的发展，一方面将研发更高性能的复合涂层（如 DLC 与金属多层复合涂层），进一步平衡硬度与韧性；另一方面，智能化涂层制备设备将实现工艺参数精准调控，降低生产成本。