專利名稱：導電的潤滑脂及裝填了該導電潤滑脂的滾動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電的潤滑脂，特別是那種導電性幾乎不隨時間的推移而降低的導電潤滑脂。
本發(fā)明又涉及一種具有優(yōu)異導電性并且該導電性幾乎不隨時間的推移而降低的導電潤滑脂，特別是那種適用于各種滾動軸承同時降低內(nèi)座圈與外座圈之間電阻的導電潤滑脂。
本發(fā)明還涉及一種滾動軸承，如滾針軸承，特別是那種利用具有導電性的潤滑脂作為潤滑劑的滾動軸承。
本發(fā)明還進一步涉及一種外座圈與內(nèi)座圈之間處于導電條件下滾動軸承，特別是那種很好地用于辦公機械或信息設備如復印機、激光打印機或其它設備(硒鼓(sensitive drum)(固定件)，熱輥支架)中高溫部分的滾動軸承。
背景技術：
在一般的信息設備中，例如在復印機中，可移動部件使用很多滾動軸承。在旋轉(zhuǎn)過程中，滾道表面與滾動軸承的滾動件之間形成一層油膜，在二者之間提供一種非接觸。在滾動軸承中，由于伴隨旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生靜電，因此可能引起這樣的麻煩，即輻射噪聲對復印機的拷貝圖像造成失真和其它壞的影響。
為了防止這種麻煩，現(xiàn)有技術采取一種措施，即將導電的潤滑脂裝填在滾動軸承中，使內(nèi)外軸承座圈和滾動件導電，并將內(nèi)外軸承座圈之一接地，以除去滾動軸承的靜電。
這一問題將參照附圖中的圖24進行解釋。
圖24的滾珠軸承121包括外座圈122，內(nèi)座圈123，可旋轉(zhuǎn)地排列于外座圈122與內(nèi)座圈123之間的很多滾珠124，固定該很多滾珠124的籠(支架)125，以及接觸型密封件126，126安裝在外座圈122的密封凹槽122b中。將由外座圈122，內(nèi)座圈123，以及密封件126、126合圍(encircling)限定的空間裝填上導電潤滑脂，并在滾珠軸承126內(nèi)用密封件126密封。
兩個座圈122、123的滾道表面122a、123a與滾珠124之間的接觸面被導電潤滑脂127潤滑，同時使外座圈122、內(nèi)座圈123和滾珠124導電。此外，使外座圈122或內(nèi)座圈123通過信息設備，如通過使用滾珠軸承121的復印機接地(未示出)，從而消除因滾珠軸承121的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的靜電。
舉例來說，普通的導電潤滑脂是添加了炭黑增稠劑和導電添加劑(見JP-B-63-24038)的潤滑脂，這種導電潤滑脂在使用期開始時具有優(yōu)異的導電性(本文中所使用的術語“JP-B”是指已經(jīng)審查過的日本專利申請)。
然而，使用炭黑的常規(guī)導電潤滑脂的問題在于，在開始時具有優(yōu)異的導電性，但隨著時間的推移，導電性下降。
簡而言之，盡管裝填了導電潤滑脂的滾動軸承在開始時(內(nèi)外滾道表面和滾動件是導電的)具有優(yōu)異的導電性，但是隨著時間的推移導電性下降，因此滾動軸承的內(nèi)外座圈之間的電阻值變得更大。(下文中稱之為“軸承電阻值”)迄今為止，一直以為這種現(xiàn)象的原因如下。導電潤滑脂在開始時充分地存在于滾動件與滾動軸承座圈的滾道表面之間，并且導電潤滑脂中的炭黑維持著滾道表面與滾動件之間的導電性，但是由于滾道表面與滾動件之間的相對運動，導電潤滑脂被逐出接觸面，另外，炭黑顆粒的鏈結(jié)構也被打破。因而，發(fā)生了導電性下降的問題，并且隨著時間的推移，軸承電阻值變得越來越大。
而且，已經(jīng)認識到，從接觸面排出的導電潤滑脂難于再次進入接觸面，因為這類潤滑脂的工作針入度低，而且導電添加劑是不溶于基礎油的精細顆粒。
同時還認識到，從接觸面排出的導電潤滑脂難于再次進入接觸面，因為導電添加劑是不溶于基礎油的精細顆粒。
JP-A-1-307516公開了一種防止?jié)櫥瑢щ娦噪S時間的推移而降低的方法，即限制工作針入度和軟化導電潤滑脂以避免潤滑脂硬化。(本文中所使用的術語“JP-A”是指未審查但已公開的日本專利申請)。如果單獨用炭黑作為導電的精細粉末，則其作為增稠劑的能力趕不上公知的金屬皂或脲化合物增稠劑，而且所得潤滑脂的油分離度超過2％。
但是，本發(fā)明人進行了認真的研究并認識到，導電性(電阻值)隨時間的推移而產(chǎn)生的變化是由下述因素造成的。
用含炭黑的常規(guī)導電潤滑脂裝填的滾動軸承(內(nèi)徑8mm，外徑22mm，寬度7mm的滾珠軸承)進行滾動試驗(徑向載荷19.6N，轉(zhuǎn)速150rpm(min-1)，旋轉(zhuǎn)時間500小時，試驗溫度25℃)，旋轉(zhuǎn)試驗之后，用掃描型電子顯微鏡(SEM)和能量擴散分光儀(EDS)對該滾動軸承的滾道表面進行研究。作為實例，圖13給出了內(nèi)座圈滾道的SEM圖像，而圖14給出了EDS測量的曲線圖。
由圖13的SEM圖像可以看出，在開始時內(nèi)座圈滾道面中的基礎面消失并出現(xiàn)磨損，從中認出滾道面上的磨損。在圖14的EDS測量曲線圖中看到氧峰，從中認出滾道面上的氧化膜。
從它們當中可以認識到，導電性隨時間的推移而產(chǎn)生變化的原因在于滾道面上形成的氧化膜，這是因為導電潤滑脂的潤滑能力不足，而不是因為導電潤滑脂的性能惡化。
也就是說，由于滾動件表面與滾道表面之間的金屬接觸，在滾道表面出現(xiàn)細小的損傷。在受損傷的部分，暴露出新表面，而且由于該新表面具有高活性，所以它立即被空氣中的氧氣氧化，形成氧化膜。這種氧化膜破壞了導電性，導致電阻值隨著時間的推移而升高。
從EDS測量曲線圖的峰可以看出，由于軸承旋轉(zhuǎn)的影響，炭黑中所包含的少量組份在滾道表面形成了膜。與氧化膜類似，該少量組份的膜也降低了導電性，因此，電阻值隨著時間的推移而升高。
這種現(xiàn)象對于相對作用的部件之間所使用的導電潤滑脂而言也是常見的問題。
作為防止這種現(xiàn)象的方法，可以考慮使用高粘度的基礎油，以確保形成油膜并防止金屬接觸，但是，油膜的變厚會不合乎需要地導致導電潤滑脂的導電能力的降低。
本發(fā)明將要解決的就是上面提到的常規(guī)導電潤滑脂的問題，因此，本發(fā)明的目的是提供一種導電性優(yōu)異并且不隨時間的推移而降低導電性的導電潤滑脂。
辦公機械如復印機、激光打印機或其它設備的熱輥支架或固定件經(jīng)常達到約200℃的高溫。因此，這種部件的滾動軸承所使用的導電潤滑脂，難于在長期的使用期限內(nèi)保證足夠的導電性，因為使用普通潤滑劑作為基礎油的導電潤滑脂沒有足夠的耐熱性。
通常，作為用作導電潤滑脂基礎油的潤滑劑，可以采用如礦物油、聚α烯烴油、醚油或酯油，但是應用上這些基礎油的溫度限制至多為160℃。
因此，用于上面提到的那種高溫部件上的滾動軸承，仍使用導電刷去除靜電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將要解決的是現(xiàn)有技術中包括的問題，而且本發(fā)明的一個目的是提供一種從室溫至高溫下均具有優(yōu)異導電性能的滾動軸承。
(1)一種導電潤滑脂，該導電潤滑脂包括基礎油，增稠劑，導電的固體粉末和至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑，其中該導電固體粉末的添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％，而該至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑的總添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％。
(2)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末為至少一種顆粒，該顆粒的主要成分為纖維碳、金屬顆粒、金屬化合物顆粒和碳納米管。
(3)如項(2)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的其主要成分為纖維碳的顆粒為炭黑或乙炔黑。
(4)如項(3)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的增稠劑為金屬皂或脲化合物，每種的添加量為潤滑脂總重量的5～20％，而且增稠劑與導電的固體粉末的總量為潤滑脂總重量的5.1～20.1％。
(5)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的磨損抑制劑至少為正磷酸酯和亞磷酸酯中的一種。
(6)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的極壓劑至少為DTP(二硫代磷酸鹽)金屬化合物或DTC(二硫代氨基甲酸鹽)金屬化合物中的一種。
(7)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的油質(zhì)劑至少為琥珀酸酯、羧酸酐和鏈烯基琥珀酸酐中的一種。
(8)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括平均直徑為0.05～2μm的無機化合物精細顆粒，該顆粒的量為潤滑脂總重量的0.05～7％。
(9)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的基礎油為礦物油、合成的烴油、酯油、氟油、醚油和聚乙二醇油中單獨的一種或至少兩種的混合物，其動力學粘度在40℃時為5mm2/s至120mm2/s。
(10)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的基礎油的添加量為潤滑脂總重量的75～90％。
(11)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中該導電潤滑脂在100℃24小時之后的油分離度為0.5～2重量％。
(12)如項(11)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末的添加量為增稠劑與該導電固體粉末的總重量的0.2～0.9％。
(13)如項(1)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的增稠劑包括硅氧烷化合物和氟化合物中的至少一種作為主要成分，而且該潤滑脂包含占潤滑脂總重量0.2～10％量的炭黑，作為導電的固體粉末。
(14)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的氟化合物為聚四氟乙烯或三氟乙烯。
(15)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的硅氧烷化合物為細粉末二氧化硅、合成云母、云母或蒙脫石。
(16)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括選自亞硝酸鹽、苯并三唑、MgO、磺酸鈣、氟代磷腈(fluorophosphazen)衍生物和MgS2中的至少任意一種。
(17)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，其中所述炭黑的比表面積為250m2/g或更大。
(18)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，其中所述炭黑的DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)油吸附值為180ml/100g或更多。
(19)如項(13)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的基礎油為直鏈或支鏈的全氟代烷基聚醚、其端基引入了羧基或異氰酸基的全氟代烷基聚醚、酯改性或醇改性的全氟代烷基聚醚，或者為氟油、硅氧烷油和氟代硅氧烷油中單獨的一種或至少兩種的混合物，并且其動力學粘度在40℃時為15mm2/s至500mm2/s。
(20)如項(2)中所描述的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末為直徑1～24nm、長度0.5～30μm的碳納米管。
(21)如項(20)中所描述的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括作為導電添加劑的炭黑或乙炔黑為主要成分的碳顆粒，金、銀、銅、錫、鋅或鋁的金屬顆粒，或者氧化銀、硫化鈮或硝酸銀的金屬化合物顆粒。
(22)一種滾動裝置，該裝置包括一個外部元件、一個內(nèi)部元件和很多可旋轉(zhuǎn)地排列于所述外部元件與內(nèi)部元件之間的滾動體，該裝置還在內(nèi)外元件與滾動體之間裝填了導電潤滑脂，所述的導電潤滑脂包括基礎油、增稠劑、導電的固體粉末、至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑，其中該導電固體粉末的添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％，而該至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑的總添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％。
(23)如項(22)中所述的滾動裝置，該滾動裝置還包括介于外部元件和內(nèi)部元件之間的接觸型密封件，所述的密封件是導電的。
(24)如項(22)中所述的滾動裝置，其中該滾動裝置為滾動軸承，該外部元件為外座圈，且該內(nèi)部元件為內(nèi)座圈。
(25)如項(22)中所述的滾動裝置，其中該滾動裝置為直線導向器，該外部元件為滑動器，且該內(nèi)部元件為導軌。
(26)如項(22)中所述的滾動裝置，其中該滾動裝置為滾珠絲杠，該外部元件為球狀螺母，且該內(nèi)部元件為螺旋軸。


圖1是幾種添加劑化學式的圖；圖2是使用了本發(fā)明的導電潤滑脂的滾珠軸承結(jié)構的橫斷面圖；圖3是測量導電潤滑脂阻值裝置的示意圖；圖4是滾珠軸承的旋轉(zhuǎn)時間與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖5是軸承電阻最大值與潤滑脂中添加劑種類之間關系的圖表；圖6是亞磷酸酯的添加量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖7是鏈烯基琥珀酸酐的添加量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖8是添加劑(亞磷酸酯與鏈烯基琥珀酸酐的混合物)的添加量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖9是精細無機化合物顆粒的添加量與旋轉(zhuǎn)500小時后的電阻之間關系的圖表，所述精細的無機化合物顆粒為平均直徑0.1μm的氧化鎂(MgO)；圖10是精細無機化合物顆粒的平均直徑與500小時后的電阻之間關系的曲線圖，對所述精細無機化合物顆粒的平均直徑進行各種改變(添加量潤滑脂重量的1％，恒定不變)；圖11是導電固體粉末的加入量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖12是基礎油的動力學粘度與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖13是施用了常規(guī)導電潤滑脂的軸承進行了500小時旋轉(zhuǎn)試驗之后的內(nèi)滾道表面的SEM圖像；圖14施用了常規(guī)導電潤滑脂的軸承進行了500小時旋轉(zhuǎn)試驗之后的內(nèi)滾道表面的EDS測量圖；圖15A和圖15B是碳納米管的概念圖；圖16是滾珠軸承的轉(zhuǎn)速與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖17是滾珠軸承的旋轉(zhuǎn)時間與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖18是軸承電阻的最大值與潤滑脂中添加劑的種類之間關系的圖表；圖19是添加劑的量與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖20是碳納米管的添加量與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖21是基礎油的動力學粘度與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖22是碳納米管的直徑與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖23是碳納米管的長度與軸承電阻的最大值之間關系的曲線圖；圖24是施用了常規(guī)導電潤滑脂的滾珠軸承的橫斷面圖；圖25是本發(fā)明滾動軸承實施例之一的橫斷面圖；圖26是通過圖3所示的裝置測量滾動軸承內(nèi)外座圈之間電阻值的結(jié)果圖；圖27是利用圖3所示的裝置研究導電潤滑脂的油分離度與其導電率之間關系的結(jié)果圖；圖28是利用圖3所示的裝置研究導電潤滑脂的基礎油的動力學粘度與其導電率之間關系的結(jié)果圖；圖29是利用圖3所示的裝置研究精細導電粉末加到導電潤滑脂中的量與導電率之間關系的結(jié)果圖；圖30是作為本發(fā)明的滾動軸承實施例之一的滾珠軸承的橫斷面圖；圖31是軸承旋轉(zhuǎn)時間與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖32是軸承電阻最大值與潤滑脂中添加劑的種類之間關系的圖表；圖33是所添加的氟代磷腈衍生物的量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖34是炭黑的添加量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖35是炭黑的比表面積與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；圖36是炭黑的DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)油吸附量與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖；和圖37是基礎油的動力學粘度與軸承電阻最大值之間關系的曲線圖。
在附圖中，標號21是指滾珠軸承；22是指外座圈；22a是指外座圈的滾道表面；23是指內(nèi)座圈；23a是指內(nèi)座圈的滾道表面；24表示滾珠；27表示導電潤滑脂；12表示內(nèi)座圈；13表示外座圈；14表示滾動體；15表示支架；17、18表示密封板；31表示滾珠軸承；32表示外座圈；33表示內(nèi)座圈；34表示滾珠；以及37表示導電潤滑脂。
發(fā)明詳述其組成如項(1)中所提出的導電潤滑脂具有優(yōu)異的潤滑性，并且能夠防止互相作用的部件之間的金屬接觸，如滾動軸承的滾道表面與滾動體之間的金屬接觸，而且氧化膜也難于出現(xiàn)在滾道表面上，因而很少發(fā)生導電性隨著時間的推移而降低。
為在較長的使用期中抑制導電性隨著時間的推移而降低，優(yōu)選導電潤滑脂包含總量為導電潤滑脂重量0.5～7％的至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑。
本發(fā)明的導電潤滑脂中所包含的每種組分都要提到。
作為加到本發(fā)明的導電潤滑脂中的導電固體粉末，應當使用具有導電性的粉末，而且可以將炭黑當作實例。炭黑作為增稠劑加到常規(guī)的導電潤滑脂中并一起給出導電性，而本發(fā)明的導電潤滑脂限制導電固體粉末如炭黑的加入量，同時使固有的增稠劑如鋰皂、鋁皂、鈣皂、鋇皂、鋰復合皂、鋇復合皂和脲化合物共存于導電的固體粉末中，以便能夠隨著時間的推移而有利地使導電固體粉末保持分散?？梢允褂脻櫥谐Ｓ玫脑龀韯┒鴽]有任何困難。
可以用纖維碳如乙炔黑為主要成分的顆粒，金、銀、銅、錫、鋅或鋁的金屬顆粒，氧化銀、硫化鈮和硝酸銀的金屬化合物顆粒，以及碳納米管代替炭黑。
在本發(fā)明的導電潤滑脂中，導電固體粉末的量宜為潤滑脂總重量的0.1～10％。如果小于0.1重量％，則導電潤滑脂的導電性不充分。如果大于10重量％，則潤滑脂的性能可能降低，使針入度變小致使導電潤滑脂硬化，而且填入軸承時，軸承的扭矩大。為了導電潤滑脂的導電性充分，導電固體粉末優(yōu)選為1重量％或更多，因此，更優(yōu)選為潤滑脂總重量的1～10％。
在其組成如項(2)和(20)所提出的導電潤滑脂中，由于碳納米管具有賦予導電性的特性，因此包含碳納米管的導電潤滑脂具有優(yōu)異的導電性。另外，碳納米管還具有賦予潤滑性的特性，所以導電潤滑脂在潤滑性方面也是優(yōu)異的。由于因上述原因而具有優(yōu)異的潤滑性，因此能夠避免互相間相對運動的相互部件之間的金屬接觸，如滾道表面與滾動軸承的滾動體之間的金屬接觸，致使氧化膜或其它組分的膜難于形成在滾道表面上，因此，導電性隨著時間的推移很少發(fā)生降低。
現(xiàn)在將解釋碳納米管。碳納米管是具有圖15A所示結(jié)構的化合物，而且主要是6元碳環(huán)的網(wǎng)狀結(jié)構(見圖15B)圍繞成的管狀的碳多面體(終端是封閉的)。在不同直徑管的連接部或封閉的終端部，5元或7元碳環(huán)也是常見的。那些具有球形結(jié)構的碳納米管，如C60或C70，稱作富勒烯(fullerene)。
碳納米管是碳與碳如石墨那樣通過sp2雜化軌道結(jié)合起來的，并且是不同于金剛石結(jié)構的細長形，所以它是可滑動的和牢固的。使用具有這種特性的碳納米管作為導電添加劑，能夠賦予潤滑脂以所需的導電性和潤滑性。
優(yōu)選本發(fā)明的導電潤滑脂中碳納米管的量為導電潤滑脂總重量的0.1～10％。如果小于0.1重量％，則導電潤滑脂的導電性不充分，也缺乏潤滑性，并且容易造成導電性隨著時間的推移而降低。如果大于10重量％，潤滑脂的性能可能降低(差的潤滑性，如基礎油與碳納米管的分離)，使針入度變小導致導電潤滑脂硬化，而且填入軸承時，軸承的扭矩大。為了賦予導電潤滑脂足夠的導電性，碳納米管優(yōu)選為0.5重量％或更多，因此，更優(yōu)選為潤滑脂總重量的0.5～10％。
在不損害本發(fā)明目的的范圍中，其它普通的導電添加劑可以混入碳納米管中。舉例來說，可得到的導電添加劑可以是炭黑或乙炔黑為主要成分的碳顆粒，金、銀、銅、錫、鋅或鋁的金屬顆粒，氧化銀、硫化鈮或硝酸銀的金屬化合物顆粒。
對于本發(fā)明的導電潤滑脂來說，如果需要，可以以組合的方式使用增稠劑。組合使用能夠使碳納米管隨著時間的推移而保持所需要的分散。作為潤滑脂中常用的增稠劑，可以使用例如鋰皂、鈣皂、鋁皂、鋇皂、鋇復合皂、鋰復合皂或脲化合物而無任何問題。此外，當使用下述的氟油為基礎油時，可以使用聚四氟乙烯等氟化合物作為增稠劑。
增稠劑的量優(yōu)選為潤滑脂總重量的5～20％。如果增稠劑的量小于5重量％，軸承內(nèi)的潤滑脂容易漏出，如果該量大于20重量％，則扭矩大。
從導電潤滑脂的潤滑性和流動性來看，增稠劑與導電固體粉末的總量優(yōu)選為潤滑脂總重量的5.1～20.1％。
而且，對于本發(fā)明的導電潤滑脂，優(yōu)選加入磨損抑制劑、極壓劑、油質(zhì)劑和抗氧化劑中的至少一種。如果加入有效防止磨損的添加劑，則能夠避免相互間發(fā)生相對運動的相互部件之間的金屬接觸，如滾道表面與滾動軸承的滾動體之間的金屬接觸，從而避免了因長期使用而導致的導電性隨時間的推移而降低。
基礎油與增稠劑的混合比對于適用的針入度和滾動軸承的使用溫度是充分的，沒有特殊的限制，但是通常選擇JIS K2220-1999所定義的1號至3號針入度范圍。
上述的滾動軸承在180℃或更高的溫度下也具有長期的穩(wěn)定性。
這些添加劑的官能團對制備滾道表面的金屬具有吸附作用，所以上述添加劑吸附在滾道表面的金屬上。因為這一事實，潤滑性提高了，也防止了因滾道表面等中的金屬接觸而導致的細小損傷，從而具有保持導電性的作用。
作為加到具有上述項(1)所述組成的導電潤滑脂中的磨損抑制劑，將列舉有機磷基化合物。例如，通式(RO)3PO所代表的正磷酸酯(TCP、TOP)，亞磷酸酯如通式(RO)2P(O)H所代表的亞磷酸二乙酯或通式(RO)3P所代表的亞磷酸三乙酯等。上述的“R”代表烷基、芳基和烷基芳基。
作為極壓劑，有DTP金屬化合物如Zn-DTP(二硫代磷酸鋅)或Mo-DTP(二硫代磷酸鉬)，DTC金屬化合物如Ni-DTC或Mo-DTC，或者含硫、磷或氯的有機金屬化合物。
此外，作為油質(zhì)劑，可以采用以胺為基礎的化合物，有機脂肪酸化合物如油酸或琥珀酸酯，羧酸酐如鏈烯基琥珀酸酐等。
至于作為任選化合物的抗氧化劑，可以使用常規(guī)潤滑脂中所使用的那些抗氧化劑，而不會有任何問題。其實例是胺類化合物，如脂肪胺或酚基基團的芳胺，特別是二辛基二苯胺。
在它們當中，圖1示出了亞磷酸酯，TCP，TOP以及DTP金屬化合物和DTC金屬化合物的化學式。這些化學式中R以外的官能團(圖1中虛線圈出的官能團)對制備滾道表面的金屬具有吸附作用，所以上述化合物吸附在制備滾道表面的金屬上。因為這一事實，潤滑性提高了，也防止了因滾道表面等中的金屬接觸而導致的細小損傷，從而具有保持導電性的作用。
圖1中除了虛線圈出的并且具有上述作用的官能團以外的官能團，是作為油質(zhì)劑的，例如，油酸、琥珀酸酯或其衍生物或者羧酸酐如鏈烯基琥珀酸酐等有機脂肪酸化合物中所包含的官能團，即羧基或酸酐基。
在本發(fā)明的導電潤滑脂中，需要加入上述的添加劑，簡而言之即磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑中的至少一種，加入量為潤滑脂總重量的0.1～10％。如果小于0.1重量％，則防止導電性隨時間的推移而降低不充分，如果加入量大于10重量％，則可能產(chǎn)生不良影響如導電性降低或腐蝕(金屬部件如滾道表面的腐蝕)。為了在較長的使用期間抑制導電性隨時間的推移而降低，優(yōu)選該加入量為潤滑脂總重量的0.5～7％。
為了在較長的使用期間抑制導電性隨時間的推移而降低，優(yōu)選磨損抑制劑與油質(zhì)劑組合使用。例如，如果使用亞磷酸酯作為磨損抑制劑并使用羧酸酐作為油質(zhì)劑，則避免導電性隨時間的推移而降低的效果特別好。
此外，通過向組成如上述項(1)的潤滑脂中加入精細的無機化合物顆粒，即使是氧化膜出現(xiàn)在軸承的滾道表面或滾動體的表面，或者是由于潤滑脂的分解而產(chǎn)生的有機物吸附并固化在其上面，由于滾道表面或滾動體表面在微觀程度上被細小的無機化合物顆粒所研磨，所以新表面總是暴露的，而且長期保持低的電阻值。
所述無機化合物的種類沒有特殊的限制，只要它們能夠在微觀程度上研磨出現(xiàn)在金屬表面的氧化膜或粘附于其上的有機物。
具體實例有金屬氧化物如SiO2、Al2O3、MgO、PZT或TiO2，粘土礦物如蒙脫石、云母，金屬氮化物如Si3N4或ZrN，以及金屬碳化物如SiC或TiC。
精細無機化合物顆粒的直徑，應以不妨礙作為滾動軸承的潤滑脂組成的大小為宜，通常如果超過2μm，它們就成為外來物了，所以它們應當為2μm或更小。
如果加入量太少，則難于抑制氧化膜的形成，而如果太多，則會導致磨損增加，因此優(yōu)選為潤滑脂總重量的0.05～7％。
作為本發(fā)明的導電潤滑脂所使用的基礎油，有礦物油，合成烴油如聚α烯烴油(PAO)、酯油、硅油、氟油、醚油或聚乙二醇，而且它們可以是單獨的或者兩種或多種的混合物。
由于基礎油的粘度太大會對導電性產(chǎn)生不良影響，所以其在40℃時的動力學粘度優(yōu)選為120mm2/sec或更小，更優(yōu)選為100mm2/sec或更小。如果超過120mm2/sec，油膜較厚，增加電阻值。如果其動力學粘度小于5mm2/sec，則因為蒸發(fā)損失或潤滑性問題而不適用。如果基礎油的粘度太低，則難以形成足以避免如軸承旋轉(zhuǎn)期間的滾道表面與滾動體之間金屬接觸的潤滑油膜。為了使上述效果更好，特別希望基礎油在40℃時的動力學粘度為15～60mm2/sec。
在導電潤滑脂中，基礎油的量為導電潤滑脂的總量減去導電固體粉末，磨損抑制劑，極壓劑，油質(zhì)劑，增稠劑，抗氧化劑等剩余的部分，優(yōu)選基礎油占潤滑脂總重量的75～90％。
為了將導電潤滑脂裝填到軸承中，可以組合使用導電橡膠等制成的導電密封板，而且如果賦予密封板以導電性，則能夠抑制導電性隨時間的推移而降低。
在本發(fā)明的導電潤滑脂中，基礎油與增稠劑的混合比對于適用的針入度和滾動軸承的使用溫度是充分的，沒有特殊的限制，但是通常選擇JISK2220-1999所定義的1號至3號針入度范圍。
如果具有項(11)所述的組成，檢出的浪費油膜最小，且導電潤滑脂的導電性可以長期保持穩(wěn)定，使得可以長期完全去除靜電的影響，從而提高可靠性。在本發(fā)明中，如果油分離度超過2％，則在內(nèi)座圈旋轉(zhuǎn)期間很多基礎油分離，而且基礎油富集在滾道表面或內(nèi)外座圈的凹槽。結(jié)果，油成分中局部存在的炭黑加速了鏈結(jié)構的破壞并且加速了導電性的降低。另一方面，如果油分離度在100℃和24小時之后小于0.5％，則不良潤滑極度地縮短軸承的使用壽命。因此，導電潤滑脂的油分離度優(yōu)選為小于等于2％且大于等于0.5％。
通過抑制導電潤滑脂在100℃和24小時之后的較低油分離度，可以抑制潤滑脂漏出或油耗散，以便不良影響不損害所使用的樹脂材料，該樹脂材料緊鄰信息設備如辦公機械的軸承。此外，作為常規(guī)的導電潤滑脂，可以只使用炭黑作為增稠劑，但是如果使鋰皂或脲化合物作為內(nèi)在的增稠劑(使用氟油或聚四氟乙烯時)與炭黑共存，則炭黑可以隨著時間的推移保持很好的分散狀態(tài)，而且油分離度也能得到控制。
對于具有如上述項(11)中所述組成的導電潤滑脂的基礎油的粘度，沒有特殊的限制，但是如果基礎油的動力學粘度超過100mm2/s，則油膜較厚，而且內(nèi)外座圈之間的電阻不能保持適當?shù)闹?。該動力學粘度變得小于5mm2/s，則因為蒸發(fā)損失或潤滑性問題而不適用，因此期望基礎油的動力學粘度為5～200mm2/s，優(yōu)選15～100mm2/s。
至于導電精細顆粒的量，如果導電精細顆粒與增稠劑的總量為1，則合乎需要的比例為0.2至0.9。
如果組成如上述項(13)所述，則滾動軸承在180℃或更高的溫度下具有優(yōu)異的導電性，而且內(nèi)外座圈之間保持良好的導電狀態(tài)。
作為基礎油，所列舉的有全氟代烷基聚醚(直鏈的或支鏈的)；其端基引入了羧基或異氰酸基的全氟代烷基聚醚；酯改性的或醇改性的全氟代烷基聚醚；氟油如氟代磷腈油；硅油如甲基苯基硅、二甲基硅和氟代硅油。這些物質(zhì)可以單獨使用，也可以以兩種或多種的混合物使用。
對基礎油的粘度沒有特殊的限制，但是基礎油在40℃的動力學粘度為500mm2/s或更低是適宜的。如果大于500mm2/s，則滾道表面與軸承滾動件之間的油膜變得較厚，即使在高溫下也是如此，而且不能保持適當?shù)膶щ娦浴５侨绻搫恿W粘度小于15mm2/s，則潤滑性不足。
作為增稠劑的氟化合物是氟樹脂，如聚四氟乙烯或三氟乙烯。硅化合物是精細的粉末二氧化硅或合成的云母(氟四硅云母)，即具有固體潤滑性能的層狀化合物(粘土礦物)，如云母、蒙脫石。
不是只有氟化合物或硅化合物用作增稠劑，但是如果限制數(shù)量并使炭黑與增稠劑共存，則炭黑會隨著時間的推移而保持良好的分散狀態(tài)。
只要不妨礙本發(fā)明的目的，已知的增稠劑可與上述增稠劑組合使用。例如，已知的增稠劑有鋰皂、二氧化硅、鈣皂、鋁皂、鋰復合皂、鋁復合皂、鈣復合皂、聚脲、膨潤土。
作為導電添加劑的炭黑的加入量宜為導電潤滑脂總重量的0.2～10％。小于0.2重量％，則不能獲得足夠的導電性，而大于10重量％，則導電潤滑脂的工作針入度變得太大(導電潤滑脂變得太硬)。炭黑的種類不限，從分散的角度來看，優(yōu)選在油吸附中富集的炭黑。優(yōu)選使用具有大比表面積(最好為250m2/g或更大)和親脂性的炭黑。
可得到的磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑因為耐熱性和與增稠劑(氟化合物、硅化合物)的兼容性而受到限制，但是例如使用上述的氟油作為基礎油，則下列物質(zhì)是可以使用的。作為油質(zhì)劑，有以胺為基礎的化合物，脂肪酸化合物如油酸、琥珀酸酯等。
除了這些添加劑之外，還有固體潤滑劑如亞硝酸鹽、苯并三唑MgO、磺酸鈣、氟代磷腈衍生物，層狀化合物如云母或MoS2。由于它們與氟油的相容性和溶解性差，所以用潤滑脂總重量的10％或更高的量為其用量不是十分充分的。
如果在本發(fā)明的滾動軸承的內(nèi)外座圈之間安裝接觸型密封件，則導電性會得到更好的提高，其中所述密封件是由包含炭黑等的導電橡膠構成的。
將參照附圖對本發(fā)明的導電潤滑脂實施方案進行詳細的解釋。
圖2是具有本發(fā)明的導電潤滑脂的滾珠軸承21的結(jié)構的橫斷面圖。滾珠軸承21包括外座圈22，內(nèi)座圈23，多個可旋轉(zhuǎn)地排列于外座圈22與內(nèi)座圈23之間的滾珠24，固定多個滾珠24的籠(支架)25，以及接觸型密封件26，26安裝在外座圈22的密封凹槽22b中。用導電潤滑脂27裝填由外座圈22，內(nèi)座圈23和密封件26、26四周所限定的空間，而且該潤滑脂被密封件26密封在滾珠軸承21中。
座圈22、23的滾道表面22a、23a與滾珠24之間的接觸面被導電潤滑脂27所潤滑，同時外座圈22、內(nèi)座圈23和滾動體24是導電的。此外，外座圈22或內(nèi)座圈23是接地的(未示出)，以便消除由滾珠軸承21的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的靜電。
作為導電潤滑脂27，使用聚α烯烴油(動力學粘度在40℃時為30.0mm2/sec)作為基礎油，可以向其中分別加入占潤滑脂總重量7％的鋰皂作為增稠劑，占潤滑脂總重量5.0％的炭黑作為導電添加劑，以及占潤滑脂總重量5.0％的亞磷酸酯作為磨損抑制劑(剩余的為基礎油)。
導電潤滑脂27具有優(yōu)異的潤滑性和導電性，致使?jié)L珠軸承21的滾道表面22a、23a與滾珠24之間很少發(fā)生金屬接觸，而且滾道表面22a、23a上也不出現(xiàn)氧化膜，因此，難于發(fā)生導電性隨著時間的推移而降低。
作為導電潤滑脂27，使用酯油(動力學粘度在40℃時為26mm2/sec)作為基礎油，向其中分別加入作為增稠劑的鋰皂，作為導電添加劑的碳納米管(潤滑脂總重量的5.0％)，以及琥珀酸酐(潤滑脂總重量的2.5％)，使工作針入度為249。
導電潤滑脂27包含碳納米管并且具有優(yōu)異的潤滑性和導電性，致使?jié)L珠軸承21的滾道表面22a、23a與滾珠24之間很少發(fā)生金屬接觸，而且滾道表面22a、23a上也不出現(xiàn)氧化膜，因此，難于發(fā)生導電性隨著時間的推移而降低。
為了提供導電性，密封件26是由導電橡膠構成的，而且它能夠更加抑制導電性隨時間的推移而降低。
于是，這種導電潤滑脂27作為一種有顯著用途的措施，可以防止復印機、激光打印機等辦公機械中所使用的滾動軸承的靜電。
本實施方案即為本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不限于此實施例。
例如，本實施方案是將導電潤滑脂應用于滾珠軸承的實例，但是本發(fā)明的導電潤滑脂并不限于具體的用途，而是可應用于需要導電潤滑脂的電接觸點的其它用途。
如上所述，導電性降低的產(chǎn)生在于多個部件的相對運動使這些部件的滾道表面產(chǎn)生了氧化膜，而且在相對運動過程中，部件之間形成油膜的程度與導電性的降低有密切的關系。
因此，本發(fā)明的導電潤滑脂特別適用于具有進行相對運動部件的滾動裝置，如滾動軸承、滾珠絲杠、直線導向器或直線滾珠軸承。
圖25是有關本發(fā)明另一實施方案的滾動軸承的結(jié)構的橫斷面圖。同樣，滾動軸承11具有內(nèi)座圈12，安裝需要支撐的軸(如移動鼓的鼓軸)的外部，以及外座圈13，安裝在內(nèi)座圈12的外圍。內(nèi)座圈和外座圈都是由軸承鋼金屬材料制成的，而且其中之一是接地的。
滾動軸承11具有多個可旋轉(zhuǎn)地排列于內(nèi)座圈12與外座圈13之間的滾珠(滾動體)14，以及固定滾動件14的籠15。在內(nèi)座圈12的外圓周的中部和外座圈13的內(nèi)圓周的中部，滾動體的滾動凹槽16形成于整個圓周上，以限制滾動體14的滾道表面。另外，滾動軸承11具有環(huán)形的密封板17、18，用來密封內(nèi)外座圈12、13的空間。
密封板17、18是由諸如導電橡膠等導電材料制成的，并且與配件17a、18a一起排列在外圓周上，以可拆卸地裝配于固定密封板的凹槽19、20中，所述的凹槽排列在外座圈13的內(nèi)圓周上。
在由密封板19、20截出的封閉空間中，裝填滾動件14、內(nèi)外座圈12和13以及導電潤滑脂27。對于導電潤滑脂27，使用聚α烯烴油(動力學粘度在40℃時為30.0mm2/sec)作為基礎油，可以向其中分別加入作為增稠劑的鋰皂(占潤滑脂總重量的7％)和作為精細導電粉末的炭黑(占潤滑脂總重量的5.0％)，使油分離度如JIS K2200-1999 5.7所規(guī)定的那樣，在100℃24小時之后為2％或更低。
如果指定裝填于滾動軸承11中的導電潤滑脂27的油分離度為2％或更低，則可以將廢油膜控制為最小，而且導電潤滑脂27的導電性保持長期穩(wěn)定。通過控制較低的導電潤滑脂27的油分離度，可以抑制潤滑脂漏出或油耗散，以不對辦公機械等信息設備所使用的滾動軸承的周圍所使用的樹脂材料產(chǎn)生不良影響。
圖30是本發(fā)明另一實施方案的滾珠軸承31的結(jié)構的縱剖面圖。
滾珠軸承31包括外座圈32，內(nèi)座圈33，多個可旋轉(zhuǎn)地排列于外座圈32與內(nèi)座圈33之間的滾珠，固定多個滾珠34的籠(支架)35，以及密封件36、36。
密封件36附著在外座圈32的密封凹槽32b上，其唇部與內(nèi)座圈33的外圓周滑動接觸。
用導電潤滑脂37裝填由外座圈32，內(nèi)座圈33，以及密封件36、36四周所限定的空間，并通過密封件36、36將潤滑脂密封于滾珠軸承31中。
座圈32、33的滾道表面32a、33a與滾珠34之間的接觸面用導電潤滑脂37潤滑，同時外座圈32、內(nèi)座圈33和滾珠34又是導電的。此外，外座圈32或內(nèi)座圈33是接地的(未示出)，以便消除由滾珠軸承31的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的靜電。
在導電潤滑脂37中，全氟代聚醚為基礎油，聚四氟乙烯(PTFE)為增稠劑，炭黑為導電的添加劑(導電潤滑脂總重量的0.2～10％)。所得到的潤滑脂具有導電性?；A油與增稠劑的種類不限于上述的基礎油和增稠劑，而是可以適當改變的。例如，增稠劑可以是硅化合物。
這種導電潤滑脂37具有優(yōu)異的潤滑性和導電性，致使?jié)L珠軸承31的滾道表面32a、33a與其滾珠34之間很少發(fā)生金屬接觸，而且滾道表面32a、33a上也不出現(xiàn)氧化膜，因此，難于發(fā)生導電性隨著時間的推移而降低。而且加入了象PTFE的氟化合物作為增稠劑，所以導電潤滑脂37具有高耐熱性，能夠在高溫下長時間保持優(yōu)異的導電性。
在滾珠軸承31中，座圈32、33之間的導電性處于不起電的良好狀態(tài)，而且長期保持這種狀態(tài)。特別地，導電性甚至可以在高達180℃或更高的溫度下長期保持優(yōu)異。
由于滾珠軸承31難于起電，所以發(fā)生靜電噪聲輻射而對使用滾珠軸承31的機器造成不良影響的可能性很小。因此，該滾珠軸承可用于復印機、激光打印機、信息設備等辦公機械的硬盤驅(qū)動器和其它馬達。
本實施方案是本發(fā)明的一個實施例，但本發(fā)明不受此實施例的限制。
例如，在本實施方案中，作為滾動軸承的示例有深凹槽的滾珠軸承，但是本發(fā)明的滾動軸承可以應用于其它各種滾動軸承中，例如，輻射式滾動軸承如圓柱形的滾柱軸承，錐形的滾柱軸承，角接觸的滾珠軸承，或推力型的滾動軸承如推力滾珠軸承、推力滾柱軸承。
下面將對幾種結(jié)構與上述滾珠軸承21相類似的滾珠軸承進行說明，測量旋轉(zhuǎn)期間內(nèi)座圈和外座圈的阻值，評價轉(zhuǎn)速與導電性之間的關系，并確定導電性隨時間的推移的變化程度。
測量阻值的裝置將參照圖3進行說明。
同樣，標號1代表要測量的滾珠軸承(也稱為滾動軸承)，附著在內(nèi)座圈1a上的軸部件2由馬達3驅(qū)動使軸承1旋轉(zhuǎn)。在連接了內(nèi)座圈1a的軸部件2與外座圈1b之間，通過穩(wěn)壓源4施加預定的恒定電壓，并將電阻測量儀器5與穩(wěn)壓源4并聯(lián)。
電阻測量儀器5將所測量的電壓值(模擬值)輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路6，該A/D轉(zhuǎn)換電路6在預定的取樣周期將來自電阻測量儀器5的電壓值轉(zhuǎn)化成數(shù)字電壓值，并將已轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號輸出給運算處理單元7。在該實施方案中，A/D轉(zhuǎn)換電路6的取樣周期設為50kHz(取樣時間間隔為0.02ms)。
運算處理單元7包括最大電阻計算部7A，閾值處理部7B和波數(shù)計數(shù)部7C。最大電阻計算部7A根據(jù)輸入的數(shù)字信號計算最大的電阻值。閾值處理部7B在輸入數(shù)字信號的預定閾值時處理閾值，以便消除噪聲。波數(shù)計數(shù)部7C，簡而言之，就是通過延時(time-passing)脈沖值相對于來自閾值處理部7B的脈沖計數(shù)的增加和降低的變化，計數(shù)每一固定時間單位的波峰變化數(shù)目即波數(shù)，以便得到每一固定時間單位的波數(shù)的平均值。運算處理單元7將所得到到的最大阻值和每一固定時間單位的波數(shù)的平均值輸出到顯示單元8上。
該實施方案確定的計數(shù)波數(shù)的單位時間為0.328秒。
顯示單元8由顯示器等構成，并顯示出運算處理單元7所得到到的最大阻值和每一固定時間單位的波數(shù)的平均值。
將進一步參考使用上述結(jié)構的儀器評價滾珠軸承1的內(nèi)座圈與外座圈之間阻值的萬法。
在馬達3驅(qū)動軸部件2旋轉(zhuǎn)，即內(nèi)座圈1a以預定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的情況下，將所需的來自穩(wěn)壓源4的恒定電壓施加與軸承1的內(nèi)外座圈1a、1b之間。此時，電流在內(nèi)外座圈1a、1b之間流動，但是電壓上下波動并伴有火花。通過電阻測量儀器5測量該電壓，隨后通過A/D轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)化成數(shù)字值，并且根據(jù)該數(shù)字信號，運算處理單元7得到顯示單元8要顯示的最大阻值和每一固定時間單位的波數(shù)的平均值。
制備8種潤滑脂各不相同的軸承(實施例1和2，參考例1，以及對比例1至5)，并用上述結(jié)構的儀器測量每種軸承每100小時的內(nèi)外座圈1a、1b之間的阻值(最大值)。
8種軸承的每一種均為滾動軸承，具有8mm的內(nèi)徑、22mm的外徑和7mm的寬度。8種潤滑脂的組成如表1和表2所示，而且裝填量為155～165mg。
所使用的碳納米管的直徑為1～3nm，長度為0.5～5μm(至于該直徑和長度見圖15A)。
表1

1)基礎油在40℃的動力學粘度，單位為mm2/sec2)PAO聚α烯烴油3)亞磷酸酯化合物(C24H49O)2P(O)H實施例1和對比例1至3的測量條件如下。
軸部件2的轉(zhuǎn)速150rpm(分-1)加載于軸承1上的徑向載荷(Fr)19.6N旋轉(zhuǎn)時間500小時施用電壓6.2V最大電流100μA大氣溫度25℃大氣濕度50％RH取樣周期50kHz，0.328秒下一步，圖4將其研究內(nèi)容的結(jié)果示于曲線中。在同一圖中，實施例1的結(jié)果以菱形標志(◆)示出，對比例1結(jié)果以正方形標志(■)示出，對比例2結(jié)果以三角形標志(▲)示出，而對比例3結(jié)果以交叉形標志(×)示出。
實施例1和對比例2是裝填了含炭黑的導電潤滑脂的軸承，如所示那樣，這些軸承的初始電阻值低，因為含有炭黑，故而降低了體電阻率(見表1)。但是，對比例2含有炭黑卻不含磨損抑制劑，所以電阻值隨時間的推移而增加。
對比例1和3使用不含炭黑的潤滑脂，自初期就具有高的電阻值。這種軸承引發(fā)輻射噪聲，而且應用于復印機或打印機時，它們可能產(chǎn)生不良影響，如復印或打印的圖像失真。
實施例1的潤滑脂包含占潤滑脂總重量5％的炭黑和占潤滑脂總重量7％的增稠劑，總共占潤滑脂總重量的12％。關于使提供的針入度和潤滑性與所述的潤滑脂相當?shù)暮康母鞣N組合，這種情況可以假設成炭黑和增稠劑分別為1重量％與11重量％，3重量％與9重量％，或者7重量％與2重量％(基礎油的含量多了2重量％)，每種情況下均是以潤滑脂的總重量為基礎的。
下面將參照圖5來說明，在實施例1的軸承中使用了將磨損抑制劑改變成其它添加劑(極壓劑或油質(zhì)劑)的潤滑脂時，所測電阻值(最大值)的結(jié)果。圖5的電阻值是旋轉(zhuǎn)200小時之后的電阻值。每種添加劑的添加量均為潤滑脂總重量的5.0％。
圖5中的標記“A”為沒有添加劑的情況，標記“B至G”為加入了極壓劑的情況，標記“H和I”為加入了磨損抑制劑的情況，標記“J和K”為加入了油質(zhì)劑的情況，標記“L”為加入了磨損抑制劑“H”和油質(zhì)劑“J”的情況。
沒有添加劑的“A”在200小時之后電阻值非常大，而加了添加劑的“B至L”則在抑制電阻值升高方面具有顯著的效果，不管是什么添加劑。
在它們當中，加入亞磷酸基磨損抑制劑(H和I)的情況，在阻止電阻值隨時間的推移而變化方面具有大的效果，而且，混合了亞磷酸基磨損抑制劑和油質(zhì)劑的情況(L)最能控制電阻值隨時間的推移而變化。
總結(jié)圖5的結(jié)果，上述效果的程度按下列的組合順序，即按磨損抑制劑與油質(zhì)劑，磨損抑制劑，油質(zhì)劑與極壓劑的組合順序是優(yōu)良的，特別是磨損抑制劑與油質(zhì)劑的組合以及磨損抑制劑的組合是優(yōu)異的。
在磨損抑制劑(亞磷酸酯)、油質(zhì)劑(鏈烯基琥珀酸酐)以及磨損抑制劑與油質(zhì)劑的組合(亞磷酸酯∶鏈烯基琥珀酸酐為1∶1的混合物)的每種情況中，將參照圖6至圖8，對改變潤滑脂組分的添加量時(其它與實施例1相同)所測得的電阻值進行說明。圖6至圖8的電阻值為旋轉(zhuǎn)200小時或600小時之后的電阻值。200小時之后的電阻值用菱形標記來表示，600小時之后的電阻值用正方形標記來表示。
由圖6可以看出，當磨損抑制劑(亞磷酸酯)的用量為潤滑脂總重量的0.1％或更高時，其在控制200和600小時之后的電阻值方面是有效的，而且當加入量為潤滑脂總重量的0.5％或更高時，電阻值的升高得到了充分的抑制。順便提及，亞磷酸化合物的上限因為腐蝕問題(由于是酸性的，所以亞磷酸化合物對金屬具有腐蝕性)而為潤滑脂總重量的10％或更低。
下面將關注油質(zhì)劑(鏈烯基琥珀酸酐)的情況。從圖7的曲線可以看出，當鏈烯基琥珀酸酐的用量為潤滑脂總重量的0.1％或更高時，其在控制200和600小時之后的電阻值方面是有效的，而且當加入量為潤滑脂總重量的0.5％或更高時，電阻值的升高得到了充分的抑制。特別是對于600小時之后的電阻值，它比亞磷酸酯更有效。
下面將關注磨損抑制劑與油質(zhì)劑組合(亞磷酸酯∶鏈烯基琥珀酸酐為1∶1的混合物)的情況。從圖8的曲線可以看出，由于兩種添加劑的相互作用，這種情況在阻止電阻值增加方面比單獨的一種添加劑更有效?？梢钥闯?，鏈烯基琥珀酸酐的貢獻大。
下面將參照圖9和圖10，對使用與實施例1相同的潤滑脂只是改變了精細無機化合物顆粒的添加量和平均直徑時所測得的電阻值(最大值)進行說明。
圖9是精細無機化合物顆粒的添加量與旋轉(zhuǎn)500小時之后的電阻值之間相互關系的圖表，使用平均直徑0.1μm的氧化鎂(MgO)作為精細的無機化合物顆粒。在圖9中，縱軸沒有示出測量電阻值的值，但是進行了性能判定并在圖的上部繪出了較好的判定。◎相當于最大電阻值小于40kΩ，○相當于40kΩ至小于50kΩ，△相當于電阻值為50kΩ至小于200kΩ。
在圖9中，如果精細無機化合物顆粒的加入量為潤滑脂總重量的0.05～7％，則能夠阻止電阻值隨著軸承旋轉(zhuǎn)時間的增加而增加。另外，當加入量為潤滑脂總重量的0.5～3％時，電阻值小于40kΩ，能夠控制電阻值伴隨軸承旋轉(zhuǎn)時間的增加而增加得更小。
圖10是精細無機化合物顆粒的平均直徑與旋轉(zhuǎn)500小時之后的電阻之間相互關系的曲線圖，其中所制備的潤滑脂包含各種平均直徑的精細無機化合物顆粒(添加量潤滑脂總重量的1％，恒定不變)。在圖10中，平均直徑小的化合物為氧化鎂(MgO)，平均直徑大的化合物為氧化鋁(Al2O3)，平均直徑中等的是氧化鎂與氧化鋁的混合物。圖的縱軸示出了電阻的測量值，◎相當于電阻值小于40kΩ，○相當于電阻值為40kΩ至小于50kΩ，△相當于電阻值為50kΩ至小于200kΩ，×相當于電阻值不小于200kΩ。
在圖10中，如果精細無機化合物顆粒的平均直徑為0.05～2μm，就能夠阻止電阻值隨著軸承旋轉(zhuǎn)時間的增加而增加。
下面將參照圖11來說明，在實施例1的軸承中使用炭黑添加量改變了的潤滑脂時所測量的電阻值。圖11中的電阻值為初期時的電阻值。
由于炭黑即使為潤滑脂總重量0.1％的小量時也能夠有效地給出導電性，所以可以通過限制炭黑的加入量和加入大量的增稠劑，以使炭黑隨著時間的推移仍保持所需的分散狀態(tài)。可以看出，當加入量為潤滑脂總重量的1％或更高時，就可以使電阻值充分地降低。
但是，如果加入的炭黑太多，作為導電性起源的炭黑的網(wǎng)狀結(jié)構就會被打破，而導電性能在早期就容易改變。網(wǎng)狀結(jié)構的打破將導致潤滑脂泄漏或油分離問題。為了提供適當?shù)墓ぷ麽樔攵?，炭黑的加入量?yōu)選為潤滑脂總重量的10％或更低。
也就是說，如果炭黑的加入量大，則工作針入度小，使?jié)櫥不?。在?中，潤滑脂的工作針入度為250左右，如果加入潤滑脂總重量15％的炭黑，則工作針入度為200或更低，因此，考慮到界限，優(yōu)選炭黑的加入量為潤滑脂總重量的10％或更低。
下面將參照圖12來說明，在實施例1的軸承中使用基礎油粘度改變了的潤滑脂時所測量的電阻值。圖12中的電阻值為旋轉(zhuǎn)200小時之后的電阻值。
從圖12可以看出，基礎油在40℃時的動力學粘度越高，則電阻值越大。如上所述，如果基礎油的動力學粘度太高，則油膜變厚，使電阻值升高，優(yōu)選的動力學粘度為120mm2/sec或更低，更優(yōu)選為60mm2/sec或更低，因為電阻值變得非常小。
為了形成潤滑膜，防止?jié)L道表面與滾動體在軸承旋轉(zhuǎn)期間的金屬接觸，基礎油的動力學粘度應該高至某種程度，并優(yōu)選5mm2/sec或更高，更優(yōu)選15mm2/sec或更高。換言之，更優(yōu)選基礎油在40℃時的動力學粘度為15～60mm2/sec。
表2

1)基礎油在40℃時的動力學粘度，單位為mm2/sec實施例2、參考例1和對比例4和5的測量條件如下。
轉(zhuǎn)速1000rpm(min-1)(當測量導電性隨時間的推移而變化時)加載于軸承1的軸向載荷(Fa)29.4N施用電壓6.2V最大電流100μA串聯(lián)電阻62kΩ
大氣溫度25℃大氣濕度50％RH取樣時間50kHz，0.328秒。
下面將評價結(jié)果示于曲線圖中，以對其內(nèi)容進行研究。
對轉(zhuǎn)速與導電性之間關系的評價結(jié)果將參照圖16進行說明。在同一圖中，實施例2的結(jié)果以菱形標志(◆)示出，參考例1結(jié)果以正方形標志(■)示出，對比例4結(jié)果以三角形標志(▲)示出，而對比例5結(jié)果以交叉形標志(X)示出。
從該曲線圖中可以看出，在裝填了含碳納米管的潤滑脂的實施例2和參考例1中，抑制了軸承最大電阻值的增大，即使大轉(zhuǎn)速時也是如此。但是，在對比例4和5的軸承中，軸承的最大電阻值隨著轉(zhuǎn)速的變大而增大，其原因是形成油膜或潤滑脂中的炭黑組分被排擠出接觸表面。
下面將參照圖17的曲線圖，對導電性隨時間的推移而變化的程度的評價結(jié)果進行說明。也是在同一圖中，實施例2的結(jié)果以菱形標志(◆)示出，參考例1結(jié)果以正方形標志(■)示出，對比例4結(jié)果以三角形標志(▲)示出，而對比例5結(jié)果以交叉形標志(×)示出。
在裝填了含碳納米管的潤滑脂的實施例2和參考例1中，抑制了電阻值隨著時間的推移而增大。另一方面，在裝填炭黑的對比例5的軸承中，軸承電阻的最大值隨著時間的推移而增大。
在使用不含導電添加劑的潤滑脂的對比例4的軸承中，軸承電阻的最大值自初期就非常大。這種軸承引發(fā)輻射噪聲，而且應用于復印機或打印機時，它們可能產(chǎn)生不良影響，如使復印或打印的圖像變形。
圖18示出了將添加到實施例2軸承潤滑脂中的琥珀酸酐改變成其它種類添加劑(磨損抑制劑，極壓劑，油質(zhì)劑)的結(jié)果，并對電阻值(旋轉(zhuǎn)200小時之后的軸承電阻最大值)進行測量。每一數(shù)值均為相對值，沒有添加劑時的值為1。每種添加劑的添加量均為潤滑脂總重量的2.5％。
從圖18可以看出，在每種添加劑中，軸承電阻的最大值均比沒有添加劑的情況小，并且發(fā)現(xiàn)了每種添加劑的作用。
圖19示出了實施例2的軸承中加到潤滑脂中的琥珀酸酐數(shù)量改變時的結(jié)果，并對電阻值(旋轉(zhuǎn)200小時之后的軸承電阻最大值)進行測量。每一數(shù)值均為相對值，其中琥珀酸酐的數(shù)量為0重量％時的值為1。
基于導電性的角度，從圖19可以看出，適當?shù)奶砑恿繛闈櫥傊亓康?0％或更低。同樣是因為滾道表面等金屬部件的腐蝕問題，優(yōu)選為潤滑脂總重量的10％或更低。
圖20示出了改變潤滑脂中碳納米管的添加量時所測得的電阻值(旋轉(zhuǎn)200小時之后的軸承電阻最大值)結(jié)果。
由于碳納米管即使為潤滑脂總重量0.1％的小量時也能夠給出有效的導電性，所以可以通過限制碳納米管的加入量和加入大量的增稠劑，以使碳納米管隨著時間的推移仍保持所需的分散狀態(tài)。可以看出，當加入量為潤滑脂總重量的0.5％或更高時，就可以使電阻值充分地降低。
但是，如果加入太多的碳納米管，作為導電性起源的碳納米管的網(wǎng)狀結(jié)構就會被打破，而導電性能在早期就容易改變。網(wǎng)狀結(jié)構的打破將導致潤滑脂泄漏或油分離問題。
如果碳納米管的加入量大，則工作針入度小，使?jié)櫥不已b填到軸承中時，軸承的扭矩大。
基于上述內(nèi)容，碳納米管的加入量優(yōu)選為潤滑脂總重量的10％或更低。
圖21示出了實施例2的軸承中改變潤滑脂中基礎油的粘度時所測得的電阻值(旋轉(zhuǎn)200小時之后的軸承電阻最大值)。
從圖21可以看出，基礎油在40℃時的動力學粘度越高，則電阻值越大。如上所述，如果基礎油的動力學粘度太高，則油膜變厚，使電阻值升高，優(yōu)選的動力學粘度為100mm2/sec或更低。
為了形成潤滑膜，防止?jié)L道表面與滾動體在軸承旋轉(zhuǎn)期間的金屬接觸，基礎油的動力學粘度應該高至某種程度，并優(yōu)選5mm2/sec或更高。
圖22和圖23示出了在實施例2的軸承中對碳納米管的種類進行不同改變時所測得的電阻值(旋轉(zhuǎn)200小時之后的軸承電阻最大值)。圖中所示出的每一電阻值均為實施例2的電阻值為1時的相對值。
將參照圖22，對改變碳納米管直徑的情況進行說明。在圖22中，直徑為1～3nm的碳納米管(實施例2)的結(jié)果以菱形標志(◆)示出，直徑為3～24nm的碳納米管的結(jié)果以正方形標志(■)示出，而直徑為7～12nm的碳納米管的結(jié)果以三角形標志(▲)示出。每種碳納米管的長度均為0.5～5μm。
從圖22可以看出，所示出的導電性是優(yōu)異的，而不管碳納米管的直徑如何。
將參照圖23，對改變碳納米管長度的情況進行說明。在圖23中，長度為0.5～5μm的碳納米管(實施例2)的結(jié)果以菱形標志(◆)示出，長度為0.5～10μm的碳納米管的結(jié)果以正方形標志(■)示出，而長度為10～30μm的碳納米管的結(jié)果以三角形標志(▲)示出。每種碳納米管的直徑均為1～3nm。
從圖23可以看出，所示出的導電性是優(yōu)異的，而不管碳納米管的長度如何。當碳納米管的長度為10～30μm時，電阻值稍微大一些，但這種程度足可以應用到實際中。
對于幾種與圖25所示的滾動軸承相類似的滾動軸承，下面將說明內(nèi)外座圈的電阻值在旋轉(zhuǎn)期間的測量結(jié)果，并對導電潤滑脂中導電性隨時間的推移而變化的程度進行評價。
測量電阻值的儀器與圖3中的相同。同時，使用上述結(jié)構的儀器，按與前述相同的方法，測量和評價滾動軸承1的內(nèi)外座圈之間的電阻值。
改變每種軸承中所裝填的導電潤滑脂的油分離度，以便利用圖3所示的儀器測量旋轉(zhuǎn)期間每種軸承的內(nèi)座圈12與外座圈13之間的電阻值。該軸承為滾動軸承，內(nèi)徑8mm，外徑22mm，寬度7mm。潤滑脂的組分如表3所示，裝填量為155～165mg。
表3

1)基礎油在40℃時的動力學粘度，單位為mm2/sec此時的測量條件如下。
軸部件2的轉(zhuǎn)速150rpm(min-1)加載于軸承1上的徑向載荷(Fr)19.6N施用電壓6.2V最大電流100μA大氣溫度25℃大氣濕度50％RH
上述測量結(jié)果示于圖26中，其中橫軸表示導電潤滑脂在100℃24小時之后的油分離度(％)，而縱軸表示內(nèi)座圈與外座圈之間的電阻值(kΩ)。初期的電阻值以菱形標志(◆)表示，而300小時后的電阻值以正方形標志(■)表示。
如同一圖中所示，對于使用了油分離度超過2％的導電潤滑脂的軸承，內(nèi)外座圈之間的電阻值在開始時與300小時之后是大大地不同，從中可以看出，當導電潤滑脂的油分離度超過2％時，內(nèi)外座圈之間的電阻值隨著時間的推移而下降。相反，對于使用了油分離度為2％或更低的導電潤滑脂的軸承，內(nèi)外座圈之間的電阻值在300小時以后也沒比初始時的電阻值升高很多。基于這一事實，如果將油分離度控制為2％或更低，則能夠抑制導電潤滑脂的導電性隨著時間的推移而降低。
從圖26可以看出，開始時炭黑均勻地分散在軸承內(nèi)，由于固體顆粒的鏈結(jié)構還沒有被打破，內(nèi)外座圈之間的電阻值不受油分離度的支配，但是當使用時間超過300小時時，炭黑被排擠出兩個座圈與滾動體的接觸面，換句話說，釋放油的基礎油停留在接觸部件附近，所以兩個座圈之間電阻值迅速升高。因此，為了使導電潤滑脂的導電性長期保持穩(wěn)定，最好控制導電潤滑脂的油分離度為2％或更低，優(yōu)選為2％或更低至0.5％或更高。
自使用開始，300小時后將軸承從圖3的儀器中取出，靜置200小時，再裝配到圖3的儀器上進行試驗，并測量300小時后兩個座圈之間電阻值。結(jié)果示于圖27中，其中◆表示使用油分離度為1％的導電潤滑脂時的電阻值，■表示使用油分離度為3％的導電潤滑脂時的電阻值。
從圖27可以看出，每種軸承的電阻值在重新裝配到圖3的試驗儀器上之后，立即顯示出低的電阻值，不論是油分離度為1％的導電潤滑脂還是油分離度為3％的導電潤滑脂，均如此。這可以假設滾動體的滾道略微不同，換句話說，在靜置期間炭黑的鏈結(jié)構得到了恢復。但是，從再開始之后沒多久，軸承的電阻值立即增大，而且在使用油分離度為3％的導電潤滑脂的軸承中，電阻值的升高比使用油分離度為1％的導電潤滑脂的軸承更迅速。因此，又基于這一事實，如果控制裝填于軸承中的導電潤滑脂的油分離度為2％或更低，優(yōu)選為2％或更低至0.5％或更高，則可以抑制導電潤滑脂的導電性隨著時間的推移而升高。
圖28示出了導電潤滑脂的基礎油在40℃的粘度與軸承電阻值之間關系的實驗結(jié)果。在同一圖中，◆表示油分離度為1％的導電潤滑脂的結(jié)果，■表示油分離度為1％并且進一步包含潤滑脂總重量2.5％的琥珀酸酐作為油質(zhì)劑的導電潤滑脂的結(jié)果，而▲表示油分離度為3％的導電潤滑脂的結(jié)果。
如圖28所示，如果導電潤滑脂中基礎油的粘度升高，則軸承的電阻值升高，而且如果油分離度同時升高，則這種趨勢是顯著的。這可以假設為潤滑脂中的炭黑作為導電材料所導致的影響。
用于潤滑脂的基礎油所具有的比體積電阻率常常超過1010Ω·cm，并且多數(shù)停留在泄漏基礎油的接觸部，由此而迅速地增加電阻值。降低基礎油的粘度在潤滑性方面是不可取的。如果內(nèi)外座圈與滾動體之間存在金屬接觸，則軸承的電阻值降低，而且軸承極大地磨損表面。由于活性高，磨損的細小新表面與空氣中的氧等發(fā)生反應形成氧化膜，導致電阻值增加。所以，基礎油的粘度優(yōu)選為5～200mm2/s，更優(yōu)選為15～100mm2/s。
此外，如果將在磨損抑制劑中有效的添加劑添加到導電潤滑脂中，則可以防止表面損傷，并且可以增加導電性的壽命。對該添加劑的量沒有特殊的限制，但是從腐蝕性或?qū)︵徑鼧渲挠H合性來看，直到潤滑脂總重量10％的量都是合理的。對于潤滑脂，調(diào)整導電潤滑脂中炭黑的量、增稠劑(鋰皂)的量和添加劑(琥珀酸酐)的量，并使工作針入度符合245，圖29示出了最大電阻值和300小時后的比體積電阻率的對比結(jié)果，對比的基礎是炭黑量對炭黑量加上增稠劑量的比例。在同一圖中，▲表示油分離度為1％的導電潤滑脂的最大電阻值，×表示油分離度為3％的導電潤滑脂的最大電阻值，◆表示油分離度為1％的導電潤滑脂的比體積電阻率，■表示油分離度為3％的導電潤滑脂的比體積電阻率。
如圖29所示，對于具有低油分離度的導電潤滑脂，盡管允許比體積電阻率一定的自由，但由于它們接觸炭黑表面的接觸比例高，所以能夠保持低的電阻值。如果確定導電潤滑脂的油分離度為2％或更低，炭黑量與炭黑量加上增稠劑量的比例為0.2至1.0，優(yōu)選0.2至0.9，則能夠使內(nèi)外座圈之間的電阻值長期保持為低電阻值。
基于上述內(nèi)容，如果確定軸承中裝填的導電潤滑脂的油分離度為2％或更低，則可抑制其導電性隨著時間的推移而降低，由此使導電性長期保持穩(wěn)定，以便能夠長期精確地去除靜電的影響并提高可靠性。
在上面的參考例2(表3)中，示范了這樣的情況，即加入鋰皂作為增稠劑和用炭黑作為增稠劑的情況，如果油分離度為2％或更低，則可獲得相同的效果。
作為改變導電潤滑脂的油分離度的方法，有多種方式，例如使用鋰皂作為增稠劑時，將基礎油與硬脂酸鋰在設定的溫度(例如120℃)下充分攪拌約1小時，充分脫水，并在230℃下慢慢地加熱(如每分鐘1至3℃)，以便使鋰皂溶解于基礎油中，升溫之后，將基礎油冷卻。這時，增稠劑形成了，潤滑脂也制備了，使它與試劑混合并對其進行滾動和捏制。這樣，潤滑脂就完成了。
制備原潤滑脂時，取決于對溫度或攪拌條件的控制(特別是對冷卻速度的控制)，如果冷卻速度低，鋰皂的皂組分纏繞成長纖維，而當冷卻速度快時，則纏繞成短纖維，因此，盡管增稠劑的加入量相同，但潤滑脂的工作針入度可以調(diào)節(jié)至某種程度，油分離度也可以進行一些調(diào)整。長纖維的潤滑脂傾向于較大的油分離度。另外，存在這樣的趨勢，即如果增稠劑的量大，則基礎油的量基本上相對降低，而且油分離度變小。
如果包含精細的導電顆粒(炭黑)且增稠劑只有炭黑，那么可以在導電顆粒在基礎油中時進行混合和捏制。例如，不必升溫至230℃，并在適宜溫度下(如約100℃)攪拌的同時，一點一點地加入炭黑以制備原潤滑脂。當加入鋰皂和炭黑時，可以使用下列任意方法(1)在制備原潤滑脂過程中的升溫期間，一點一點地加入炭黑；(2)升溫之后還熱著的時候(冷卻之前)，一點一點地加入炭黑；和(3)冷卻之后，將炭黑與添加劑一起加入。
下面將說明幾種結(jié)構基本與上述滾珠軸承31相同的滾珠軸承(參考例3、4與對比例6至8)的試驗結(jié)果。
試驗軸承的尺寸為內(nèi)徑30mm，外徑42mm，寬度7mm，而且由外座圈、內(nèi)座圈和密封件合圍限定的空間裝填了量為該空間容量28～41％的導電潤滑脂。該導電潤滑脂由基礎油、增稠劑和炭黑組成，如表4所示。
表4

A全氟代聚醚1)PTFE聚四氟乙烯2)CB炭黑3)單位重量％參考例3和4的軸承使用聚四氟乙烯(PTFE)和炭黑(CB)作為導電潤滑脂的增稠劑。CB的用量為導電潤滑脂總重量的5％。參考例3的基礎油為全氟代聚醚，參考例4的基礎油為氟代硅氧烷。
對比例6的軸承幾乎與參考例3的相同，只是潤滑脂不包含CB并且不具有導電性。對比例7的軸承既不使用硅化合物也不使用氟化合物作為導電潤滑脂的增稠劑，而是使用一種已知的增稠劑。對比例8的軸承只使用CB作為導電潤滑脂的增稠劑。
使這些滾珠軸承在180℃的高溫下以及Fr＝19.6N和旋轉(zhuǎn)數(shù)為每分鐘100的情況下，旋轉(zhuǎn)400小時。旋轉(zhuǎn)結(jié)束之后，通過anderometer進行聲學試驗，以檢查滾珠軸承的磨損情況。結(jié)果示于表4中，其中良好的結(jié)果以○來表示，不良結(jié)果以×來表示。
在軸承于高溫下旋轉(zhuǎn)200和400小時之后，于軸承旋轉(zhuǎn)的同時，測量內(nèi)外座圈之間的電阻值(軸承電阻值)，并評價導電性隨時間的推移而變化的程度。
測量軸承電阻值的儀器與圖3中所示的相同。評價方式也與前面提到的使用上述結(jié)構的儀器評價滾珠軸承1的電阻值的方式相同。
關于這5種軸承(參考例3、4與對比例6至8)，用上述結(jié)構的儀器測量旋轉(zhuǎn)時內(nèi)外座圈1a與1b之間的電阻值(最大值)。
測量條件如下。
軸承部件2的轉(zhuǎn)速100rpm(min-1)施用電壓6.2V最大電流100μA串聯(lián)電阻62 kΩ大氣溫度40℃大氣濕度50％RH取樣周期50kHz，0.328秒測量結(jié)果示于圖31的曲線圖中，其中參考例3的結(jié)果以◆表示，參考例4的結(jié)果■表示，對比例6的結(jié)果以▲表示，對比例7的結(jié)果以×表示，而對比例8的結(jié)果以○表示。
從圖31的曲線圖可以看出，每個含炭黑的軸承在開始時(旋轉(zhuǎn)時間0小時)都有小的軸承最大電阻值。另一方面，使用不含炭黑潤滑脂的對比例6具有大的軸承電阻最大值。在軸承中，伴隨旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的靜電容易起電，如果使用這種軸承于復印機或打印機上，靜電的旋轉(zhuǎn)噪聲可能給出不良影響，如圖像(如復印機的復印圖像)的失真。
由于對比例7沒有使用硅化合物或氟化合物作為增稠劑，導電潤滑酯的耐熱性不足，當環(huán)境溫度上升至180℃時，導電潤滑酯顯著地惡化，并且電阻值也因為軸承滾道表面的損傷和氧化膜的形成而增加。聲學試驗的結(jié)果同樣不好。
此外，在僅使用作為導電性起源的炭黑作為增稠劑的對比例8中，盡管導電性狀況良好，但是炭黑的網(wǎng)狀結(jié)構容易破壞，導致潤滑酯漏出或油分離。由于是固體，炭黑顆粒容易損傷軸承的滾道表面并降低聲學壽命。
對于使用含若干種添加劑的導電潤滑酯的滾珠軸承，下面將說明軸承電阻值的測量結(jié)果。使?jié)L珠軸承在類似于上述的高溫下旋轉(zhuǎn)200小時，然后測量軸承電阻的最大值。
所用的添加劑為亞硝酸鈉(NaNO2)、MoS2、合成云母和氟代磷腈衍生物。添加量為導電潤滑脂總重量的2.5％。至于試驗軸承的結(jié)構，除添加劑的添加量之外，均與參考例3的軸承相同。
結(jié)果示于圖32的曲線圖中，從中可以看出，加入添加劑時的最大值比不加添加劑時小。特別地，氟代磷腈衍生物降低軸承電阻的最大值。
通過改變氟代磷腈衍生物的添加量來評價軸承電阻的最大值。結(jié)果示于圖33中。對添加量沒有特別的限制，但是，基于溶解性問題，優(yōu)選為潤滑脂總重量10％或更低的添加量。
下面將參照通過改變炭黑添加量來評價軸承電阻最大值的結(jié)果。使軸承在類似于上述的高溫下旋轉(zhuǎn)200小時，然后按類似于上述的方式測量軸承電阻的最大值。試驗軸承的結(jié)構與參考例3的軸承相同，只是改變了炭黑的添加量。
結(jié)果示于圖34中，從中可以看出，炭黑即使是少量時也是有效的。因此，它可以與固有的增稠劑(硅化合物或氟化合物)共存，而且可以假設由于這種共存，炭黑可以保持所需的分散狀態(tài)。
為了緩和潤滑脂的工作針入度，炭黑的量優(yōu)選為潤滑脂總重量的10％或更低。如果高于此量，潤滑脂就變得太硬。為了保證足夠的導電性，潤滑脂總重量的0.2％或更高的添加量是必需的。
還將引用改變炭黑比表面積(氮氣吸附法的值)和評價軸承電阻最大值的結(jié)果。使軸承在類似于上述的高溫下旋轉(zhuǎn)200小時，然后按類似于上述的方式測量軸承電阻的最大值。試驗軸承的結(jié)構與參考例3的軸承相同，只是炭黑的比表面積不同。
結(jié)果示于圖35的曲線圖中，從中可以看出，250m2/g或更高的炭黑比表面積是優(yōu)選的。
還將引用改變炭黑的DBP油吸附量(鄰苯二甲酸二丁酯吸附計的值)和評價軸承電阻最大值的結(jié)果。使軸承在類似于上述的高溫下旋轉(zhuǎn)200小時，然后按類似于上述的方式測量軸承電阻的最大值。試驗軸承的結(jié)構與參考例3的軸承相同，只是炭黑的DBP油吸附量不同。
結(jié)果示于圖36的曲線圖中，從中可以看出，180ml/100g或更高的炭黑DBP油吸附量是優(yōu)選的。
還引用改變所使用的基礎油在40℃時的動力學粘度和評價軸承電阻最大值的結(jié)果。使軸承在類似于上述的高溫下旋轉(zhuǎn)200小時，然后按類似于上述的方式測量軸承電阻的最大值。試驗軸承的結(jié)構與參考例3的軸承相同，只是所使用的基礎油在40℃時的動力學粘度不同。
結(jié)果示于圖37的曲線圖中，從中可以看出，所使用的基礎油在40℃時的動力學粘度優(yōu)選為約15～500mm2/s。
如上所述，本發(fā)明導電潤滑脂很難造成導電性隨著時間的推移而降低。
油分離度被確定為2％或更低，以便能夠長期保證導電潤滑脂的導電性并完全去除靜電的影響。因此，本發(fā)明的滾動軸承能夠提高可靠性。
如項(13)所提到的本發(fā)明的軸承在導電性方面是優(yōu)異的，即使在高達180℃的溫度下也是如此，所以，內(nèi)外座圈之間的導電狀態(tài)可以很好地得到長期的保持。
盡管已參照其特定的實施方案對本發(fā)明進行了詳述，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種改變和改性，這對本領與的技術人員來說，將是顯而易見的。
權利要求
1.一種導電潤滑脂，該導電潤滑脂包括基礎油，增稠劑，導電的固體粉末和至少一種磨損抑制劑，極壓劑和油質(zhì)劑，其中該導電固體粉末的添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％，而該至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑的總添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％。
2.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末為至少一種顆粒，該顆粒的主要成分為纖維碳、金屬顆粒、金屬化合物顆粒和碳納米管。
3.權利要求2的導電潤滑脂，其中所述的其主要成分為纖維碳的顆粒為炭黑或乙炔黑。
4.權利要求3的導電潤滑脂，其中所述的增稠劑為金屬皂或脲化合物，每種的添加量為潤滑脂總重量的5～20％，而且增稠劑與導電的固體粉末的總量為潤滑脂總重量的5.1～20.1％。
5.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的磨損抑制劑至少為正磷酸酯和亞磷酸酯中的一種。
6.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的極壓劑至少為二硫代磷酸鹽金屬化合物或二硫代氨基甲酸鹽金屬化合物中的一種。
7.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的油質(zhì)劑至少為琥珀酸酯、羧酸酐和鏈烯基琥珀酸酐中的一種。
8.權利要求1的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括平均直徑為0.05～2μm的無機化合物精細顆粒，該顆粒的量為潤滑脂總重量的0.05～7％。
9.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的基礎油為礦物油、合成的烴油、酯油、氟油、醚油和聚乙二醇油中單獨的一種或至少兩種的混合物，其動力學粘度在40℃時為5mm2/s至120mm2/s。
10.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的基礎油的添加量為潤滑脂總重量的75～90％。
11.權利要求1的導電潤滑脂，其中該導電潤滑脂在100℃24小時之后的油分離度為0.5～2重量％。
12.權利要求11的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末的添加量為增稠劑與該導電固體粉末的總重量的0.2～0.9％。
13.權利要求1的導電潤滑脂，其中所述的增稠劑包括至少一種硅氧烷化合物和氟化合物中的至少一種作為主要成分，而且該潤滑脂包含占潤滑脂總重量0.2～10％量的炭黑，作為導電的固體粉末。
14.權利要求13的導電潤滑脂，其中所述的氟化合物為聚四氟乙烯或三氟乙烯。
15.權利要求13的導電潤滑脂，其中所述的硅氧烷化合物為細粉末二氧化硅、合成云母、云母或蒙脫石。
16.權利要求13的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括選自亞硝酸鹽、苯并三唑、MgO、磺酸鈣、氟代磷腈衍生物和MgS2中的至少任意一種。
17.權利要求13的導電潤滑脂，其中所述炭黑的比表面積為250m2/g或更大。
18.權利要求13的導電潤滑脂，其中所述炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯油吸附值為180ml/100g或更多。
19.權利要求13的導電潤滑脂，其中所述的基礎油為直鏈或支鏈的全氟代烷基聚醚、其端基引入了羧基或異氰酸基的全氟代烷基聚醚、酯改性或醇改性的全氟代烷基聚醚，或者為氟油、硅氧烷油和氟代硅氧烷油中單獨的一種或至少兩種的混合物，并且其動力學粘度在40℃時為15mm2/s至500mm2/s。
20.權利要求2的導電潤滑脂，其中所述的導電固體粉末為直徑1～24nm、長度0.5～30μm的碳納米管。
21.權利要求20的導電潤滑脂，該導電潤滑脂還包括作為導電添加劑的炭黑或乙炔黑為主要成分的碳顆粒，金、銀、銅、錫、鋅或鋁的金屬顆粒，或者氧化銀、硫化鈮或硝酸銀的金屬化合物顆粒。
22.一種滾動裝置，該裝置包括一個外部元件、一個內(nèi)部元件和多個可旋轉(zhuǎn)地排列于所述外部元件與內(nèi)部元件之間的滾動體，該裝置還在內(nèi)外元件與滾動體之間裝填了導電潤滑脂，所述的導電潤滑脂包括基礎油、增稠劑、導電的固體粉末、至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑，其中該導電固體粉末的添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％，而該至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑的總添加量為潤滑脂總重量的0.1～10％。
23.權利要求22的滾動裝置，該滾動裝置還包括介于外部元件和內(nèi)部元件之間的接觸型密封件，所述的密封件是導電的。
24.權利要求22的滾動裝置，其中該滾動裝置為滾動軸承，該外部元件為外座圈，且該內(nèi)部元件為內(nèi)座圈。
25.權利要求22的滾動裝置，其中該滾動裝置為直線導向器，該外部元件為滑動器，且該內(nèi)部元件為導軌。
26.權利要求22的滾動裝置，其中該滾動裝置為滾珠絲杠，該外部元件為球狀螺母，且該內(nèi)部元件為螺旋軸。
全文摘要
公開了一種隨著時間的推移導電性幾乎不降低的導電潤滑脂,其包括基礎油、增稠劑、導電的固體粉末、至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑,其中該導電固體粉末的添加量為0.1～10重量%,至少一種磨損抑制劑、極壓劑和油質(zhì)劑的添加量為0.1～10重量%。還公開了在高溫下使用良好的滾珠軸承,包括一個內(nèi)座圈和一個外座圈,以及在兩個座圈之間自由旋轉(zhuǎn)的多個滾珠,該導電潤滑脂裝填在這兩個座圈之間所限定的空間中并將所述的很多滾珠固定于其中。
文檔編號C10M125/00GK1422939SQ0114251
公開日2003年6月11日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權日2000年11月29日
發(fā)明者傳寶功哲, 橫內(nèi)敦, 八谷耕一, 中道治, 正田亨, 小泉秀樹 申請人:日本精工株式會社