Page 151 - 《摩擦学学报》2021年第3期

440 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

说明提高润滑脂的电阻率可以降低轴承电蚀损伤的 研究分析轴承润滑解决方案；也很少有人从电机轴承
风险. 润滑脂的种类、参数、状态、成分变化对电蚀损伤程度
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Suzumura 研究发现，选用聚α烯烃、酯类油做电 研究轴承的润滑；关注润滑脂体积电阻对电机轴承润
机轴承润滑脂基础油，分别以纳米炭黑做稠化剂制备 滑性能影响的更少.
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的低电阻润滑脂(1.7×10 Ω·cm、6.7×10 Ω·cm)，在轴 纳米碳黑主要由碳元素组成，近乎球形或其他不
电流作用下，轴承表面没有出现波纹状电蚀损伤[见 规则形状的聚熔体构成. 在炭黑中，碳与石墨原子有
图5(a)和(b)]；但用矿物油制备的复合锂基脂、复合锂 类似的排列方式，由于其结构的特殊性，所以又称为
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基脂再加入碳纳米管的高电阻润滑脂(大于1×10 Ω·cm、 准石墨晶体，有高导电性和低电阻性. 图7示出了炭黑
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5.6×10 Ω·cm)，则出现了波纹状损伤[图5(c)和(d)]，图6(a) 的空间结构，乙炔炭黑、副产炭黑和炉法炭黑三种导
与图6(b)是文中提供的试验装置及两种润滑脂的导电 电炭黑的TEM照片 ；夏延秋等 [22-23] 用含碳材料做添
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通道模型. 作者认为导电润滑脂可以预防波纹状损伤 加剂研究了润滑脂的润滑性能和导电性能.
的原因，是由于导电通道的形成降低了接触区的电流 碳纳米管(图8单壁)：由石墨烯围成的中空圆柱

密度，所以低电阻润滑脂不易产生波纹状电蚀损伤. 体. 具有高强度、高弹性模量、优异的导电和自润滑性
近年来，随着新材料新技术的发展，含碳类系列 能. 碳原子π键的共轭效应，提高了碳纳米管的导电性.
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导电材料、导电性能良好的离子液体逐渐兴起，另外， Vanyorek等 用氮掺杂的纳米碳管，提高了锂基
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绝缘性的纳米氧化物和微纳矿物材料的兴起，也使得 润滑脂的导电性和润滑性能. 本课题组 研究了碳纳
制备低、高电阻润滑脂成为可能. 米管作导电润滑脂添加剂的研究论文，发现碳纳米管

不但有优异的摩擦学性能，其导电性优异.
3 电机轴承脂用电介质研究
石墨烯(图9单层)：呈六边形蜂窝状结构、只有1个

3.1 低维碳材料做导电介质的导电润滑脂 原子层厚度的平面薄膜. 具有强度高、柔韧性好、电导
目前轴电流条件下的润滑研究还存在诸多问题 率高和比表面积大等性能. 每个碳原子有1个可以自
有待研究，如很少有人从轴电压－轴电流－电蚀现象 由移动的π键，因此石墨烯有优异的导电能力. 石墨烯

(a) Poly α-olefin+nano carbon (b) Ester oil+nano carbon (c) Composite lithium grease (d) Composite lithium grease+
black thickening black thickening of mineral oil carbon nanotubes

Fig. 5 Photo of wavy damage on bearing surface
图 5 轴承表面波纹状损伤照片

(a) Radial Cover Vibration (b) Current Current
Rotary load acceleration
connector sensor Outer
ring
Ammeter Oil film

I
Ball
Voltmeter Inner
Ball Inner ring
ring V
Outer
ring
Computer Non-conductive Conductive
DC power grease grease
supply

Fig. 6 Experimental device of bearing (a) and conductive channel in bearing (b)
图 6 轴承试验装置(a)和轴承中导电通道(b)