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    润滑剂 组合 分析 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN02810097.2

    申请日:

    2002.05.15

    公开号:

    CN1524119A

    公开日:

    2004.08.25

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):C10M 105/38申请日:20020515授权公告日:20071128终止日期:20150515|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: C10M105/38; C10M169/04; G01N33/28; G11B25/04; F16C33/10; //(C10M169/04,105:38,129:10,129:14,129:74,133:12),C10N30:02,40:18 主分类号: C10M105/38; C10M169/04; G01N33/28; G11B25/04; F16C33/10; //
    申请人: 松下电器产业株式会社;
    发明人: 东條二三代; 松冈薰
    地址: 日本大阪府
    优先权: 2001.05.15 JP 144405/2001; 2001.05.15 JP 144406/2001; 2001.11.05 JP 339115/2001; 2001.11.05 JP 339116/2001
    专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 代理人: 陈长会
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN02810097.2

    授权公告号:

    |||100351356||||||

    法律状态公告日:

    2016.06.29|||2007.11.28|||2004.10.27|||2004.08.25

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种润滑剂组合物,其中润滑剂的基油是一种具有(化学式15)化学结构的单酯,其中整数n为7,8或9中任何一个,其中包括含有至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂中的至少一种抗氧化剂,其中包含一种(化学式16)结构表示的甘油三酯,其中R1,R2和R3是由CxHyOz组成的不饱和或饱和直链结构或支化结构0,并且其中粘度特性在40℃不大于48mPa·s。

    权利要求书

    1: 一种包括一种基油的润滑剂组合物,所述基油是一种单酯,其具有 下列化学结构: 其中n是7,8或9中的任一个并且其粘度特性在0℃不大于48mPa·s 和在40℃不大于12mPa·s。
    2: 按照权利要求1的润滑剂组合物,其另外包括基于受阻酚的抗氧化 剂和基于受阻胺的抗氧化剂中的至少一种抗氧化剂。
    3: 按照权利要求2的润滑剂组合物,其中所述基于受阻酚的抗氧化剂 在其结构中至少包括一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)。
    4: 一种包括基油的润滑剂组合物,所述基油是一种单酯,其具有下列 化学结构: 其中n是7,8或9中的任一个,并且其中另外包括含有至少一个(3,5-二叔丁 基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂中的至少 一种抗氧化剂,并且其中另外包括一种由下列化学结构表示的甘油三酯: 其中R1,R2和R3是由CxHyOz组成的不饱和或饱和直链结构或支化结构。
    5: 一种润滑剂组合物,包括为一种单酯的基油,所述基油具有下列化 学结构: 和一种由含有至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂 和基于受阻胺的抗氧化剂组成的混合抗氧化剂。
    6: 一种润滑剂组合物,其中当通过次级离子质谱分析包含在所述润滑 剂中的一种基油时,次级离子强度在每单位电荷正次级离子的质量数 “127,”“213”和“357”处具有峰。
    7: 一种润滑剂组合物,其中当通过次级离子质谱分析包含在所述润滑 剂中的一种基油时,次级离子强度在每单位电荷正次级离子的质量数 “141,”“227”和“385”处具有峰。
    8: 一种润滑剂组合物,其中当通过次级离子质谱分析包含在所述润滑 剂中的一种基油时,次级离子强度在每单位电荷正次级离子的质量数 “155,”“241”和“413”处具有峰。
    9: 按照权利要求1和5至8中任何一项的润滑剂组合物,其中另外包括 一种由下列化学结构表示的甘油三酯:
    10: 按照权利要求9的润滑剂组合物,其中CxHyOz是由所述化学结构: 表示的甘油三酯的R1,R2和R3,其分别具有15-21的整数值x,29-43 的y值和0-1的z值。
    11: 按照权利要求2和4至8中任何一项的润滑剂组合物,其中所述抗 氧化剂的含量不小于0.1重量%。
    12: 按照权利要求11的润滑剂组合物,其中所述混合抗氧化剂的含量 不小于0.1重量%并且不大于8重量%。
    13: 按照权利要求4至8中任何一项的润滑剂组合物,其中所述甘油三 酯的含量不大于5重量%,优选不大于3重量%。
    14: 按照权利要求5的润滑剂组合物,其中以近似相等的量包含所述基 于受阻酚的抗氧化剂和所述基于受阻胺的抗氧化剂。
    15: 按照权利要求1和4至8中任何一项的润滑剂组合物,其中粘度特 性是在0℃不大于48mPa·s并且在40℃不大于10mPa·s。
    16: 按照权利要求1和4至8中任何一项的润滑剂组合物,其中粘度特 性是在0℃不大于38mPa·s并且在40℃不大于8mPa·s。
    17: 按照权利要求1和4至8中任何一项的润滑剂组合物,其被填充至 彼此相对移动的两个构件彼此相对表面之间的间隙中。
    18: 按照权利要求1和4至8中任何一项的润滑剂组合物,其被填充于 动压液压轴承中旋转轴部件和轴承部件彼此相对表面之间的间隙中,其中 所述旋转轴部件是与所述轴承部件啮合以便可以自由旋转,并且其中在所 述旋转轴部件和所述轴承部件彼此相对的两个表面的至少一个表面中产生 动压力发生槽。
    19: 一种润滑剂组合物的分析方法,其通过用于确定质谱中在每单位电 荷正次级离子质量数“127,”“213”和“357”处是否存在一个次级离子强度峰的 次级离子质谱分析一种包含在润滑剂中的基油,和将其中在上述质量数处 存在峰的润滑剂鉴定为含有一种单酯作为基油的润滑剂,所述单酯具有下 列化学结构
    20: 一种润滑剂组合物的分析方法,其通过用于确定质谱中在每单位电 荷正次级离子质量数“141,”“227”和“385”处是否存在一个次级离子强度峰的 次级离子质谱分析一种包含在润滑剂中的基油,和将其中在上述质量数处 存在峰的润滑剂鉴定为含有一种单酯作为基油的润滑剂,所述单酯具有下 列化学结构。
    21: 一种润滑剂组合物的分析方法,其通过用于确定质谱中在每单位电 荷正次级离子质量数“155,”“241”和“413”处是否存在一个次级离子强度峰的 次级离子质谱分析一种包含在润滑剂中的基油,和将其中在上述质量数处 存在峰的润滑剂鉴定为含有一种单酯作为基油的润滑剂,所述单酯具有下 列化学结构
    22: 一种对于润滑剂组合物的变质分析方法,其中用次级离子质谱法分 析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的 质量数“127,”“213”和“357”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预 定时段后的润滑剂组合物以得知在相同质量数处的次级离子强度,并且其 中为了评估所述润滑剂组合物的变质状况,求出在所述初始条件的次级离 子强度与在所述使用后的次级离子强度的比率。
    23: 一种对于润滑剂组合物的变质分析方法,其中用次级离子质谱法分 析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的 质量数“141,”“227”和“385”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预 定时段后的润滑剂组合物以得知在相同质量数处的次级离子强度,并且其 中为了评估所述润滑剂组合物的变质状况求出在所述初始条件的次级离子 强度与在所述使用后的次级离子强度的比率。
    24: 一种对于润滑剂组合物的变质分析方法,其中用次级离子质谱法分 析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的 质量数“155,”“241”和“413”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预 定时段后的润滑剂组合物以得知在相同质量数处的次级离子强度,并且其 中为了评估所述润滑剂组合物的变质状况求出在所述初始条件的次级离子 强度与在所述使用后的次级离子强度的比率。
    25: 一种动压力液压轴承,包括:彼此啮合以便自由旋转的轴承部件和 旋转轴部件;动压力发生槽,其形成在所述轴承部件和所述旋转轴部件之 间形成一间隙的彼此相对的两个表面的至少一个表面中;和一种填充在所 述间隙中的润滑剂组合物,其中将按照权利要求1-8和14中任何一项的 润滑剂组合物用作所述润滑剂组合物。
    26: 一种电机,其包括: 基座; 用于产生磁场而固定在所述基座的定子; 含有与所述定子相对的旋转磁铁的转子; 安装在所述转子中的旋转轴部件; 轴承部件,其安装在所述基座中并且与所述旋转轴部件啮合以便可以自 由旋转; 动压力发生槽,其形成在所述轴承部件和所述旋转轴部件之间形成一间 隙的两个彼此相对表面的至少一个表面中; 和一种填充于所述间隙中的润滑剂组合物,其中将按照权利要求1-8 和14中任一项的润滑剂组合物用作所述润滑剂组合物。
    27: 按照权利要求26的电机,其中在基座一侧的所述轴承部件是圆筒 状并且在转子一侧的所述旋转轴部件与所述轴承部件的内侧啮合。
    28: 按照权利要求26的电机,其中在转子一侧的所述旋转轴部件是圆 筒状的并且所述旋转轴部件与在基座一侧所述轴承部件的外部啮合。
    29: 按照权利要求26的电机,其具有一个径向轴承部件,其中所述轴 承部件和所述旋转轴部件径向彼此相对,并且将所述润滑剂组合物填充于 所述轴承部件和所述旋转轴部件之间的间隙中,并且其中在所述径向轴承 部件中形成间隙的两个表面的至少一个中产生动压力发生槽。
    30: 按照权利要求26的电机,其具有一个止推轴承部件, 其中所述轴承部件和所述旋转轴部件轴向彼此相对,并且将所述润滑剂组 合物填充于所述轴承部件和所述旋转轴部件之间的间隙中,并且其中在所 述止推轴承部分中形成间隙的两个表面的至少一个中产生动压力发生槽。
    31: 按照权利要求27的电机,其中止推轴承部件是由所述圆筒形轴承 部件具有孔的一侧的末端表面和在所述转子中与所述圆筒形轴承部件具有 孔的一侧的末端表面相对的环形区域形成,并且其中 所述止推轴承部件中在具有孔的一侧的所述末端表面和与该末端表面相对 的所述环形区域中的至少一个中产生动压力发生槽。
    32: 按照权利要求28的电机,其中止推轴承是由所述圆筒形旋转轴部 件具有孔的一侧的末端表面和在所述基座中与所述圆筒形旋转轴部件具有 孔的一侧的末端表面相对的环形区域形成,并且其中 所述止推轴承部件中在具有孔的一侧的所述末端表面和与该末端表面相对 的所述环形区域中的至少一个中产生动压力发生槽。
    33: 按照权利要求26的电机,其中在两个在所述轴承部件和所述旋转 轴部件之间形成间隙的彼此相对的表面形成磷化镍镀膜。
    34: 按照权利要求33的电机,其中所述磷化镍镀膜是一种无电镀膜,其 磷浓度不大于15重量%。
    35: 一种电机集成装置,其上安装按照权利要求26所述的电机。

    说明书


    润滑剂组合物和对它的分析方法

        【技术领域】

        本发明主要涉及一种在一个机械系统中彼此相对滑动的润滑部件中使用的润滑剂组合物,特别是适于如主轴电机中的一种动压力液压轴承的一种润滑剂组合物(如果必要的话以下简称润滑剂)。

        背景技术

        目前,在信息记录和复制装置如硬盘设备中使用的主轴电机具有大约10,000rpm的旋转速度并且在下一阶段是以具有15,000rpm的旋转速度为目标。在这样一种高速旋转运转的条件下,预期电机产生相当大量的热。当实际进行模拟时,获得电机温度超过100℃的结果。因而趋向于使用一种动压力液压轴承。润滑剂的特性对动压力液压轴承的轴承性能有很大影响。在启动后或在电机停止前瞬间需要限制旋转轴部金属与轴承部件之间的接触。另外,在连续运转地时候,尽管由于旋转产热很多,需要具有很少变质,如润滑剂的氧化、分解和汽化的稳定的水力润滑剂特性。此外,为了减小驱动功率需要一种摩擦系数低的低粘度润滑剂。通过降低润滑剂的粘度可实现转矩的降低但是必须解决其中粘度降低让耐热性和汽化特性变差的问题。

        与动压力液压轴承一起常规使用的润滑剂包括由DOS(癸二酸二-2-乙基己酯(sebacic?scid?di-2-ethylhexyl))表示的二酯和三羟甲基丙烷和单价脂肪酸的三酯。另外,存在基油是新戊二醇的辛酸和癸酸混合酯的润滑剂。

        当二酯粘度降低时,耐热性和汽化特性变差并且水解更容易发生?;旌硝ゾ哂幸恢中阅?,其中它的特性可在高温和高速条件下长时期使用后变化并且其中通过聚合粘度变得更高。当主轴电机的旋转速度变得更高时,发热量增大并且在一些情形中轴承部件的温度超过100℃。当在这样的温度条件下使用包含二酯或三酯的润滑剂时,促进了润滑剂的水解或聚合,因此在如上所述的高速旋转条件下不能长时间稳定使用动压力液压轴承。

        在另一方面,至于其中将新戊二醇的辛酸和癸酸混合酯用作基油的润滑剂,由于低粘度酯组分的分解润滑剂出现总体变差以致粘度发生变化。结果发生电机的反常旋转或转矩增大,因此不仅可靠性降低而且不能实现功率消耗的减小。

        在其中粘度增大的低温下轴承损耗增大并且在高温下润滑膜破裂,在所述高温下粘度减小以致由于润滑膜破裂导致的金属接触胶住等容易发生。在其中温度变化很大的条件下,如在寒冷季节期间的户外使用和在炎热季节期间在留在汽车中之后的使用,需要达到稳定的旋转性能。

        发明概述

        因此,本发明的一个主要目的是提供一种润滑剂,其即使在低温下也具有低粘度,并且具有小的粘度变化和小的汽化损失,其中即使在高温下也限制氧化和分解,并且其特性是稳定的。

        其它本发明的目的,特征和利益将从下面的描述变得清楚。

        为了实现上述目的,作为解决问题的第一种方法,本发明提供一种润滑剂组合物,所述润滑剂组合物包含一种基油,其是一种化学结构为(化学式1),(这里n是7,8或9的任何一个)的单酯,其中其粘度特性在0℃为48mPa·s或更小并且在40℃为12mPa·s或更小。

        [化学式1]

        这里,在本说明书的化学式中,C表示一个碳原子并且O表示一个氧原子。

        具有(化学式1)结构的基油是由多元醇和脂肪酸制成的单酯。关于上述描述,基油优选另外包括至少一种来源于基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂之中的抗氧化剂。此外,上述基于受阻酚的抗氧化剂优选在其结构中包括至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)?!笆濉北硎镜谌?。

        基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂具有自由基捕获剂的功能,并具有防止通过在加热时自氧化造成的基油氧化的性质。因此,即使在由于在高速旋转时动压力液压轴承的加热使润滑剂变成高温的情形中,也不允许氧化发生,因此可抑制润滑剂特性的变差。

        依照上述描述可以保证在其中润滑剂是与动压力液压轴承一起使用的情形中要求的粘度特性,即在0℃粘度为48mPa·s或更小和在40℃粘度为12mPa·s或更小。特别是,该润滑剂适于用于高速旋转驱动安装在信息记录和复制装置,如磁盘装置,光盘装置和光磁盘装置的信息记录媒体的主轴电机中的动压力液压轴承。另外,该润滑剂适于高速旋转驱动LBP(激光束印刷机)扫描器多角镜(polygonal?mirror)的电机中的动压力液压轴承。

        依照本发明人的实验,获得在0℃为高粘度值的46.7mPa·s(在其中R=C9H19的情形中),依照经验观察其可以实现包括一个余量(margin)的48mPa·s或更小。此外,获得在40℃为高粘度值的9.50mPa·s(在其中R=C9H19的情形中),依照经验观察其可以实现包括一个余量的12mPa·s或更小,并且更优选地,10mPa·s或更小。

        另外,依照本发明人的实验,获得36.1mPa·s的0℃粘度值(在其中R=C9H19的情形中),依照经验观察其可以实现包括一个余量的38mPa·s或更小。此外,获得7.7mPa·s的40℃粘度值(在其中R=C8H17的情形中),依照经验观察其可以实现包括一个余量的10mPa·s,并且更优选地,8-9mPa·s或更小。

        关于上述描述,优选抗氧化剂含量为0.1重量%或更多。在含量低于此的情形中,在很大程度上不可预期抗氧化作用。加入的最佳量依照使用目的而不同并且当加入至少0.1重量%或更多时,它产生抗氧化剂预防作用。另外,过多的含量可以使基油性能变差,因此理想的是将含量的上限值设置为10重量%并且更优选将上限值设置为8重量%或更小,因为基油性能变差的出现率最小。

        作为解决问题的第二种方法,本发明提供一种润滑剂组分,其中润滑剂的基油是一种具有(化学式1)结构的单酯(此处n是7,8或9中的任何一个),并且此外包括基于受阻酚的抗氧化剂,其包括至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基),和基于受阻胺的抗氧化剂中的至少一种抗氧化剂,此外还包括一种由(化学式2)的结构表示的甘油三酯。

        [化学式2]

        这里,R1,R2和R3是由CxHyOz组成的不饱和或饱和直链结构或支化结构。

        在金属接触情形下通过加入一种甘油三酯可以增加可滑动性,所述情形是在启动后或在停止前瞬间动压力变低时出现。因此,在频繁启动或停止主轴电机的情形中,如在硬盘设备中,可减少转动轴部件和轴承部件的摩擦和磨损,因此可以实现高可靠性的动压力液压轴承。

        另外,即使在低温条件下也可保持低粘度,并且可获得一种其中即使在高温下也不发生分解或氧化的润滑剂。即使在低温下使用的时候轴承损耗小,并且轴承即使在其中润滑剂的温度变高的高速旋转时也可稳定使用。因此,其中安装动压力液压轴承的主轴电机即使在其中温度改变很大的条件下,如在冬季期间的户外使用或在夏季留在汽车中后使用,也行使高可靠性的稳定旋转性能。另外,在其中汽化损失小的铜合金材料的动压力液压轴承中不容易发生润滑剂的质量改变。特别是,在其上进行磷化镍电镀的铜合金材料形成的动压力液压轴承不发生质量的改变。

        在上述描述中,优选CxHyOz,其是甘油三酯的R1,R2和R3,分别具有一个15-21的x整数值,一个29-43的y整数值和一个0-1的z整数值。

        在z为0的情形中,提供一种不饱和或饱和直链烷基或支化烷基的结构。在z为1的情形中,提供一种不饱和或饱和直链结构或在结构中具有一个OH基的支化结构。在结构具有一个OH基的情形中,改善了与组成动压力液压轴承的金属的湿润性,从而改善了润滑剂特性。另外,在使x和y的值比上述范围的上限更大的情形中,甘油三酯变成一种与基油具有差的相容性的固体。此外,粘度也变大。另外,在x和y值比上述范围的下限更小的情形中,在启动时的润滑剂特性降低。至于可以避免上述问题的情形,上述x和y的值在理想范围内。

        另外,在上述描述中,在甘油三酯含量超过5重量%的情形中,基油性能降低。尽管加入甘油三酯可增加在金属接触情形中的可滑动性,所述情形是在启动后或在停止前瞬间动压力变低时出现,加入甘油三酯的限量是5重量%。在甘油三酯含量为3重量%或更小的情形中,可以防止润滑剂使用寿命降低并且这是更理想的。

        作为解决问题的第三种方法,本发明提供一种润滑剂组合物,其中润滑剂的基油是一种具有(化学式3)化学结构的单酯,而且其中包括一种由基于受阻酚的抗氧化剂,其包括至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基),和基于受阻胺的抗氧化剂组成的混合抗氧化剂。

        [化学式3]

        在n=8的情形中这将烷基R=CnH2n+1限制为C8H17并且抗氧化剂是限于混合抗氧化剂。

        在其中R=C7H15的情形中,尽管具有低粘度,但在其中由于汽化量比较大使温度太高的环境的情形中有润滑剂短时期汽化的可能性。然而通过添加剂的方法抑制汽化相对困难。

        在另一方面,在R=C9H19的情形中,尽管汽化量小,但粘度比较大。因为功率消耗减小是便携装置中的基本要求,在应用于硬盘设备的情形中需要低粘度的润滑剂。然而,在加入一种低粘度基于酯的材料的情形中汽化量变大。

        与此相反,当基油由R=C8H17组成时,粘度和汽化量都被最优化。此外,在加速高温试验中粘度的波动被认为是最小。总体上,具有R=C8H17的基油是最平衡的并且可以获得具有极好特性的润滑剂。

        另外,尽管即使在单独使用这些的情形中基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂也具有抗氧化剂作用,但两者都加入进一步增大抗氧化剂的作用。

        作为上述的一个协同结果,润滑剂在广泛的温度范围(从低温到高温)具有低粘度,并且其粘度波动小,另外润滑剂不容易汽化,因此可以实现对环境条件抵抗力和动压力液压轴承可靠性的提高。另外,不仅用这样一种动压力液压轴承装备的电机的旋转精度提高了,而且电机在广泛温度范围内是稳定的并且可实现功率消耗的降低。特别是,在安装于便携装置等中的电机中功率消耗降低并且可靠性提高。

        在上述描述中,关于其混合比率优选以近似相等的量包括混合抗氧化剂的基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂。因此,可以不增大粘度而改善耐热稳定性,并且可以实现一种动压力液压轴承,其在达到高温时稳定并且其功率消耗低。

        另外,在上述描述中,优选混合抗氧化剂含量为0.1重量%或更多和8重量%或更小。当混合抗氧化剂含量增大时减少了其中R=C8H17的基油的氧化或变质并且改善了耐热稳定性,然而认识到粘度也增大。相反,在不加入抗氧化剂的情形中,在短时间内发生变质。尽管它取决于动压力液压轴承的使用条件,加入0.1重量%或更多的抗氧化剂可以保证适合实际用途的耐热稳定性。另外,通过将抗氧化剂的量调整至8重量%或更小,在将润滑剂用于动压力液压轴承中的情形中可以保证的0℃48mPa·s或更小的粘度和40℃12mPa·s或更小的粘度。另外,在将其中使用动压力液压轴承的电机安装至便携装置的情形中,存在在低温条件下如户外使用它的可能性,降低低温条件下的粘度是重要的,在这样一种情形中,理想的是将抗氧化剂的量调整至5重量%或更小。

        在广泛的意义上可以将上述润滑剂组合物解释为一种润滑剂,其填充在两个彼此相对、彼此相对移动构件的表面之间的间隙。在广泛的意义上,尽管没有上面广泛,可以将上述润滑剂组合物解释为一种润滑剂,其填充在在动压力液压轴承中旋转轴部件和轴承部件的两个表面之间的间隙中,其中旋转轴部件与轴承部件啮合以便可以自由旋转,并且在旋转轴部件和轴承部件互相相对的两个表面的至少一个中产生动压力发生槽(generationtrench)。通过旋转轴部件和轴承部件彼此相对移动或通过彼此相对旋转来产生动压力,因此旋转轴部件是在非接触的条件下由轴承部件支撑。

        按照本发明的上述润滑剂组合物的另一方面可描述如下。

        这是一种润滑剂组合物,其中当用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油时,次级离子强度峰以对应于包含一种基油的润滑剂情形的方式存在于每单位电荷正次级离子质量数的“127,”“213”和“357”处,所述基油是一种具有烷基R=C7H15的(化学式1)结构的单酯。

        这是一种具有(化学式1)结构的单酯,其中用于确定烷基R=C7H15的基油的质量数是“127,”“213”和“357”的组合。

        另外,这是一种润滑剂组合物,其中当用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油时,次级离子强度的峰存在于每单位电荷正次级离子质量数的“141,”“227”和“385”处,以对应于包括一种基油的润滑剂的情形,所述基油是一种具有烷基R=C8H17的(化学式1)结构的单酯。

        这是一种具有(化学式1)结构的单酯,其中用于鉴定烷基R=C8H17的基油的质量数是“141,”“227”和“385”的组合。

        另外,这是一种润滑剂组合物,其中当用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油时,次级离子强度的峰存在于每单位电荷正次级离子质量数的“155,”“241”和“413”处,以对应于包括一种基油的润滑剂的情形,所述基油是一种具有烷基R=C9H19的(化学式1)结构的单酯。

        这是一种具有(化学式1)结构的单酯,其中用于鉴定烷基R=C9H19的基油的质量数是“155,”“241”和“413”的组合。

        在实际指定按照本发明的润滑剂组合物的情形中所有的这些描述一种方法。对于上述质量数的根据将从在下面描述的实施方案3中解释中段落(3)至段落(4)的描述变得清楚。

        按照下列扩展的讨论可以理解本发明。即,作为一个涉及润滑剂分析方法的发明。

        也就是说,在一种按照本发明的润滑剂的分析方法中,用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油,并且确定次级离子强度峰是否在质谱中存在于每单位电荷正次级离子的质量数“127,”“213”和“357”处,因此在这些峰存在的情形中鉴定含有一种为(化学式4)单酯的基油的润滑剂。

        [化学式4]

        另外,在另一种按照本发明的润滑剂的分析方法中,用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油,并且确定次级离子强度峰是否在质谱中存在于每单位电荷正次级离子的质量数“141,”“227”和“385”处,因此在这些峰存在的情形中鉴定含有一种为(化学式3)单酯的基油的润滑剂。再次列出(化学式3)。

        [化学式3]

        另外,在另一种按照本发明润滑剂的分析方法中,用次级离子质谱法分析包含在润滑剂中的基油,并且确定次级离子强度峰是否在质谱中存在于每单位电荷正次级离子的质量数“155,”“241”和“413”处,因此在这些峰存在的情形中鉴定含有一种为(化学式5)单酯的基油的润滑剂。

        [化学式5]

        按照下列扩展的考虑可以理解本发明。即,作为一个涉及润滑剂组合物变质分析方法的发明。????

        也就是说,在一种按照本发明的润滑剂组合物的变质分析方法中,用次级离子质谱法分析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的质量数“127,”“213”和“357”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预定时段后的润滑剂组合物,因此得知在相同质量数处的次级离子强度。然后,为了评估上述润滑剂组合物的变质情况,求出在上述初始条件中的次级离子强度与在上述使用后的次级离子强度的比率。

        这在含有一种基油的润滑剂的变质分析中有效,其中所述基油是烷基R=C7H15的(化学式4)的单酯。

        另外,在一种按照本发明的润滑剂组合物的变质分析方法中用次级离子质谱法分析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的质量数“141,”“227”和“385”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预定时段后的润滑剂组合物,因此得知在相同质量数处的次级离子强度。然后,为了评估上述润滑剂组合物的变质情况,求出在上述初始条件中的次级离子强度与在上述使用后的次级离子强度的比率。

        这在含有一种基油的润滑剂的变质分析中有效,其中所述基油是烷基R=C8H17的(化学式3)的单酯。

        另外,在一种按照本发明的润滑剂组合物的变质分析方法中用次级离子质谱法分析初始条件下的润滑剂组合物,以得知在质谱中每单位电荷正次级离子的质量数“155,”“241”和“413”处的次级离子强度,并且以相同方法分析使用预定时段后的润滑剂组合物,因此得知在相同质量数处的次级离子强度。然后,为了评估上述润滑剂组合物的变质情况,求出在上述初始条件中的次级离子强度与在上述使用后的次级离子强度的比率。

        这在含有一种基油的润滑剂的变质分析中有效,其中所述基油是烷基R=C9H19的(化学式5)的单酯。

        在所有上述润滑剂组合物的变质分析方法中,用次级离子质谱法获得在使用前润滑剂的质谱与使用后润滑剂的质谱的比率,从而可以高精度分析出润滑剂的变质,即使是极其少量的样品的变质。

        优选将以上述方法获得的润滑剂组合物与下列动压力液压轴承一起或在下列电机中使用。

        即,提供一种按照本发明的动压力液压轴承,其具有彼此啮合以便可以自由旋转的轴承部件和旋转轴部件;在上述轴承部件和上述旋转轴部件之间形成间隙的两个彼此相对表面的至少一个中产生的动压力发生槽;和填充于彼此相对表面之间的间隙之中的润滑剂组合物,其中将上述润滑剂组合物中任何一种用作上述润滑剂组合物。

        另外,提供一种按照本发明的电机,其具有基座(base?part);固定于上述基座的用于产生磁场的定子;具有与上述定子相反旋转磁体的转子;设置于上述转子中的旋转轴部件;设置在上述基座中的轴承部件,其与上述旋转轴部件啮合以便自由旋转;在上述轴承部件和上述旋转轴部件之间形成间隙的两个彼此相对表面的至少一个中产生的动压力发生槽;和一种填充于上述彼此相对表面之间的间隙之中的润滑剂组合物,其中将上述润滑剂组合物中任何一种用作上述润滑剂组合物。

        存在多种上述电机构型的模型,如下列各项。

        提供一种电机,其中在基座端上的上述轴承部件是做成圆筒形并且在转子端上的上述旋转轴部件与上述轴承部件的内侧啮合。

        另外,提供一种电机,其中在转子端上的上述旋转轴部件是做成圆筒形并且其中上述旋转轴部件与在基座端上的上述轴承部件的外侧啮合。

        另外,提供一种电机以便具有一种径向轴承部件,其中上述轴承部件和上述旋转轴部件彼此径向相对,并且将上述润滑剂组合物填充于上述轴承部件和上述旋转轴部件之间的间隙之中,并且其中在上述径向轴承部件中形成间隙的两个彼此相对表面的至少一个中产生动压力发生槽。

        另外,提供一种电机以便具有一种止推轴承部件,其中上述轴承部件和上述旋转轴部件彼此轴向相对,并且将上述润滑剂组合物填充于上述轴承部件和上述旋转轴部件之间的间隙之中,并且其中在上述止推轴承部件中形成间隙的两个彼此相对表面的至少一个中产生动压力发生槽。

        另外,提供一种电机,其中止推轴承部件是由具有上述圆筒形轴承部件的孔的端面和一个在与上述具有上述轴承部件的孔的端面相对的上述转子中的环形区域形成,并且其中在具有孔的上述端面和与上述止推轴承部件中端面相对的上述环形区域中的至少一个形成一种动压力发生槽。

        另外,提供一种电机,其中止推轴承部件是由具有上述圆筒形旋转轴部件的孔的端面和一个在与上述具有上述旋转轴部件的孔的端面相对的上述基座中的环形区域形成,并且其中在另外具有孔的上述端面和与上述止推轴承部件中端面相对的上述环形区域中的至少一个中形成动压力发生槽。

        另外,提供一种电机,其中将磷化镍镀膜应用于在上述轴承部件和上述旋转轴部件之间形成间隙的两个彼此相对表面。上述磷化镍镀膜优选是一种磷浓度为15重量%或更小的无电镀膜。

        因此,安装上述电机的任何一种电机集成装置也是一个有效发明。

        附图简述

        通过参照附图的本发明优选实施方案的下列描述,本发明的这些和其它目的以及优点将变得清楚,其中:

        图1是关于依照本发明实施方案1润滑剂组合物,显示对与磷化镍镀铜合金一起使用的实施例和比较例的润滑剂进行加速高温试验的结果的示图;

        图2是关于依照本发明实施方案1的润滑剂组合物,显示对与铜合金一起使用的实施例的润滑剂进行加速高温试验的结果的图;

        图3是关于依照本发明实施方案2的润滑剂组合物,实施例1润滑剂的次级离子质谱结果的质谱图;

        图4是关于依照本发明实施方案2的润滑剂组合物,实施例2润滑剂的次级离子质谱结果的质谱图;

        图5是关于依照本发明实施方案2的润滑剂组合物,实施例3润滑剂的次级离子质谱结果的质谱图;

        图6是关于依照本发明实施方案2的润滑剂组合物,实施例4润滑剂的次级离子质谱结果的质谱图;

        图7是关于依照本发明实施方案2的润滑剂组合物,比较例润滑剂的次级离子质谱结果的质谱图;

        图8是用于硬盘设备中一个实施例的截面图,在所述实施例中使用依照本发明实施方案4的动压力液压轴承的电机;

        图9是图9放大部分的截面图;

        图10是显示图9动压力液压轴承止推表面中的动压力槽图案的视图;

        图11是关于依照本发明实施方案4的润滑剂组合物,显示对实施例和比较例的润滑剂进行加速高温试验的结果的图;

        图12A是显示装置主要部件的构型平面图,所述装置中集成依照本发明实施方案5的电机;

        图12B是与图12A对应的截面图;

        图13是依照本发明实施方案5的电机的主要部件的截面图;

        图14A是依照本发明实施方案5的电机的转子的平面图;

        图14B是依照本发明实施方案5的另一个电机转子的平面图;

        图15是显示依照本发明实施方案6的外转子类型的电机的结构截面图;

        图16是显示依照本发明实施方案7的轴向间隙类型的电机的结构截面图;

        图17是依照本发明实施方案8的电机的主要部分的截面图;

        图18A是依照本发明实施方案8的电机转子的平面图;

        图18B是依照本发明实施方案8的电机基座的平面图;

        图19是显示在依照本发明实施方案5至实施方案8的电机中使用的润滑剂粘度随时间变化的图;

        图20是显示在依照本发明实施方案5至实施方案8的电机中使用的润滑剂粘度随时间变化的另一个图;

        图21是显示加入到在依照本发明实施方案5至实施方案8的电机中使用的润滑剂中的油剂作用的图;和

        图22是显示磷化镍电镀和与在依照本发明实施方案5至实施方案8的电机中与动压力液压轴承一起使用的润滑剂的作用的图。

        在所有这些图中,用相同的数字表示同样的成分。

        优选实施方案详述

        在下列各项中,参照附图描述本发明的本实施方案。

        (实施方案1)

        依照本发明实施方案1的润滑剂组合物(润滑剂)包括至少一种基油,一种抗氧化剂和一种添加剂,并且填充于两个彼此相对移动的构件的两个相对表面之间的间隙,其中润滑剂组成如下。

        首先,采用具有(化学式6)结构的物质作为基油。

        [化学式6]

        这里在(化学式6)中n=7,n=8或n=9。

        具体地,它们是具有(化学式7)结构的基油(A),具有(化学式8)结构的基油(B)或具有(化学式9)结构的基油(C),所有基油是单酯。

        [化学式7]

        [化学式8]

        [化学式9]

        将来源于上述三类的任何一种类型用作润滑剂的基油。这里,所有的基油(A)至(C)是由一种多元醇和一种脂肪酸制成的酯类。

        在一种润滑剂中在基油两个末端处的烷基R=CnH2n+1相同。另外,在一种润滑剂中不将上述三类基油混合,而宁可将基油限制为任何一种类型。在这个意义上,一种本发明润滑剂的基油是一种单酯?;?A),基油(B)和基油(C)在每个末端具有彼此不同的烷基R,由于这个,这三类基油具有彼此不同的粘度。和现有技术情形中的混合酯不同,在本发明中不混合多种类型的具有不同粘度的基油。也就是说,在本发明润滑剂中的基油是一种单酯。这里,其中按照本发明的使用上述基油的润滑剂具有合适的动压力液压轴承应用目的。

        在使用混合酯的情形中,当长期使用时混合组分中的低粘度组分分解比其它组分早,因为这个,出现润滑剂变质加速的现象。与此相反,将完全相同的烷基用于结构中,另外按照本发明使用只包括一种类型的基油,由此可以将粘度特性调整至具有一个预定的值,即在0℃?48mPa·s或更小和在40℃?12mPa·s或更小。

        通过使用一种具有由(化学式6)表示的结构并且具有上述粘度特性的基油可以实现一种润滑剂,其即使在低温条件下也具有低粘度,并且随温度从高至低改变其粘度变化小。在将该润滑剂用于动压力液压轴承的情形中,低温使用时轴承损失小并且可以在润滑剂温度变高的高速下稳定使用轴承。

        这里,在0℃?48mPa·s或更小的粘度是一个其中轴承损失是可容许的值,并且在0℃粘度为40mPa·s或更小的情形中可以进一步减少轴承损失。另外,40℃温度的粘度是12mPa·s或更小,并且在粘度为0℃?48mPa·s和40℃?12mPa·s的情形中,可以将由于温度波动的粘度变化限制在容许值的范围内,因此可以在一个广泛的温度范围内减小轴承损失。上述已经由本发明人发现。

        接下来,描述抗氧化剂并且本发明的一种润滑剂具有上述基油的主体,另外,包括来源于基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂至少一种类型的添加剂作为抗氧化剂。使该添加剂的总量为至少0.1重量%或更多。在基于受阻酚的抗氧化剂的情形中,其结构中包括至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)。这里,可以包括至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)并且可以包括其两个,三个或四个。

        总之,添加一种包含(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂或一种基于受阻胺的抗氧化剂或者添加这两种抗氧化剂。

        通过将0.1重量%或更多的一种基于受阻酚或基于受阻胺的抗氧化剂加入至上述基油中,即使当润滑剂变得高温时也可以防止氧化发生,因此可以防止润滑剂特性的变质。该基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂具有自由基捕获剂的功能并具有通过在加热时自氧化防止基油氧化的性质。即在润滑剂曝露在高温下的情形中,在起始阶段产生作为一种氧化产物的不稳定过氧化物。该过氧化物分解以致产生新的自由基,并且因此氧化以一种加速的方式进行。然而基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂具有与这些自由基反应和钝化这些自由基的作用。因此,可以防止氧化。尽管要加入的这些抗氧化剂的最优量根据使用的目的而不同,加入至少0.1重量%或更多获得抗氧化作用。

        这里,如果加入的量过多,基油的性能变差,因此理想的是将加入量的上限值设定为10重量%,另外,8重量%或更小是更理想的,因为它是在其中基油性能变差几乎不发生的范围内。

        另外,对于润滑剂需要一种用于减小摩擦系数的添加剂,并且本发明的润滑剂包括一种在(化学式10)中显示的甘油三酯。

        [化学式10]

        这里R1,R2和R3分别是一种由CxHyOz组成的不饱和或饱和直链结构或支化结构,另外R1,R2和R3优选具有相同结构或它们中的至少一个具有一种不同结构。此外,优选x值为15-21的一个整数值,y值为29-43的一个整数值,并且z值优选为0-1的一个整数值。

        更具体地,当z值为0时,获得一种不饱和或饱和直链烷基或支化烷基结构,而当z值为1时获得一种结构中存在一个OH基的不饱和或饱和直链烷基结构或支化烷基的结构。在结构中存在OH的情形中,改善与金属相对的轴承构件的湿润性以便减小摩擦系数,因此可以改善润滑剂的特性。

        这里,在x和y值比上述范围的上限大的情形中,甘油三酯变成一种固体,并且不仅与基油的可混性变得更差而且粘度变得更大。另外,在使该值比上述范围的下限小的情形中,降低了在启动时润滑剂的特性。因此,上述值表示作为克服这两个限制的情形的理想范围。

        然后,使至少包括甘油三酯的添加剂的总量为5重量%或更小。在添加甘油三酯的量过量的情形中,降低了基油的性能并且添加剂5重量%的限度是在性能容许内,而在3重量%或更小的情形中,可以防止润滑剂使用寿命降低,其是更理想的。

        当在启动后或停止前瞬间动压力变小时,在动压力液压轴承中出现金属接触的情形,并且在使用一种润滑剂的情形中,可以增大那时的可滑动性,所述润滑剂中加入5重量%或更少具有上述结构的甘油三酯。因此,在频繁启动或停止主轴电机的情形中,如在硬盘设备中,可减少转动轴和轴承部件的摩擦和磨损,这样可以实现高可靠性的动压力液压轴承。

        如上所述,本实施方案的一种润滑剂(润滑剂组合物)其特征在于通过将一种基于受阻酚的抗氧化剂或一种基于受阻胺的抗氧化剂或者这两者和一种甘油三酯加入基油中调整粘度特性,以便0℃的粘度为48mPa·s或更小并且40℃的粘度为12mPa·s或更小,所述基油是一种具有上述(化学式7),(化学式8)或(化学式9)结构的单酯,结果获得一种DOS(癸二酸二-2-乙基己酯),(三羟甲基丙烷+单价脂肪酸)或新戊二醇的辛酸和癸酸混合酯的代用品,所述DOS为一个常规二酯的典型实例,所述(三羟甲基丙烷+单价脂肪酸)是一个三酯的典型实例,从而提供一种润滑剂,其中即使在低温条件下也可保持低粘度并且在高温下不发生分解或氧化,因此摩擦系数低。因此,在将润滑剂用于动压力液压轴承的情形中,在低温使用的时候轴承损失小,并且当润滑剂温度变高时,即使在高旋转速度下也可以稳定使用轴承。另外,可以提供用于动压力液压轴承的润滑剂,其特性是非常稳定的,具有小的粘度变化和小的汽化损失,并且具有良好耐热性以致氧化或分解几乎不发生。

        [实施方案1的实施例]

        下面,通过使用实施方案1的实施例详细描述本发明。

        (实施例1)

        如下制备实施例1的润滑剂。这是包括一种单酯基油润滑剂,所述基油具有(化学式6)中显示的结构,其中在n=7的情形中烷基R=CnH2n+1是一种直链饱和烷基C7H16。将1重量%具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。

        (实施例2)

        如下制备实施例2的润滑剂。这是包括一种单酯基油润滑剂,所述基油具有(化学式6)中显示的结构,其中在n=8的情形中烷基R=CnH2n+1是一种直链饱和烷基C8H17。将1重量%具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。

        (实施例3)

        如下制备实施例3的润滑剂。这是包括一种单酯基油润滑剂,所述基油具有(化学式6)中显示的结构,其中在n=9的情形中烷基R=CnH2n+1是一种直链饱和烷基C9H19。将1重量%具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。

        (实施例4)

        如下制备实施例4的润滑剂。这是包括一种单酯基油润滑剂,所述基油具有(化学式6)中显示的结构,其中在n=8的情形中烷基R=CnH2n+1是一种直链饱和烷基C8H17。将1重量%具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。另外,加入1重量%在(化学式10)中显示的甘油三酯。这里,R1,R2和R3具有相同结构,并且分别具有CxHyOz的结构,其中x值为17,y值为33并且z值为1。

        除了基油中烷基R=CnH2n+1的结构不同,实施例1,实施例2和实施例3是相同的。实施例4对应于其中加入实施例2中的甘油三酯的情形。

        (比较例1)

        将DOS(癸二酸二-2-乙基己酯)用作比较例1,所述DOS是一种已经与动压力液压轴承一起使用的润滑剂。

        (比较例2)

        将含有一种作为基油的混合酯的润滑剂用作比较例2,在所述基油中混合两种类型的酯,新戊二醇的辛酸的酯和新戊二醇和癸酸的酯。

        ???????????????????????(1)

        这里,在表1中显示从实施例1至实施例4润滑剂中基油主要组分的量。

        [表1]润滑剂组分实施例1实施例2实施例3实施例4作为主要组分的基油的量(重量%)98.585.397.796.7

        如从(表1)中可以看出,实施例1至实施例4润滑剂的基油主要组分的量分别是85重量%或更多。

        下面描述测量关于四个实施例和两个比较例的上述润滑剂的粘度,粘度的稳定性,汽化量,抗氧化,高温下的稳定性和摩擦系数的结果。????

        表2显示0℃和40℃的粘度,依照温度的改变率(B值)和汽化量。

        [表2]实施例1?实施例2?实施例3?实施例4?比较例1?比较例2?0℃粘度值?(mPa·s)27.3?36.13?46.71?36.52?52.72?37.39?40℃粘度值?(mPa·s)6.44?7.72?9.50?7.75?10.42?8.00?依照温度的?改变率:B值2925?2757?2960?2914?3256?2975汽化量(重量%)0.58?0.29?0.09?0.25?0.61?0.50

        至于0℃的粘度值和40℃的粘度值,所有实施例1至实施例4的润滑剂具有比比较例1的润滑剂(其特征在于DOS)低的粘度。另外,除了实施例3的润滑剂(其特征在于C9H19),实施例1,实施例2和实施例4的润滑剂都具有低于比较例2润滑剂(其特征在于混合酯)的粘度。

        比较例1的润滑剂(其特征在于DOS)已经常规用于硬盘设备的主轴电机中。每个实施例与比较例1显著不同并且认识到粘度的下列下降。即获得实施例1的润滑剂(其特征在于C7H15)在0℃下降48%和40℃下降38%,实施例2的润滑剂(其特征在于C8H17)在0℃下降31%和40℃下降26%,实施例3的润滑剂(其特征在于C9H19)在0℃下降11%和40℃下降8%,和实施例4的润滑剂(其特征在于C8H17+甘油三酯)在0℃下降31%和40℃下降25%的结果。

        另外,与比较例2的润滑剂(其特征在于混合酯)比较,获得在实施例1中在0℃下降26%和40℃下降19%,在实施例2中在0℃下降3%和40℃下降3%,在实施例4中在0℃下降2%和40℃下降3%的结果。

        因此,与已经常规使用的比较例1的润滑剂(其特征在于DOS)相比较,每种本发明实施例的润滑剂在低温下和高温下都具有低粘度,这样可以减少动压力液压轴承的轴承损失。

        另外,与同样是基于酯的比较例2的润滑剂(其特征在于混合酯)相比较,在实施例1、实施例2和实施例4中粘度更低,这样可以减小轴承损失。

        为了以高精度的方式保持主轴电机的旋转速度,在一个广泛温度范围内润滑剂粘度的变化小是同样重要的,因此评估该粘度变化。至于评估的方法,使用表2中的粘度数据以使粘度Y和绝对温度T的倒数的关系接近一个在(方程式1)中显示的指数函数,并且通过使用常数B比较粘度的变化。

        [方程式1]????Y=A·e-B/T

        在(方程式1)中,A和B是常数。常数B显示表示粘度依照时间变化率的曲线的斜率。即该曲线表示常数B的值越小,润滑剂粘度依照温度的变化越小。该结果在表2中作为B值显示。

        实施例1至实施例4的润滑剂的B值比比较例1和比较例2各自的B值小,因此获得依照温度变化粘度波动不易发生的结果。

        粘度大的变化意味着在其中粘度变高的低温端轴承损失变大,并且当润滑膜在其中粘度变低的高温端破裂时,由于金属接触导致的胶住容易发生。即使在其中温度改变很大条件下每种本发明实施例的润滑剂也具有比比较例更小的粘度变化,以致于在冬季户外使用或在夏季留在车内后使用安装了其中使用该润滑剂的电机的装置,因此与该润滑剂一起使用的动压力液压轴承或其中使用该动压力液压轴承的主轴电机可以获得在广泛温度范围内和在高速旋转领域内的稳定的旋转性能。

        接下来,描述汽化量损失的测量结果。至于汽化损失,将实施例1至实施例4以及比较例1和比较例2的每一种润滑剂放置于一个玻璃烧杯中,并将该烧杯留在100℃的恒温槽中120小时,之后,获得重量减少量(重量%)作为蒸汽损失。该结果在表2中作为汽化量显示。

        获得实施例2,实施例3和实施例4的汽化量比比较例1和比较例2的汽化量低的结果。特别是,在实施例3中获得显著低的汽化量损失的结果。即实施例2,实施例3和实施例4具有小的汽化量,因此在长期运转后润滑剂不会短缺并且可以增大主轴电机的使用寿命。特别是,实施例3的润滑剂具有显著的稳定性。

        接下来,依照加速高温试验评估当润滑剂接触转轴时润滑剂和金属的耐热稳定性,所述金属是一种长时间在高温下的轴承构件。通过考虑在主轴电机实际传动时润滑剂的条件和使用带有振荡器的油热槽,依照下列方法进行加速高温试验。

        首先,将实施例1至实施例4以及比较例1和比较例2的每种润滑油倒入由不锈钢制成的试管中。将与转轴和轴承构件相同的金属材料浸泡于每个试管中的润滑剂中,所述试管中已经倒入润滑剂。至于该金属材料,使用由铜合金制成的圆筒形棒条,其经常被用作轴承构件,其表面形成磷化镍电镀涂料膜,所述涂料膜通常用于表面的硬化。将这些试管浸泡于已加热至150℃的带有振荡器的油热槽中并且振荡以便进行加速温度检验。由于借助于振荡器由不锈钢制成的试管和其上进行磷化镍电镀的铜合金棒条是彼此持续接触的,因此新形成的表面总是在各金属的表面形成这样可以实现界面润滑状况。

        关于评估方法,取样恒量的每种润滑剂并且在上述加速高温试验期间每当恒定时段过去就测量粘度,由此评估粘度的变化,并且为了评估在627小时(26天和3小时)已经过去后测量总氧化量。在耐热性差的润滑剂情形中或在金属作为催化剂时分解或变质的润滑剂情形中,在高温条件下或由于加入金属时的催化作用其粘度改变,因此通过测量粘度改变可以评估润滑剂的耐热性。

        这里,总氧化量是以毫克单位表示的中和包含在1克测量样品中的酸组分所需氢氧化钾的量。在总氧化量的值很大的情形中,它意味着润滑剂在高温条件下被氧化而且分解等已经进行,结果,已经产生酸组分。因此,一个很大的总氧化量值说明变质如氧化或分解已经在润滑剂中发生,由此可以评估耐热性。

        在图1中显示依照加速高温试验测量粘度改变的结果。横轴表示保持高温的时段,并且纵轴表示每个恒定时段过后的粘度。这里,粘度的测量是在40℃进行。P1是实施例1的润滑剂,P2是实施例2的润滑剂,P3是实施例3的润滑剂,P4是实施例4的润滑剂,Q1是比较例1的润滑剂并且Q2是比较例2的润滑剂。

        在比较例1润滑剂Q1(其特征在于DOS)的情形中,粘度随时间过去以近似线性的方式增大并且最终在340个小时过后的点饱和。在以这样的方式发生粘度改变的情形中,在其中轴承部件变成高温的使用条件下轴承损失变大以致于润滑剂的使用变得困难。另外,在大约170个小时过去后在比较例2的润滑剂Q2中发生粘度改变,所述润滑剂Q2与比较例1的润滑剂Q1相比较具有良好的耐热性,但是却被认为具有长期可靠性的问题。

        在另一方面,在加速高温试验期间随着时间过去几乎不能检测到实施例1至实施例4润滑油粘度的改变,因此,证实了耐热稳定性是极好的。

        接下来,在(表3)中显示627小时后上述六种类型润滑剂的总氧化量的测量结果。

        [表3]实施例1实施例2实施例3实施例4比较例1比较例2总氧化量(mg?KOH/g)0.000.910.000.3718.161.00

        所有实施例1至实施例4的润滑剂具有比比较例1和比较例2小的总氧化量因此证实良好的耐热性。特别是,实施例1的润滑剂(其特征在于C7H15)和实施例3的润滑剂(其特征在于C9H19)的总氧化量的值为0因而认为它们是非常稳定的润滑剂,其中即使在高温条件下也不发生分解。

        在另一方面,在比较例1润滑剂(其特征在于DOS)的情形中,总氧化量的值很大,因此可以看到在加速高温试验中已经发生分解。即已经变得清楚:比较例1的润滑剂具有低劣的耐热稳定性,并且因此具有很大的粘度变化。

        另外,在比较例2润滑剂(其特征在于混合酯)的情形中,总氧化量的值稍微比实施例2的润滑剂(其特征在于C8H17)大,然而粘度变化明显地比实施例2大。作为这个的结果,可以看出在比较例2中发生的粘度变化不是因为混合酯的分解,所述混合酯是一种组合物,而是因为混合酯被化学聚合。即,在高温条件下比较例2的润滑剂中发生化学聚合,比较例2中使用一种由混合酯制成的基油,而观察到其中使用一种单酯基油的润滑剂即使在高温下也是稳定的,所述从C7H15,C8H17或C9H19中的单酯只有一种类型被用作本发明(化学式6)中的烷基R=CnH2n+1。

        这里,当将实施例2的润滑剂(其特征在于C8H17)和实施例4的润滑剂(其特征在于C8H17+一种甘油三酯)比较时,获得的结果是实施例4润滑剂的总氧化量的值比实施例2的润滑油约小60%。从这里已经变得清楚,甘油三酯具有抑制基油分解的作用。

        这里,对实施例1至实施例4进行加速高温试验,其使用其上没有进行磷化镍电镀的铜合金材料,其中关于其上进行磷化镍电镀的铜合金材料未发生粘度变化。该结果显示在图2中。检验条件与上述加速高温试验相似。

        从图2可以看出,其变得清楚:当使用一种铜合金材料时不发生粘度的变化并观察到良好的耐热稳定性,所述铜合金材料上没有进行磷化镍电镀。

        这里,至于用于转轴和轴承部件的金属材料,不仅其上进行磷化镍电镀或其上没有进行磷化镍电镀的上述铜合金,而且有可能多种其它材料可以被利用,在该情形中,可将通过电镀等的涂料应用于与材料相适应的表面,或可将一种用于抑制金属腐蚀的抑制剂或金属减活剂加到润滑剂中。

        接下来,当发生与金属的接触时可滑动性特性的评价结果。当在安装了动压力液压轴承的电机启动后或停止前瞬间油膜破裂时发生与金属的接触。当发生与金属的接触时,摩擦系数变大并且因此导致大量磨损。

        通过使用一种小齿轮盘试验装置测量摩擦系数,进行当发生与金属的接触时可滑动性特性的评估方法。在小齿轮盘试验中使用由通常用于转轴的不锈钢制成的销和由铜合金制成的圆盘,其中铜合金上形成磷化镍电镀涂料膜,并且在一些情形中其是用于轴承部件。至于测试条件,将圆盘相对于销的速度设置为0.16m/sec并且将加在销上的负荷设置为624mN。测试的结果在表4中显示。

        [表4]实施例1实施例2实施例3实施例4比较例1比较例2摩擦系数0.150.140.140.120.160.15

        获得所有实施例1至实施例4润滑剂的摩擦系数比比较例1和比较例2润滑剂小的结果。在这些当中,实施例3的润滑剂具有最小的摩擦系数,明确证实加入甘油三酯的作用。

        实施例1至实施例4的润滑剂与比较例1和比较例2的润滑剂性能的比较结果总结如下。

        即,尽管实施例1的润滑剂(其特征在于C7H15)具有低粘度并且耐热性良好,汽化量稍微比将混合酯作为基油的比较例2高。然而,因为它的低粘度由于润滑剂本身摩擦的发热很少,因此与比较例2相比较可以限制发热。因此,即使在汽化量稍微比比较例2大的情形中,与比较例2相比,实施例1的润滑剂具有高温下的总稳定度。

        从总体观点来看实施例2的润滑剂(其特征在于C8H17)和实施例4的润滑剂(C8H17+甘油三酯)具有比比较例1和比较例2更好的特性,并且可以看到它们是具有高耐热性和小轴承损失的润滑剂。

        在另一方面,实施方案3的润滑剂(其特征在于C9H19)具有比比较例2的由混合酯组成的润滑剂更大的粘度。然而,汽化量很小并且总氧化量为0,因此耐热性是极好的。作为这个的一个结果,可以获得高可靠性的动压力液压轴承,其中即使粘度很大以致于润滑剂本身的摩擦容易导致发热也不发生氧化、分解等。

        如上所述,与比较例相比,本发明实施例的润滑剂全部具有总体优越的特性,因此可以获得具有在高温下极好可靠性的润滑剂。

        这里,根据动压力液压轴承使用的环境或条件可以另外加入多种添加剂如,例如油剂,金属腐蚀抑制剂或金属减活剂。

        此外,实施例1的润滑剂(其特征在于C7H15)具有最低的粘度并具有极好的耐热性,因此这是适合例如用于电机的润滑剂,所述电机是用于驱动旋转的录像机鼓形磁头,其中集成摄像机或用于机动装置的主轴电机的动压力液压轴承。

        另外,与比较例相比,实施例2的润滑剂(其特征在于C7H15)和实施例4的润滑剂(C8H17+一种甘油三酯)具有总体优越性能并且是良好平衡的润滑剂。另外,实施例4的润滑剂具有小的摩擦系数,因此是适于其中频繁启动或停止电机的应用。

        此外,尽管粘度比比较例2的润滑剂(其特征在于混合酯)大,实施例3的润滑剂(其特征在于C9H19)具有小的汽化损失并且具有对氧化和分解极好的抗性和极好的耐热性,结果即使当将轴承部件曝露于高温下时没有发生变质,因此适合作为用于要求高可靠性和长使用期的动压力液压轴承的润滑剂。

        可将实施方案1的上述润滑剂总结如下。

        将具有(化学式7),(化学式8)或(化学式9)结构中任何一个的单酯基油用作基油,并且包括从基于受阻酚的抗氧化剂(含有至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基))或基于受阻胺的抗氧化剂之中的至少一种类型,此外为了减小摩擦系数在构型中包括一种甘油三酯,由此在这些润滑剂中将粘度特性调整为在0℃?48mPa·s或更小和在40℃?12mPa·s或更小。因而将这些润滑剂主要用于动压力液压轴承。

        由于润滑剂具有该组成,在低温下可保持低粘度,在高温下不发生分解或氧化,因此可以实现高耐热稳定性。另外,汽化量小并且其上已进行磷化镍电镀或其上未进行磷化镍电镀的铜合金材料至少不导致润滑剂质量的改变。因此,即使当在低温下使用润滑剂时轴承损失小,并且可以使用该润滑剂以便即使在其中温度变高的高速旋转时也具有高可靠性,因此可以获得显著作用,由此可以获得一种在高速旋转时或在广泛温度范围内可以使用的动压力液压轴承。

        ???????????????????????????(2)

        (实施方案2)

        本发明的实施方案2涉及一种润滑剂(基油)的分析方法。该润滑剂分析方法是从其它润滑剂中鉴定一种润滑剂等的技术,所述润滑剂的基油是一种单酯,其具有上述(化学式6)的结构并且只含有一种类型的烷基R=CnH2n+1,其中n=7,n=8或n=9。

        ???????????????????????????(3)

        本发明实施方案润滑剂的分析方法是基于下列原理。

        [化学式11]

        用符号S(这里,S不是硫)表示一个基油分子,该基油是具有由(化学式11)表示的分子结构的单酯分子。一个H原子与电离的该基油分子S结合,因此可以表示为(S+H)+。在基油分子S分解的情形中,(a)部分电离或(b)部分电离。当假定质量数H=1,C=12和O=16,计算(a)部分,(b)部分和(S+H)+部分各自的质量数。

        [1]如果R6=R7=C7H15,

        在(化学式11)中的部分(a)中,H,C和O的数量分别为15,8和1,因为R7是C7H15,所以质量数是

        1×15+12×8+16×1=127。

        在(b)部分中,H,C,和O的数量分别为25,13和2,因为R6是C7H15,所以质量数是

        1×25+12×13+16×2=213。

        通过将O(其数量是一个)加入到(a)部分和(b)部分获得油分子S。一个H原子与电离的该基油分子S结合结果变成(S+H)+。(S+H)+的质量数变成127+213+16+1=357。

        因此,用于确定其为单一具有在烷基R=C7H15情形中的(化学式6)结构的基油的质量数是一个“127,”“213”和“357”的组合。因而,关于通过次级离子质谱分析时每电荷单位正次级离子的质量的组合将“127,”“213”和“357”假设为第一组。

        在第一组“127,”“213”和“357”的质量数处的次级离子强度中获得一个峰的情形中,可以确定一种对应于其中R6和R7都是(化学式11)中的烷基C7H15情形的结构。

        [2]其中R6=R7=C7H15的情形

        因为R7是C8H17,依照计算与第一组相比,(化学式11)中的(a)部分具有两个另外的H和一个另外的C,因此质量数为

        127+1×2+12×1=127+14=141。

        因为R6也是C8H17,依照计算与第一组相比,(化学式11)中的部分(b)具有两个另外的H和一个另外的C,因此质量数为

        213+14=227。

        因而,依照计算与第一组相比,(S+H)+部分具有另外两组两个H和一个C,因此质量数变为

        357+14×2=385。

        因此,用于确定其为具有在烷基R=C8H17情形中的(化学式6)结构的单酯基油的质量数是一个“141,”“227”和“385”的组合。因而,关于通过次级离子质谱分析时每电荷单位正次级离子的质量的组合将“141,”“227”和“385”假设为第二组。

        在第二组“141,”“227”和“385”的质量数处的次级离子强度中获得一个峰的情形中,可以确定一种对应于其中R6和R7都是(化学式11)中的烷基C8H17情形的结构。

        [3]其中R6=R7=C9H19的情形

        因为R7是C9H19,依照计算与第二组相比,(化学式11)中的部分(a)具有两个另外的H和一个另外的C,因此质量数为

        141+14=155。

        因为R6也是C9H19,依照计算与第二组相比,(化学式11)中的部分(b)具有两个另外的H和一个另外的C,因此质量数为

        227+14=241。

        因而,与第二组相比较(S+H)+部分具有另外两组两个H和一个C,因此质量数变为

        385+14×2=413。

        因此,用于确定其为具有在烷基R=C9H19情形中的(化学式6)结构的单酯基油的质量数是一个“155,”“241”和“413”的组合。因而,关于通过次级离子质谱分析时每电荷单位正次级离子的质量的组合将“155,”“241”和“413”假设为第三组。

        在第三组“155,”“241”和“413”的质量数处的次级离子强度中获得一个峰的情形中,可以确定一种对应于其中R6和R7都是(化学式11)中的烷基C9H19情形的结构。

        上面描述总结如下。即在一种依照本发明的润滑剂分析方法中,根据当使用次级离子质谱时每单位电荷正次级离子的强度峰确定在第一组“127,”“213”和“357”质量数的每个中是否获得一个峰。在该检测变成肯定的情形中,可以鉴定其基油是一种具有(化学式6)结构的单酯的润滑剂,所述(化学式6)中烷基R=C7H15。

        另外,在一种依照本发明另一种实施方案润滑剂的分析方法中,根据当使用次级离子质谱时每单位电荷正次级离子的强度峰确定在第二组“141,”“227”和“385”质量数的每个中是否获得一个峰。在该检测变成肯定的情形中,可以鉴定其基油是一种具有(化学式6)结构的单酯的润滑剂,所述(化学式6)中烷基R=C8H17。

        另外,在一种依照本发明还有的另一种实施方案润滑剂的分析方法中,根据当使用次级离子质谱时每单位电荷正次级离子的强度峰确定在第三组“155,”“241”和“413”质量数的每个中是否获得一个峰。在该检测变成肯定的情形中,可以鉴定其基油是一种具有(化学式6)结构的单酯的润滑剂,所述(化学式6)中烷基R=C9H19。

        这里,在上述润滑剂分析方法的任何情形中,当基油分子S的质量数,其是检测对象,是M并且基油分子质量数和相邻质量数的差为ΔM,所述相邻质量数是通过静态次级离子质谱获得的,当α是一个正数时根据由M/ΔM表示的质量数的分离度可以在(M+α)或更小的条件下进行分析。

        为了显著鉴定“1”的质量数在每电荷单位基油分子S的质量数为“357,”的情形中,质量数的分离度可以是(357+α)或更小。在每电荷单位基油分子S的质量数为“385,”的情形中,质量数的分离度可以是(385+α)或更小。在每电荷单位基油分子S的质量数为“413,”的情形中,质量数的分离度可以是(413+α)或更小。因此,可以设置条件以使质量数的分离度为例如500或更小。

        这里基油可以只在第一个至第三个基团中的一个基团中有一个峰。在

        基油在两个或更多基团中有峰的情形中,基油包括一种混合酯,因此将该情形排除。

        ????????????????????????????(4)

        如在由DOS(癸二酸二-2-乙基己酯)表示的二酯中所见,这样一种分解反应不易发生,所述DOS是一种常规基油。由DOS表示的二酯通常具有由(化学式12)表示的结构。这里显示的R4和R5分别表示一种由CmHn组成的直链或支化烷基(m和n为整数)。

        [化学式12]

        在R4和R5具有相同结构并且是由CH2CH2R组成的直链烷基的情形中,当曝露于高温下时基油的分子运动变得激烈,因此(化学式12)的结构容易变成(化学式13)的结构并且产生O-H的假键(pseudo-bond)1和2。

        [化学式13]

        即,通过给定的热能至少一个与(化学式13)中的C(其编号为3)或C(其编号为4)结合的H(其编号为5,6,7或8)被转移,因此在(化学式14)中发生反应以致于二酯分解相对容易。

        [化学式14]

        这里,(化学式14)显示其中在(化学式13)中显示的H原子5或H原子7转变成过渡态结构的情形。如上所述,含有作为直链烷基的R4和R5的二酯在热稳定性方面是差的。

        可以将在(化学式13)中显示的至少一个与C原子3或C原子4结合的H原子5,6,7或8用于由众多C原子如甲基或乙基组成的支链烷基R4或R5中。在该情形中由于三维封闭效应可以抑制在(化学式14)中显示的反应。然而,当使用这样一种直链烷基时,润滑剂的粘度变高。因此,在二酯中同时获得良好的耐热性和低粘度是困难的。因此,尽管根据基油的特性极大地限制了润滑剂的稳定性和粘度,轻易地评估基油是否具有一种具体的特性是困难的。

        与此相反,与在本发明中一样通过进行静态次级离子质谱,可以容易地高精度确定即使是微量的基油组分。在上述方法中确定的基油不容易导致如在(化学式14)中显示的反应。

        然后通过使用在上述方法中测定的基油制备润滑剂。该润滑剂的组分与在实施方案1情形中相同。即,将上述基油用作主体,此外包含来源于基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂的至少一种类型的抗氧化剂作为一种添加剂,并且需要一种用于减小摩擦系数的添加剂,并且本发明的润滑剂包括一种甘油三酯作为一种添加剂,所述甘油三酯的结构在(化学式10)中显示。上述的质量要求和数量要求与在实施方案1中的情形相同。

        如上所述,本实施方案的润滑剂其特征在于将一种基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂,或者两者,以及一种甘油三酯加入到一种具有(化学式7),(化学式8)或(化学式9)结构的单酯基油中,所述结构是通过一种包括上述次级离子质谱的分析方法鉴定的,作为DOS(癸二酸二-2-乙基己酯),(三羟甲基丙烷+单价脂肪酸)或新戊二醇的辛酸和癸酸的混合酯的代用品,所述DOS是一个常规二酯的典型实例,(三羟甲基丙烷+单价脂肪酸)是一个三酯的典型实例,从而调整粘度以使0℃的粘度为48mPa·s或更小并且40℃的粘度为12mPa·s或更小。由此即使在低温条件下也可以保持低粘度并且在高温下不发生分解或氧化,于是可以提供一种摩擦系数低的润滑剂。因此,在将该润滑剂用于动压力液压轴承的情形中,当它在低温下使用时轴承损失小,并且在其中温度变高的高速旋转的时候可以稳定使用该润滑剂。此外,可以提供一种具有非常稳定特性的用于动压力液压轴承的润滑剂,其中粘度改变和汽化损失低并且耐热性极好,结果即使在高温下也不容易导致氧化或分解。

        [实施方案2的实施例]

        在下列各项中,将实施方案2的实施例用于详细描述本发明。

        表5中的测量条件。将Ga+用作原离子(primary?ion),辐射能为12keV,测量次级离子的极性是正的并且检测区域为40μm2。

        [表5]原离子Ga+原离子辐射能12keV次级离子极性正检测区域40μm2

        (实施例1)

        如下制备实施例1的润滑剂。将下列各项用作基油。即当通过使用次级离子质谱分析基油时,次级离子强度分别在第一组“127,”“213”和“357”的位置具有峰。该基油是一种具有(化学式6)结构单酯,其对应于烷基R=C7H15情形中的润滑剂。将1重量%的一种具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到该基油中作为一种抗氧化剂。这与实施方案1的(实施例1)基本相同。

        关于该基油的测量结果在图3中表示。图3中(a),(b)和(S+H)+是对应于在(化学式11)中显示的碎片的峰,其质量数分别为“127,”“213”和“357”。

        (实施例2)

        如下制备实施例2的润滑剂。将下列各项用作基油。即当通过使用次级离子质谱分析基油时,次级离子强度分别在第二组“141,”“227”和“385”的位置具有峰。该基油是一种具有(化学式6)结构单酯,其对应于烷基R=C8H17情形中的润滑剂。将1重量%的一种具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到该基油中作为一种抗氧化剂。这与实施方案1的(实施例2)基本相同。

        关于该基油的测量结果在图4中表示。图4中(a),(b)和(S+H)+是对应于在(化学式11)中显示的碎片的峰,其质量数分别为“141,”“227”和“385”。

        (实施例3)

        如下制备实施例3的一种润滑剂。

        将下列各项用作基油。即当通过使用次级离子质谱分析基油时,次级离子强度分别在第三组“155,”“241”和“413”的位置具有峰。该基油是一种具有(化学式6)结构单酯,其对应于烷基R=C9H19情形中的润滑剂。将1重量%的一种具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到该基油中作为一种抗氧化剂。这与实施方案1的(实施例2)基本相同。

        关于该基油的测量结果在图5中表示。图5中(a),(b)和(S+H)+是对应于在(化学式11)中显示的碎片的峰,其质量数分别为“155,”“241”和“413”。

        (实施例4)

        如下制备实施例3的一种润滑剂。即当通过使用次级离子质谱分析基油时,次级离子强度分别在第二组“141,”“227”和“385”的位置具有峰。该基油是一种具有(化学式6)结构单酯,其对应于烷基R=C8H17情形中的润滑剂。将1重量%的一种具有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂加入到该基油中作为一种抗氧化剂。除此,加入1重量%在(化学式10)中显示的一种甘油三酯。这里,R1,R2和R3具有相同的结构并且具有CxHyOz结构,所述CxHyOz中的x值为17,上述标号中间的值为33并且z值为1。这与实施方案1的(实施例4)基本相同。

        关于该基油的测量结果在图6中表示。图6中(a),(b)和(S+H)+是对应于在(化学式11)中显示的碎片的峰,其质量数分别为“141,”“227”和“385”。在实施例4的情形中,通过比较图4和图6中的峰可以证实基油的组成是与实施例2相同的结构。

        (比较例)

        将DOS(癸二酸二-2-乙基己酯),其是一种已与动压力水力轴常规使用的润滑剂,用作一个比较例。这与实施方案1中的比较例1基本相同。在图7中显示通过在实施例1中描述的条件下的质谱测量的谱。这里,(化学式12)中的CO-(CH2)8-COOH对应于质量数“185.”。

        该比较例的峰位置和其强度完全不同于实施例1至实施例4中基于酯的基油,并且其差别可以明确地测量。

        上述实施方案1描述中段落(1)至段落(2)中说明对应于这实施方案2中实施例的描述。这里,因为本实施方案没有对应于比较例2的一个部分将关于比较例2的描述排除在外。

        (实施方案3)

        本发明的实施方案3涉及一种润滑剂的变质分析方法。

        这里,描述静态次级离子质谱。

        在次级离子质谱中,将一种加速原离子辐射于样品的表面中以便产生一种次级离子,通过使用质谱对产生的次级离子进行质量分析,从而鉴定样品中一种元素的存在。原离子的加速能为几keV至数十keV。

        静态次级离子质谱是一类次级离子质谱,并且将辐射原离子的总量调整为1012/cm2或更小。因此,存在于样品表面的分子的键的一部分被辐射原离子切断,结果作为分子离子喷射。检测这些喷射的分子离子。结果,可以获得表示存在于样品表面分子化学键特性的质谱。在本实施方案中使用飞行次级质谱(TOF-SIMS)的时间,其中将飞行时间用于质谱中。

        利用在样品和检测器之间外加的电势差结果产生的次级离子从样品飞行至检测器以便被检测器检测,由此在TOF-SIMS中进行质量分离。由(方程式2)表示电势差给予单价离子的能量E,所述方程式中离子质量为M,并且其速率为V。

        [方程式2]

        ?????????????E=M·V2/2

        当样品和检测器之间的距离表示为L并且样品表面产生的离子到达检测器所需的时间表示为t时,速率V由(方程式3)表示。

        [方程式3]

        ?????????V=L/t

        从上述(方程式2)和(方程式3)导出(方程式4),因此通过测量离子到达检测器所需的时间可以测定离子的质量。

        [方程式4]

        ?????????M=2·E·t2/L2

        从(方程式4)可以看出,离子质量越小,离子到达检测器越快。作为次级离子强度监测检测离子的量。

        在评估与动压力液压轴承一起使用的润滑剂的情形中,用作润滑剂的油的量极其少,如大约几μl(微升)。然而依照TOF-SIMS,即使在样品极其少量的情形中也可同时进行以ppm水平存在元素的鉴定和有机分子的分析。另外,可以高敏感分析存在于电极表面一个分子层水平的有机物质或无机杂质,特别是可以状态分析。因此,通过分析质谱强度的变化可以分析润滑剂基油变质。另外,可以分析已经混合至润滑剂组合物中的金属元素的鉴定和元素混合的量。这里,常规次级离子质谱当然可以用于本发明中而不限于TOF-SIMS。

        下面,描述一种具体的变质评估方法。在通过对初始条件下的润滑剂进行次级离子质谱而获得的谱中,将具有具体质量数的次级离子强度表示为(IR)参比,并且将具有所关心质量数的次级离子强度表示为(In)参比。另外,将在特定条件下使用特定时段后润滑剂中获得的相同质量数的次级离子强度分别表示为(IR)后和(In)后。

        所关心质量数的次级离子强度与测试前具体质量数的次级离子强度的比率是

        [方程式5]

        IRref=(In)ref(IR)ref]]>

        另外,所关心质量数的次级离子强度与测试后具体质量数的次级离子强度的比率是

        [方程式6]

        IRafter=(In)after(IR)after.]]>

        关于将哪个离子指定为具体质量数的离子(IR)和将哪个离子指定为所关心质量数的离子(In)存在多种组合。即可以将在(方程式5)和(方程式6)(化学式11)中(a),(b)或(S+H)+的任何一个放置为分母,并且在它与分母不同的条件下可以将(化学式11)中(a),(b)或(S+H)+的任何一个放置为分子。

        于是通过(方程式7)描述润滑剂中碎片改变的比率IR(强度比)。

        [方程式7]

        IR=IRafterIRref=(In)after(IR)after(In)ref(IR)ref]]>

        上述具体的质量数和所关心的质量数具体描述如下。

        在第一组的情形中,质量数是指“127,”“213”和“357”中任意两个的一种组合。在第二组的情形中,它们是指“141,”“227”和“385”中任意两个的一种组合。在第三组的情形中,它们是指“155,”“241”和“413”中任意两个的一种组合。

        在变化比率为“1,”的情形中所关心的成碎片的离子种类未曾改变,因此说明润滑剂的变质未曾发生。另外,在变化比率IR大于“1,”的情形中,说明离子种类增加,而在变化比率IR小于“1,”的情形中,说明离子种类减少,因此在任一种情形中可以确定变化比率IR和1之间的差别越大,润滑剂变质进行越多。如上所述,可以从所关心碎片离子峰的波动分析润滑剂的变质。

        [实施方案3的实施例]

        该实施例是一种包括单酯基油的润滑剂,所述基油具有(化学式6)显示的结构,其中烷基R=CnH2n+1是n=8的直链饱和烷基C8H17。这是一种其中将1重量%基于受阻酚的含有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的抗氧化剂作为抗氧化剂加入到上述基油中的润滑剂。下面描述在使用该组合物的润滑剂时的变质分析结果。

        室温下进行电机的启动和停止测试1000小时,所述电机具有动压力液压轴承,其中使用本实施例的一种润滑剂。测试是对两类电机进行的,所述电机具有轴承部件,其中部分使用黄铜,其是一种包含锌的铜合金,并且具有其中在该黄铜的表面进行磷化镍电镀的轴承部件。提取测试后的润滑剂以便通过TOF-SIMS分析其变质。TOF-SIMS的分析条件与表5中描述的条件相同。求出来源于通过测量获得的谱中(S+H)+峰的次级离子强度(其中氢原子连接到一个分子上)与通过相同测量获得的(b)峰的次级离子强度的比率:

        IR后=(S+H)+后/(b)后

        另外,求出关于测试前润滑剂的相同比率,

        IR参比=(S+H)+参比/(b)参比

        于是将IR后对该IR参比比率,即

        IR=IR后/IR参比

        的变化比率IR用来评估变质程度。该值在表6中显示。

        [表6]?黄铜轴承部件?镀NiP轴承部件IR后/IR参比?0.59?0.90混合于润滑剂中的金属?Cu?196?1?Pb?586?1?Fe?103?1

        从表6可看出,认识到在具有其上已进行镀磷化镍的轴承部件的电机的情形中变质程度小,而在具有其中使用没有改变的黄铜的轴承部件的电机中润滑剂的变质严重。

        表6显示同时分析以对于测试前润滑剂中的各组分的相对比率混合于润滑剂中的金属组分。在相对比率为“1,”的情形中,说明润滑剂中的金属组分与测试前的情形相比,在测试后未曾改变。在相对比率为例如“196”的情形中,说明已经提取了比测试前润滑剂中多196倍的金属组分量。在使用黄铜的情形中,Pb,其是黄铜的一种杂质组分,和Fe,其是不锈钢的一种组分,以与Cu相同的方法大大地增加。清楚地表明当这些金属组分已经增加时,润滑剂变质已发生。

        因此,使用TOF-SIMS,从而可以分析在实际电机中使用的润滑剂的变质和已经混合在其中的金属组分。此外,因为测量所需的样品量可以是达到几μl(微升)程度的极其少量,可以高精度分析用于具有即使非常小直径的轴承部件的润滑剂的变质。

        这里,尽管在本实施例中的静态次级离子质谱中使用具有正极性的次级离子,可以使用具有负极性的次级离子。这里,在该情形中检测的峰不同,因此,可以使用对应于正情形中的那些的负峰。另外,尽管在本实施例中使用(S+H)+和(b)作为IR后和IR参比的值,可以不限于上述地使用从(a),(b)和(S+H)+中的任何组合的比率。

        可以将上述依照实施方案3的润滑剂的变质分析方法总结如下。

        求出在次级离子质谱中获得的质谱中所关心质量数的次级离子强度与在使用前润滑剂的具体质量数的次级离子强度的比率IR参比,然后以相同方法求出所关心质量数的次级离子强度与已经在动压力液压轴承中使用预定时段的润滑剂具体质量数的次级离子强度的比率IR后。此外,求出润滑剂中碎片的比率IR=IR后/IR参比,其是使用前和使用后的这些比率。上述所关心质量数和具体质量数是选自上述三组中任何单独一组的三个质量数的任意质量数的两个?;谏鲜霰浠谋嚷蔍R评估润滑剂的变质状况。由此,即使在样品极其少量的情形中也可以高精度分析润滑剂的变质。

        (实施方案4)

        本发明的实施方案4涉及依照实施方案1的润滑剂的一种改良。即涉及一种润滑剂,其包括一种单酯基油,所述基油具有由(化学式6)表示的结构,其中烷基R=CnH2n+1是n=8的直链饱和烷基C8H17,此外将由两类抗氧化剂,即基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂组成的一种混合抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。上述基于受阻酚的抗氧化剂含有至少一个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)。

        在上述描述中,基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂在混合物中对混合抗氧化剂的比率近似相同?;谑茏璺拥目寡趸梁突谑茏璋返目寡趸辆哂凶杂苫痘窦恋墓δ芤员阃ü诩尤仁弊匝趸乐够脱趸?。

        这两类抗氧化剂即使在单独使用它们的情形中,如在实施方案1的情形中也具有抗氧化作用,并且该抗氧化作用可以进一步增强,结果在其中加入两种抗氧化剂的本实施方案的情形中可以获得足够的作用。

        于是,在将上述两类抗氧化剂以近似相等的量加入到具有其中烷基R=CnH2n+1为C8H17的(化学式6)结构的基油中的情形中,可以改善耐热稳定性而不增大粘度。因此,当将该润滑剂与动压力液压轴承一起使用时即使在高温下它也是稳定的,因此可以实现消耗功率量的减少。

        此外,在上述描述中将润滑剂中的混合抗氧化剂含量调整为在0.1重量%或更多和8重量%或更小之间。随着混合抗氧化剂含量的增加,具有其中烷基R=CnH2n+1为C8H17的(化学式6)结构的基油在氧化和变质方面得到改善,结果耐热稳定性提高而另一方面粘度增大。相反,在根本不加混合抗氧化剂的情形中,变质瞬间发生并且润滑剂失去其功能。尽管耐热稳定性取决于动压力液压轴承的使用条件,加入0.1重量%或更多的抗氧化剂可以保证适合实际使用水平。另外,通过将抗氧化剂的量调整至8重量%或更小,可以保证在将润滑剂与动压力液压轴承一起使用的情形中所需的粘度特性,即0℃?48mPa·s或更小的粘度和40℃?12mPa·s或更小的粘度。

        在将其中使用动压力液压轴承的电机安装至便携装置的情形中,有在低温条件下如户外使用它的可能性,降低在低温条件下的粘度是重要的,在该情形中,理想的是将抗氧化剂的量调整至5重量%或更小。

        此外,为了减小摩擦系数优选加入3重量%量的一种由(化学式10)结构表示的甘油三酯。至于该甘油三酯,使用在实施方案1中描述的结构R1,R2和R3以及如x,y和z这样的术语。

        接下来,描述一个具有动压力液压轴承的电机的实施例,在所述动压力液压轴承中使用一种按照本发明的润滑剂。

        图8是显示一个其中将上述电机用于硬盘设备中的实施例的截面图。图8是其一个部分的放大图。

        将由一个轴承套筒8和一个推力支持板9组成的套筒构件20固定在机架7的中心部分,并且将转盘1的轴构件3安装至套筒构件20以便它能自由旋转。如图9所示,将按照本发明的润滑剂10密封在套筒构件20和轴构件3之间的细微间隙中。将旋转中心表示为4。

        将由联接部件13,铁心14和线圈15组成的定子16固定于机架7。另一方面,将转子磁轭11固定于转盘1并且将旋转磁铁12固定于转子磁轭。转盘1,转子磁轭11和旋转磁铁12组成转子21。

        套筒构件20中的环形轴承套筒8与机架7的中心部分啮合。通过推力支持板9密封套筒构件20一端的孔。通过挤压插入将环形联接部件13固定于机架7以便形成整体。将线圈15从联接部件13向中心延伸绕在铁心14周围。

        转盘1是由圆盘部件2和与盘2中心部分形成整体的圆筒形轴构件3组成。在圆盘部件2的光滑主表面上形成由磁性材料制成的记录媒体层6。通过使用薄膜形成技术,如真空淀积或喷镀形成该记录媒体层6,其是具有预定厚度的磁性材料膜。

        将转子21中的环形转子磁轭11啮合和固定在圆盘部件2中的圆形台阶部分2a。将已经在多个位置磁化的环形旋转磁铁12通过粘合剂等固定在转子磁轭11。将环形推力吸盘17固定于机架7以便与旋转磁铁12相对。

        在推力表面18上产生一个动压力发生槽,所述推力表面18是与推力支持板9相对的构件3的末端表面。另外,在与轴构件3的外表面相对的轴承套筒8的内表面产生一个动压力发生槽(未显示)。该动压力发生槽的形状是人字花纹状(herringbone?form)或螺旋状。例如在止推轴承部件中轴构件3的推力表面18上可以产生人字花纹状的槽22或产生螺旋状的槽。图10显示在轴构件3推力表面18中产生的人字花纹状的槽22作为一个实例。

        当如上所述在硬盘设备中使用的具有动压力液压轴承的电机中通过激活线圈15旋转转子21时,通过润滑剂10的作用在动压力发生槽部分产生动压力,结果转子21平稳地旋转。

        以此方式在使用动压力液压轴承的电机构型中可以实现具有高旋转精度的非常薄类型的电机。例如可以实现一种具有大约5mm厚度或更小的硬盘设备。

        这里,本发明不限于图8中的类型,而是适用于多种电机。它还可适用于与按照现有技术中类似的主轴电机构型。另外,它还可适用于用于旋转多角镜等的电机。它可以与在其它旋转部件中使用的动压力液压轴承一起使用。

        如上所述,其中使用按照本发明的一种润滑剂的动压力液压轴承具有彼此啮合以便可以自由旋转的一个轴构件和一个套筒构件,填充于在两个之间轴承空隙的上述润滑剂,和一个整体与轴构件(或套筒构件)联接以便组成构型的可旋转构件,在所述构型中通过在轴构件或套筒构件中的动压力发生槽的作用由于上述润滑剂而在推力方向或在径向产生动压力,,以便以非接触状态支持旋转构件。

        另外,通过使用该动压力液压轴承可以组成一种薄类型的电机。即提供该电机,其具有一个机架,一个定子,所述定子固定在该机架上并且产生磁场为转子提供旋转力,该转子具有被磁化成多磁极并固定成以与定子磁场产生部分相对的旋转磁铁,,和一个轴承部件,其用于支持转子的轴以便它可以自由旋转,并且具有这样的构型以使该轴承部件对应于上述动压力液压轴承。

        以此方法组成的动压力液压轴承或电机不仅可以以薄类型的形状组成,而且还可以在广泛温度范围内以功率消耗低并且汽化量小的方式稳定运转。其润滑剂汽化低,润滑剂具有低粘度并且温度改变粘度波动小,此外抗氧化的稳定性极好。因此,可以实现一种动压力液压轴承和电机,其轴承损失从低到高的温度范围内是小的。

        [实施方案4的实施例]

        下面,使用实施方案4的实施例详细说明本发明。

        (实施例1)

        实施例1的润滑剂制备如下。这是一种包括单酯基油润滑剂,所述单酯基油具有由(化学式6)表示的结构,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=8的情形中是直链饱和烷基C8H17。使该基油包含一种由基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂组成的混合抗氧化剂作为抗氧化剂。每种抗氧化剂的含量为1重量%?;谑茏璺拥目寡趸梁兴母?3,5-二叔丁基-4-羟苯基)。

        (实施例2)

        实施例2的润滑剂制备如下。使实施例1的上述组合物另外包含1重量%由(化学式10)表示的甘油三酯。这里R1,R2和R3具有相同的结构并且分别具有其中x值为17,y值为33和z值为1的CxHyOz结构。

        (比较例1)

        在比较例1中使用两类基油,其中烷基R=CnH2n+1中的碳原子数n在由(化学式6)表示的结构中不同,如下所描述。在任一种情形中,包含1重量%含有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂。

        比较例1A:R=C7H15

        比较例2B:R=C8H17

        比较例3C:R=C9H19

        (比较例2)

        为了检验由于基于受阻酚的抗氧化剂的作用如比较例2制备下面显示的三种类型?;途哂杏?化学式6)表示的结构,所述(化学式6)中R是由C8H17组成的直链饱和烷基。另外,使用一种含有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂。

        比较例2D:基于受阻酚的抗氧化剂含量:0重量%

        比较例2E:基于受阻酚的抗氧化剂含量:2重量%

        这里,在其中基于受阻酚的抗氧化剂含量为1重量%的情形中还可以使用比较例1的比较例1B。

        (比较例3)

        为了检验由于甘油三酯含量的作用,制备在比较例3F中显示的润滑剂。

        比较例3F:基油具有由(化学式6)表示的结构,所述(化学式6)中R是由C8H17组成的直链饱和烷基。此外,使基油含有1重量%基于受阻酚的抗氧化剂和1重量%的甘油三酯。

        (比较例4)

        将已与动压力液压轴承一起常规使用的润滑剂用作比较例4。

        比较例4G:DOS(癸二酸二-2-乙基己酯)

        比较例4H:一种包含混合酯的润滑剂,所述混合酯由两类酯,新戊二醇和辛酸的酯以及新戊二醇和癸酸酯制成。

        关于这些润滑剂,分别测量在40℃和0℃的粘度,汽化量,在与轴承部件的金属接触的条件下高温下的稳定性和总氧化量。这些测量和评估是与在实施方案1中的情形相同的方法进行的,其详细描述被省略。

        在表7中显示测量关于这些润滑剂在40℃和0℃的粘度和汽化量的结果。另外,在图11中显示关于在加速高温测试中的粘度波动的结果。另外,在表8中显示总氧化量的测量结果。

        [表7]?总酸量(mgKOH/g)实施例1?0.37实施例2?0.15比较例1A?0.00比较例1B?0.91比较例1C?0.00比较例2D?无法测量比较例2E?0.50比较例3F?0.37比较例4G?18.16比较例4H?1.00

        [表8]????粘度(0℃)????(mPa·s)????粘度(40℃)????(mPa·s)????汽化量????(wt.%)????实施例1????38.74????8.18????0.30????实施例2????39.16????8.21????0.26????比较例1A????27.30????6.44????0.58????比较例1B????36.13????7.72????0.29????比较例1C????46.71????9.50????0.09????比较例2D????33.31????7.41????0.39????比较例2E????39.54????8.12????0.30????比较例3F????36.52????7.75????0.25????比较例4G????52.72????10.42????0.61????比较例4H????37.39????8.00????0.50

        至于在图11中显示的加速高温测试的结果,横轴表示高温条件保持的时段,纵轴表示在恒定时段过后的粘度。

        首先,描述由(化学式6)形成的单酯基油中烷基R=CnH2n+1的碳原子数n对润滑剂特性的影响。

        其中使用烷基R是由C7H15组成的基油的比较例1A具有低粘度,并且它的汽化量很大。这里,如从图11和表8可以看出,粘度的波动和总氧化量即使在加速高温测试中也是低的和稳定的。因此,可以实现低转矩,并且在轴构件或套筒构件中不发生润滑剂变质。然而,由于汽化量很大以至动压力液压轴承可能变质,润滑剂可能将在相对较短的时段内汽化。由于通过添加剂控制汽化量相对困难,使用被限制于其中在不是高温的环境下使用低旋转速度的领域。

        另一方面,在其中使用R由C9H19组成的基油的比较例1C中,与比较例4H相比较汽化量变得很小,但具有一个高粘度值,其中比较例4H是一种常规润滑剂的。然而在加速高温测试中,粘度的波动和总氧化量两个都显示了极好的特性。因为在便携装置中强烈需要减小功率消耗,为了将硬盘设备安装至便携装置中一种低粘度的润滑剂是必需的。为了使用该基油减小粘度,需要加入一种低粘度的基于酯的材料。然而在该情形中,汽化量增大。

        其中使用R是由C8H17组成的基油的比较例1B,具有优于都是常规润滑剂的比较例4G和比较例4H的粘度和汽化量。此外,尽管几乎不能检测到加速高温测试中的粘度波动,总氧化量为0.91,稍微优于为常规润滑剂的比较例4H(1.00)。

        依照上述结果,从总体特性的观点发现具有其中R为C8H17的(化学式6)组成的结构的基油是最平衡的。在进一步减少总氧化量的情形中可以获得更好的特性。

        另外,参照比较例2D,比较例2E和比较例1B描述了基于受阻酚的抗氧化剂。

        当基于受阻酚的抗氧化剂含量增加时,粘度增大。尽管当含量为0重量%时汽化量有点大,当含量为1重量%或更多时几乎没有差别。在另一方面,在加速高温测试中发现当含量为0重量%时在极短的时段内发生大的粘度波动,并且当含量增加时耐热稳定性提高,由此减少了总氧化量。即基于受阻酚的抗氧化剂的耐热稳定性与基于受阻酚的抗氧化剂的含量增加而一起增大,同时其粘度也增大至一个相对高的程度。

        与此相反,在实施例1的情形中,发现尽管基于受阻酚的抗氧化剂含量和基于受阻胺的抗氧化剂含量的总和为2重量%,其与比较例2E相同,总氧化量被进一步减少,因此耐热稳定性提高。另外,与比较例2E的润滑剂相比,实施例1的0℃粘度较低,相反40℃的粘度稍高,因此按照温度波动粘度的改变是相当小的。因此,在低温下可以实现低功率消耗,并且在广泛温度范围内可以抑制功率消耗波动。

        这里,尽管在实施例中未显示,在另一个测试中发现当基于受阻酚的抗氧化剂含量和基于受阻胺的抗氧化剂含量近似相等时,含量高达0.1重量%或更多时耐热稳定性在很大程度上改善,并且当含量提高至0.1重量%或更多时耐热稳定性以一种渐进的方式改善。

        接下来,描述包含一种甘油三酯的作用。

        根据比较例1F与比较例1B的比较来判断,包含甘油三酯增大了粘度并稍微减小了汽化量,然而大大改善了总氧化量。以相同方法,根据实施例1与实施例2的比较来判断作为包含一种甘油三酯的结果,粘度稍微增大而汽化量和总氧化量都改善了。

        此外,依照在小齿轮盘中的摩擦系数推出包含甘油三酯的作用,在小齿轮盘中使用一个不锈钢销和由铜合金制成的盘,其上形成磷化镍电镀涂料膜。结果发现通过包含甘油三酯可以减小摩擦系数并且还可以改善耐热稳定性。

        从上述结果发现通过加入甘油三酯可以减小摩擦系数。因此,即使当将安装在便携装置中的驱动器重复开启和关闭时也可以防止胶住等发生。此外,通过加入甘油三酯,汽化量和总氧化量都得到改善,因此可以改善润滑剂的稳定性。从通过加入1重量%的甘油三酯,汽化量和总氧化量改善,粘度增大很少可以看出,允许加入高达3重量%的甘油三酯。不仅从这里描述的实验数据,而且从附加的实验来判断甘油三酯含量的下限为0.1重量%。特别是在将润滑剂用于频繁间歇运转状况下便携装置中的情形中,理想的是甘油三酯含量为1重量%或更多。

        这里,根据用于轴构件和套筒构件的金属类型,可能导致一种情形,其中由于与润滑剂的反应金属表面被腐蚀。在该情形中,可以预先将一种金属腐蚀抑制剂或一种用来?;そ鹗舯砻娴慕鹗艏趸罴良拥奖臼凳├娜蠡林?。

        另外,根据上述主轴电机,动压力液压轴承和硬盘设备可以改变上述实施例的润滑剂组分。即可以依照主轴电机的结构或使用的环境使用多种添加剂如油性改进剂,金属腐蚀抑制剂,金属减活剂等。

        如上所述,发现在一种含有组合物的润滑剂中可以获得最好的总体特性,所述组合物中将一种基于受阻酚的抗氧化剂和基于受阻胺的抗氧化剂的混合抗氧化剂以及一种甘油三酯加入到一种单酯基油中,所述基油具有由其中烷基R为C8H17的(化学式6)组成的结构。

        (实施方案5)

        图12A和12B显示一种按照本发明实施方案5的信息记录和复制装置(硬盘设备)。图12A是该装置主要部分的示意平面图,图12B是沿图12A中的线条A-O-A的示意截面图。在该信息记录和复制装置中的主轴电机是一种内部转子类型。

        将基座33和盖子49固定于信息记录和复制装置100的机架48,以形成一个其内部的密封空间。将一个带底的圆筒形轴承部件39啮合并固定在基座33。将与圆盘部件41形成整体的旋转轴部件42插入到轴承部件39中,并且支撑它以便自由旋转。如在图13中显示,沿轴线方向的旋转轴部件42的末端表面和成为轴承部件39底板的推力支持部件40的内表面彼此相对,并且将按照本发明的润滑剂44填充至两个表面的间隙中,从而组成止推轴承部件50。在至少一个表面产生一个动压力发生槽(未显示),所述表面包括彼此相对的沿轴线方向的旋转轴部件42的末端表面和推力支持部件40的内表面。另外,旋转轴部件42的外周表面和轴承部件39的内周表面彼此相对,并且将润滑剂44填充于两个表面之间的间隙中,由此组成径向轴承部件51。在至少一个表面产生一个动压力发生槽(未显示),所述表面包括彼此相对的实例旋转轴部件42的圆周表面和轴承部件39的内部圆周表面。此外,将润滑剂填充于彼此相对的轴承部件39具有孔的一侧的末端表面与圆盘部件41背面具有孔的一侧与上述末端表面相对的环形区域41a之间的间隙中。在至少一个表面产生一个动压力发生槽(未显示),所述表面包括彼此相对的轴承部件39具有孔的一侧的末端表面和圆盘部件41的环形区域41a。

        止推轴承部件50,径向轴承部件51和止推轴承部件52组成一个动压力液压轴承。止推轴承部件52可以省略。

        通过挤压插入或通过粘合剂等将由铁心36和线圈37组成的定子38固定于基座33。另一方面,将转子磁轭34固定在圆盘部件41上并且将旋转磁铁35固定在转子磁轭34上。转子磁轭34是环状的并且将旋转磁铁35磁化以具有多个磁极。旋转磁铁35,转子磁轭34和圆盘部件41的一部分和旋转轴部件42组成转子32。以该方法组成的主轴电机具有在定子38内部的转子32,并且因此形成内部转子类型。

        在圆盘部件41的光滑主表面形成由一种磁性材料制成的记录媒体层。安装一个用于进行信息信号读出和写入的磁头以便与圆盘部件41相对,并且形成与该磁头45固定的磁头臂46,以便由传动装置47驱动。将推力吸盘43固定于基座33以便与旋转磁铁35相对。

        接下来描述动压力发生槽。图14A和14B是分别示出圆盘部件41下侧的底视图。

        在图14A的情形中,在组成止推轴承部件50轴向的旋转后部件42的末端表面上产生人字花纹状的动压力发生槽50a。在图14B的情形中,在形成止推轴承部件52的圆盘部件41的环形区域41a中产生人字花纹状的动压力发生槽52a。图14A或14B动压力发生槽的一个是产生推力方向的动压力所必需的,并且更优选它们两个都提供。

        在该主轴电机中,当通过激活线圈37旋转转子32,通过径向轴承部件51和止推轴承部件50和52中的动压力发生槽部分中的润滑剂44的作用产生一个动压力使转子32平稳地绕中心轴30旋转。在旋转中,由于旋转产生的润滑剂44的动压力与转子32自身的重量和旋转磁铁35和推力吸盘43之间的磁吸引力平衡,由此不管信息记录和复制装置100的位置如何,转子32平稳旋转。

        在上面描述中,将一种金属材料如不锈钢,一种铝合金或铜合金,玻璃,一种液晶聚合物或一种热塑塑料如PPS(聚苯硫)用作组成轴承部件39和旋转轴部件42的材料。在使用一种铝合金或一种铜合金的情形中,例如为了增大磨蚀阻力优选通过进行磷化镍镀膜硬化表面。

        由于旋转磁铁35和推力吸盘43互相磁吸引,防止旋转轴部件42脱离。另外,润滑剂44具有固有粘度和具有表面张力,因此可以防止流出。

        (实施方案6)

        在图15中显示一个用外转子类型的主轴电机装备的信息记录和复制装置实施例。将具有底板的圆筒形轴承部件65啮合并固定于基座71。将由铁心61和线圈62组成的定子63啮合并固定于轴承部件65的外周表面。将与圆盘部件67形成整体的旋转轴部件66安装至轴承部件65上以便可以自由旋转,所述圆盘部件67的表面已经形成由一种磁性材料制成的记录媒体层。将环形转子磁轭68固定在邻近圆盘部件67的外周的圆盘部件67背面,并且将旋转磁铁69(其被磁化而具有多个磁极)固定在转子磁轭68的内周表面。旋转磁铁69,转子磁轭68,圆盘部件67和旋转轴部件66组成转子70。将旋转磁铁69和转子磁轭68(其是转子70的主要部件)安装在定子63外面,以便提供一种外转子类型的主轴电机。

        将与在图13中显示的那些相同类型的止推轴承部件表示为50和52,而将与图13中显示的那个相同类型的径向轴承部件表示为51。以与图13中相同的方法将润滑剂44填充于止推轴承部件50和52与径向轴承部件51之间的间隙中。另外,以与上述相同的方法在止推轴承部件50和52的每一个中以及在径向轴承部件51中彼此相对的两个表面的至少一个中产生一个动压力发生槽。

        这里,将推力吸盘表示为72,并将中心轴表示为73??梢越ㄗ?3的铁心61固定于基座71。

        (实施方案7)

        图12和15的主轴电机是径向间隙类型的无刷电机。然而,除了上述本发明还可用于轴向间隙类型的无刷电机。图16显示一种轴向间隙类型的无刷电机的截面结构。

        将具有底板的圆筒形轴承部件82啮合和固定于基座81。将与圆盘部件83形成整体的旋转轴部件84安装至轴承部件82上以便可以自由旋转,所述圆盘部件83的表面已经形成由一种磁性材料制成的记录媒体层。通过粘合剂等将转子磁轭85固定圆盘部件83的背面,并且通过粘合剂将被磁化而具有多个磁极的环形旋转磁铁86固定在转子磁轭85的下表面。将由印刷电路板87和多个线圈88组成的定子89固定于基座81。线圈88近似为三角形。由轴向的一个小间隙分开的旋转磁铁86和线圈88彼此相对。旋转磁铁86,转子磁轭85,圆盘部件83和旋转轴部件84组成转子90。

        将与在图13中显示的那些相同类型的止推轴承部件表示为50和52并将与图13中显示的那个相同类型的径向轴承部件表示为51。以与图13中相同的方法将润滑剂44填充于在止推轴承部件50和52中和在径向轴承部件51中的两个表面之间的间隙中。另外,以与上述相同的方法在止推轴承部件50和52的每一个中以及在径向轴承部件51中彼此相对的两个表面的至少一个中产生一个动压力发生槽。

        (实施方案8)

        图17显示依照本发明实施方案8的电机的结构。将杆状的轴承部件92固定于基座81。另一方面,将圆筒形旋转轴部件94固定圆盘部件93,结果旋转轴部件94与轴承部件92啮合以便可以自由旋转,所述圆盘部件93的表面形成一种信息记录层。将转子磁轭95固定在邻近旋转轴部件94外表的圆盘部件93的背面,并且通过粘合剂等将环形旋转磁铁96(其被磁化具有多个磁极)固定在转子磁轭95。另一方面,通过挤压插入或通过另外的方法将由铁心97和线圈98组成的定子99固定于基座91。将按照本发明的润滑剂100填充于径向和推力方向彼此相对的杆状轴承部件92和圆筒形旋转轴部件94的表面之间的间隙中。旋转磁铁96,转子磁轭95,圆盘部件93的一部分和圆筒形旋转轴部件94组成转子101。将推力吸盘102固定在基座91,以便与旋转磁铁96的末端表面相对。

        在圆筒形旋转轴部件94从外面与杆状的轴承部件92啮合这点上,本实施方案不同于其它实施方案。在至少一个表面中产生一个动压力发生槽(未显示),所述表面包括杆状轴承部件92的上末端表面和与上末端表面相对的圆盘部件93下表面。另外,杆状轴承部件92的外周表面和圆筒形旋转轴部件94的内周表面彼此相对,并且在这些表面,外周表面和内周表面的至少一个表面中产生一个动压力发生槽(未显示)。这里,在至少一个表面中产生一个动压力发生槽(未显示),所述表面包括轴向的圆筒形旋转轴部件94的末端表面和与该末端表面相对的基座91的上表面。轴承部件92不一定是实心体,相反可是空心的。

        在圆盘部件93,圆筒形旋转轴部件94和杆状轴承部件92中使用例如一种金属材料如不锈钢,铝合金或铜合金,玻璃,液晶聚合物或热塑塑料如PPS(聚苯硫)。在使用铝合金或铜合金的情形中,例如为了增大磨蚀阻力优选通过进行磷化镍镀膜硬化表面。

        图18A是从与基座91分开的转子101下面的底视图。在圆筒形旋转轴部件94内部的圆盘部件93的背面形成一个动压力发生槽103。

        图18B是从与转子101分开的基座91上面的平面图。在轴向与圆筒形旋转轴部件94的末端表面相对的基座91的环形区域中产生一个动压力发生槽104。

        总之,在图17的主轴电机中旋转轴部件94是圆筒形的,轴承部件92是杆状的,而且其是由一种内转子类型组成的,并且该主轴电机可以改变以便是由一种外转子类型组成的。另外,该主轴电机可以由一种轴向间隙类型而不是一种径向间隙类型组成。另外,依照主轴电机的结构或使用环境,当然可以使用例如多种添加剂如油性改进剂、金属腐蚀抑制剂、和金属减活剂。无论如何,可以实现一种具有高旋转精度的非常薄的电机。例如,可以实现一种信息记录和复制装置,如具有例如大约不大于5mm厚度的磁盘装置。

        此外,本发明适用于信息记录和复制装置,其上除了硬盘设备外还安装光盘或光磁盘?;箍梢栽谟糜谛嘟蔷档鹊牡缁谢蚱渌考械亩沽σ貉怪岢兄惺褂?。

        [实施方案5至实施方案8的实施例]

        下面,描述实施例,其中检验在按照实施方案5至实施方案8的电机中使用的润滑剂。

        (实施例1)

        实施例1的润滑剂制备如下。这是一种包括单酯基油润滑剂,所述单酯基油具有由(化学式6)表示的结构,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=7的情形中是直链饱和烷基C7H15。使该基油包含一种由基于受阻酚的抗氧化剂或基于受阻胺的抗氧化剂组成的混合抗氧化剂作为抗氧化剂。每种抗氧化剂的含量为1重量%?;谑茏璺拥目寡趸梁兴母?3,5-二叔丁基-4-羟苯基)。

        (实施例2)

        实施例2的润滑剂制备如下。该润滑剂包括一种单酯基油,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=8的情形中是直链饱和烷基C8H17,代替其中n=7情形中的C7H15。其它部分是与实施例1相同。

        (实施例3)

        实施例3的润滑剂制备如下。该润滑剂包括一种单酯基油,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=9的情形中是直链饱和烷基C9H19,代替其中n=7情形中的C7H15。其它部分是与实施例1相同。

        (实施例4)

        实施例4的润滑剂制备如下。使上述实施例2(n=8)的组合物另外包含1重量%由(化学式10)表示的甘油三酯。这里R1,R2和R3具有相同的结构,并且分别具有其中x值为17,y值为33和z值为1的CxHyOz结构。

        (比较例1)

        将DOS(癸二酸二-2-乙基己酯),其是一种与动压力液压轴承常规使用的基于二酯的润滑剂,用作比较例1。

        (比较例2)

        将基油是一种混合酯的润滑剂用作比较例2,所述混合酯中将两类酯,新戊二醇和辛酸的酯以及新戊二醇和癸酸的酯混合。

        这里,在实施例1至实施例4的润滑剂中,基油主要组分的量在表9中显示。实施例润滑剂中基油的主要组分分别为85重量%或更多。

        [表9]润滑剂组分实施例1实施例2实施例3实施例4基油主要组分的量(重量%)98.585.397.796.7

        在表10和图19中显示并在下面描述四个实施例和两个比较例的上述润滑剂的粘度,粘度稳定性,汽化量,抗氧化性能,高温下的稳定性和摩擦系数的测量结果。

        [表10]实施例1?实施例2?实施例3?实施例4?比较例1?比较例2?0℃粘度?(mPa·s)27.3?36.13?46.71?36.52?52.72?37.39?40℃粘度?(mPa·s)6.44?7.72?9.50?7.75?10.42?8.00?依照温度的改变?比率:B值2925?2757?2960?2914?3256?2975?汽化量?(重量%)0.58?0.29?0.09?0.25?0.61?0.50?总氧化量?(mgKOH/g)0.00?0.91?0.00?0.37?18.16?1.00?摩擦系数0.15?0.14?0.14?0.12?0.16?0.15

        在图19中显示在以与实施方案1上述实施例相同方法进行的加速高温测试中粘度变化的测量结果。将实施例1的润滑剂表示为P11,实施例2的润滑剂表示为P12,实施例3的润滑剂表示为P13,实施例4的润滑剂表示为P14,将比较例1的润滑剂表示为Q11,和比较例2的润滑剂表示为Q12。上述实施方案1描述从段落(1)至段落(2)中的说明对应于这实施方案6种实施例的说明。

        这里,通过与一种其上已进行磷化镍镀膜的铜合金材料的轴承一起使用,粘度未改变的实施例1至实施例4的润滑剂,也通过与一种其上未进行磷化镍镀膜的铜合金材料的轴承一起使用进行加速高温测试。其结果在图20中显示。测试条件与在上述加速高温测试中相同。

        此外,为了证实加至润滑剂的抗氧化剂依照量的影响,制备下列实施例中显示的润滑剂。

        (实施例5)

        实施例5的润滑剂制备如下。这是一种包括单酯基油润滑剂,所述单酯基油具有由(化学式6)表示的结构,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=7的情形中是直链饱和烷基C7H15。未将抗氧化剂加入至实施例5。

        (实施例6)

        实施例6的润滑剂制备如下。这是一种包括单酯基油润滑剂,所述单酯基油具有由(化学式6)表示的结构,其中烷基R=CnH2n+1在其中n=7的情形中是直链饱和烷基C7H15。将包含2重量%含有四个(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)的基于受阻酚的抗氧化剂和1重量%基于受阻胺的抗氧化剂的混合抗氧化剂加入到上述基油中作为抗氧化剂。与实施例1相比较,其还具有另外1重量%基于受阻酚的抗氧化剂。

        测量上述实施例5至实施例6润滑剂的粘度,粘度稳定性,汽化量和抗氧化剂性能以获得表11中显示的结果。

        [表11]实施例5?实施例6?0℃粘度(mPa·s)33.31?39.54?40℃粘度(mPa·s)7.41?8.12?依照温度的改变比率:B值?汽化量(重量%)0.39?0.30?总氧化量(mgKOH/g)无法测量?0.50

        当基于受阻酚的抗氧化剂含量增加时,粘度增大。尽管当含量为0重量%时汽化量有点大,但当含量为1重量%或更多时几乎没有差别。在另一方面,在加速高温测试中发现当含量为0重量%时在极其短的时段内发生大的粘度波动,并且当含量增加时耐热稳定性提高,由此减少了总氧化量。即基于受阻酚的抗氧化剂的耐热稳定性随基于受阻酚的抗氧化剂的含量增加而一起增大,同时其粘度也增大至一个相对高的程度。

        在未加基于受阻酚的抗氧化剂的实施例5润滑剂情形中,尽管不能测量总氧化量,耐热稳定性提高并且0℃粘度低,而与此相反与加入2重量%基于受阻酚的抗氧化剂的实施例2润滑剂相比,40℃的粘度稍高,因此按照温度波动粘度的改变是相当小的。因此,即使在低温下也可以实现功率消耗量的减少,并且在广泛温度范围内可以限制功率消耗量的波动。

        这里,尽管在这未具体说明,但从另外关于耐热稳定性的实验中发现,通过加入1重量%或更多基于受阻酚的抗氧化剂耐热稳定性在很大程度上改善,并且依照加入的量耐热稳定性逐渐改善。

        接下来,描述加入甘油三酯的作用。当将实施例2的润滑剂与实施例4的润滑剂相比较时,其中将甘油三酯加入到实施例2的该润滑剂中,获得其中实施例4的润滑剂中粘度稍微增大和汽化量稍微减少,而实施例4润滑剂的总氧化量比实施例2润滑剂小大约60%的结果,其说明甘油三酯的加入已经改善了润滑剂的性能。从上面变得清楚甘油三酯具有抑制基油分解的作用。

        进行用动压力液压轴承装备的电机的旋转启动/停止周期测试。这显示关于启动/停止周期数电机电流改变的出现。图21显示其中使用不包含甘油三酯的实施例2润滑剂情形和其中使用加入1重量%甘油三酯的实施例4润滑剂情形的结果。

        发现如图21所示,当使用不包含甘油三酯的实施例2的润滑剂时,在经过大约600,000个周期后电机电流明显趋向于增大,并且润滑剂的粘度增大因此润滑剂的特性变质。

        另外,当将甘油三酯加入至润滑剂中为了证实结果,描述了当金属接触在水力润滑剂部件中已经发生时滑动特性的评估结果。当在安装动压力液压轴承的电机启动后或停止前的瞬间润滑膜破裂时金属接触发生,并且摩擦系数变得很大,以致因此发生大量摩擦。通过使用一种小齿轮盘试验装置测量摩擦系数进行评估。在该试验中使用由通常用于转轴的不锈钢制成的销和由铜合金制成的圆盘,其上形成用于轴承部件的磷化镍镀膜涂料膜。至于测试条件,将圆盘相对于销的速度设置为0.16m/sec,并且将加在销上的负荷设置为624mN。测试的结果在表10中显示。

        结果,与未加入甘油三酯的实施例1至实施例3和比较例2的润滑剂相比较,在加入甘油三酯的实施例4润滑剂的情形中获得一个小的摩擦系数。由于可以减小摩擦系数,当将润滑剂用于便携装置中时可以防止由于驱动器重复开启和关闭胶住等的发生。此外,通过加入甘油三酯汽化量和总氧化量都得到改善,因此可以改善润滑剂的稳定性。即使在加入1重量%甘油三酯的情形中,由此粘度增大也是少的,并且改善了汽化量和总氧化量。如上所见,认为加入高达5重量%的甘油三酯是可容许的。

        在将一种铝合金或一种铜合金用作部件材料的情形中,所述部件组成用动压力液压轴承装备的电机的轴承部件,通过例如在表面上进行磷化镍镀膜以便表面硬化,磨蚀阻力增大。

        接下来描述磷化镍镀膜与包含上述单酯基油的润滑剂之间的关系。

        在将一种铝合金或一种铜合金用作一种材料的情形中,所述材料是用于组成由一个圆盘部件和一个转子的旋转轴部件和一个轴承部件制成的转子,通过无电镀膜进行磷化镍镀膜。具体地,使用一种合金镀浴并在200℃-500℃进行一个老化过程以便获得具有大约10μm-20μm厚度和5Gpa至15Gpa硬度的磷化镍薄膜。在其中使用黄铜的实验中,所述黄铜是一类铜合金,其变得清楚当磷化镍薄膜的磷组成为1重量%至15重量%时,形成很高硬度的薄膜。

        当检验磷组成和硬度之间的关系时,薄膜的硬度开始与磷组成量的增大串联增大,并且在4重量%处发现一个硬度峰。其中硬度为最大的情形持续到5重量%附近,并且在超过5重量%后高达15重量%附近显示很高的硬度。因此,优选磷组成为5重量%或更小并且认为4重量%附近,其中硬度值显示一个峰,为最理想。

        轴承部件通过是一类铜合金黄铜组成。另外,组成一种轴承部件,其中通过在黄铜表面的无电镀膜产生磷化镍薄膜。将由(化学式6)表示基于酯的基油制成的润滑剂与各个动压力液压轴承部件一起使用,并且进行电机的旋转启动/停止周期测试。在完成1,000,000个周期后提取润滑剂,并且通过飞行次级离子质谱的时间(TOF-SIMS方法)测量润滑剂中的金属成分。结果在图22中显示。

        在其上已经进行磷化镍镀膜的轴承部件的测试后,发现润滑剂中金属成分是降低的量,说明轴承部件未磨损。因此,从磨蚀阻力的观点来看,在将由(化学式6)表示的单酯基油制成的润滑剂用于具有由一种铝合金或一种铜合金制成轴承部件的电机的动压力液压轴承中的情形中,进行磷化镍镀膜具有很大的作用。

        另外,已知当由于轴部件的磨损Cu或Pb从润滑剂中沉淀出来时,它们变成催化剂以至加速了润滑剂的变质。特别是低粘度的润滑剂容易变质。因而进行磷化镍镀膜消除了上述催化剂的影响并被认为具有防止润滑剂变质的重大作用。

        这里,尽管上面显示了一个实施例,其中通过进行一个老化过程形成一种磷化镍薄膜,不进行热处理可以获得足够的硬度。当进行形成磷化镍镀膜的细微结晶时硬度增大。因为热处理可能影响电机的空间精密度,需要细心关注。另外,根据用于旋转轴部件和轴承部件的金属类型,通过与润滑剂的反应金属表面变得被腐蚀。在该情形中,优选将一种金属腐蚀抑制剂或一种金属减活剂加到润滑剂中。

        基于上述结果,下面总结将从实施例1至实施例6的润滑剂的性能与比较例1和比较例2的那些比较的结果。

        即实施例1的润滑剂,其含有有一种其中由(化学式6)表示的R是由C7H15组成的单酯基油,具有低粘度和极好的耐热性,同时具有比其基油是混合酯的比较例2的润滑剂稍高的汽化量。然而从图19和表10可以看出,即使在加速高温测试中粘度的波动和总氧化量也是小且稳定,并且因为它的低粘度,由于润滑剂本身的摩擦导致的产热少。因此,与比较例2相比较抑制了产热,因此尽管具有稍高的汽化量,整体上在高温下实施例1具有比比较例2更高的稳定性。因此,尽管当实现低转矩时不发生润滑剂的变质,优选其中环境不是非常高温的使用条件。

        实施例2和实施例4含有单酯基油的润滑剂,所述基油由(化学式6)表示的烷基R是由C8H17组成,具有这些特性,其中粘度和汽化量都优于比较例1和比较例2润滑剂的那些,比较例1和比较例2的润滑剂是常规润滑剂。另外,发现它们是具有很强耐热性和小轴承损失的润滑剂。另外,如图19中所示,在加速高温测试中几乎看不见粘度的波动。总氧化量为0.91,这稍微优于比较例2的润滑剂(其是一种常规润滑剂)。从总体特性的观点来看在由(化学式6)表示的结构中烷基R为C8H17的基油是最平衡的,在进一步减少总氧化量的情形中,可以获得一种具有甚至更好特性的润滑剂。

        在另一方面,实施例3的润滑剂,其包含一种其烷基R是由C9H19组成的基油,具有比由混合酯制成的比较例2润滑剂稍高的粘度,同时具有比比较例1的润滑剂更好的粘度,并且在加速高温测试中粘度波动和总氧化量都显示良好的特性。另外,汽化量非常小,并且因为总氧化量为0认为耐热性是极好的。作为这个的结果,即使在因为由于它的高粘度润滑剂本身摩擦发热的情形中,也不发生氧化、分解等,并且可以获得一种高可靠性的动压力液压轴承。

        实施例1的润滑剂对于用于驱动旋转的一类其中集成摄像机的录像机鼓形磁头的电机或以与上述描述相同的方法用于机动装置的主轴电机是适合的。另外,实施例2或实施例4的润滑剂适合于在频繁启动或停止的便携装置中使用的电机。实施例3的润滑剂,其具有小的汽化损失和极好的对氧化、分解和热的抵抗力,适合于其中要求高可靠性和长使用期限的动压力液压轴承。

        如上所述,本实施例的润滑剂具有低粘度,特别是在低温下,具有根据温度的小的波动因此具有极好的润滑特性,由此与比较例(其是常规润滑剂)相比,在高温下具有极好的可靠性而具有小的汽化损失。因此,这些润滑剂长时期不需要补充,可以改善耐热稳定性,并且可以改善动压力液压轴承的特性。因此,可以实现具有长使用期限和极好总体特性的润滑剂。

        这里,尽管上述的各种实施方案全都涉及具体的装置,本发明不限于这些,而应用于其它装置也是可能的。

        虽然已经描述目前什么被认为是本发明的优选实施方案,应当理解其中可以进行各种改良,在本发明真实精神和范围内的这些改良包括在后附的权利要求中。

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