近年来，信息产业取得了惊人发展，半导体、液晶制造行业中滚珠丝杠、直线导轨及轴承的使用量急剧增加。在这些产品的制造设备中，滚珠丝杠和轴承运转时会出现润滑脂飞溅的情况，若飞溅的润滑脂附着在晶体片产品上，会导致产品失去价值，因此，开发新型清洁用润滑脂的需求日益强烈。
目前，不仅在真空环境，常压环境下使用的半导体、液晶显示器制造设备的滚珠丝杠和轴承，大多采用蒸发量少的真空用氟素系润滑脂。但一般的氟素系润滑脂多使用高粘度基油，且几乎不添加防锈剂，因此屡次出现以下问题：
（1）摩擦力矩大，成为设备发热及马达超负荷的诱因；
（2）与矿物油和合成油润滑脂相比，耐磨损性较差，短时间内就会发生磨损；
（3）库存品存在生锈现象。
在此背景下，NSK为改善这些问题，开发了兼具低产尘量、优异耐磨损性与耐蚀性，且摩擦力矩低的LG2润滑脂。
下面通过与市售的其他润滑脂进行比较，介绍LG2润滑脂在滚珠丝杠、轴承等部件上使用时的实用性能。
与LG2润滑脂进行对比试验的市售润滑脂，其组成与代表性能如图1所示。LG2润滑脂的基油为矿物油与合成碳化氢油的混合物，同时采用锂基皂石作为增稠剂。通过大量实验确定最佳配方后，其在严格实验条件下实现了低产尘性。
同时，在添加剂的配合上也加以留心，以避免重金属等有害元素造成影响。
滚珠丝杠的产尘量测量装置如图1所示，旋转轴承的产尘量测定装置如图2所示。
滚珠丝杠采用联轴器直接驱动，因装配了磁性流体密封圈，故仅测量来自滚珠丝杠的产尘颗粒。测试所用滚珠丝杠轴径15mm、导程10mm，经有机溶剂清洗干燥后，螺母内部填充2.2ml润滑脂。测量装置置于25℃恒温的清洁工作台内，在1000rpm、行程210mm的条件下运行，使用散射粒子计数器进行测试。
直线导轨使用与滚珠丝杠几乎相同的测试装置，具体为小型直线导轨（LU09），线速度110mm/s，行程23mm。
运转的轴承通过皮带轮驱动，装配有磁性流体密封圈并放置于清洁箱中。以一定流量通入空气，轴承旋转产生的粒子与滚珠丝杠产生的粒子一样，通过粒子计数器进行测试。
LG2润滑脂与市售润滑脂的产尘量比较如图3所示。其中，矿物油锂基润滑脂A与酸性矿物油锂基润滑脂的产尘量较多；氟系润滑脂C、F系列在市售润滑脂中产尘量较少，但随使用时间增加有产尘量上升的趋势。与之相对，LG2润滑脂即便运行时间增加，产尘量依旧很少。此外，增稠剂含量较多的润滑脂更不易产尘。
滚珠丝杠在装配与未装配密封圈条件下的产尘量如图4所示。装配密封圈时，产尘量减少10%，因此配备密封圈可达到良好的清洁效果。
LG2润滑脂与氟素润滑脂C的产尘量比较如图5所示，与滚珠丝杠相比具有很大的产尘性能差异，LG2展示了极好的结果。
附有非接触式橡胶密封圈的小型轴承695W（内径5mm、外径13mm、宽度4mm）在3600rpm下运转的润滑脂产尘量如图6所示。与市售润滑脂相比，LG2显示出良好的低产尘量。在市售的润滑脂中，酸性油-锂基润滑脂B产尘量格外多，矿物油锂基润滑脂A，合成炭化水系尿素系EA2润滑脂产尘量逐渐减少。氟素系润滑脂随着品牌名称的不同而具有较大差异（市售C、D润滑脂）。因为尿素系润滑脂在市售润滑脂中产尘量相对较少，针对上述EA2润滑脂与尿素系润滑脂构造不同的酸性尿素系润滑脂G进行了试探性评价。同样在相同的轴承，5400rpm下运转250小时，如图7显示，尿素系润滑脂G在运转初期与LG2润滑脂显示出相同的产尘量，但再经过一段时间的运转后产尘量急剧增大。
使用695W球轴承在3600rpm下运转20分钟后的润滑脂产尘粒子尺寸分布如图8所示。不论哪种润滑脂，小尺寸的粒子均特别多，随着粒子尺寸变大产尘量随之减少。所以产尘量的差异主要取决于小径粒子的形成。
关于在球轴承695W实验中产尘量最多的酸性油-锂基润滑脂，进行了产尘物质的调查。图9显示了产尘物质的红外线吸收光谱。在粒子计数器前安装一块金属板，对金属板上面附着的物质进行FT-IR分析。从光谱表可以明确锂皂石羟基的吸收峰与酸性油羟基的吸收封，所以产尘物质为润滑脂的成分。
LG2润滑脂与易产尘的酸性油-锂基皂石润滑脂B封入上述相同的球轴承，在3600rpm,70°C下运转。运转20分钟后产尘量如图10所示。随着两者的温度上升产尘量急剧上升。LG2润滑脂为矿物油与合成炭化水素油的混合物，由于粘度低，随着温度的升高蒸发量增加。不仅仅要考虑润滑性，低产尘性的维持也要考虑，所以环境温度为70度为使用临界温度。
封入LG2润滑脂和氟素系润滑脂D的球轴承695W，分别在1800、3600、5400转条件下运转时的产尘量测试结果如图11所示
同时，封入氟素系润滑脂F的滚珠丝杠在速度为100～1760rpm之间的产尘量的测试结果如图12所示。运转速度增大1倍，全部润滑脂的产尘量均增大10倍。与润滑脂产尘量相对的，离心力的影响也很大。
轴径25mm、导程5.08mm，将双螺母滚珠丝杠内封入5ml润滑脂，将转速逐渐增大至500rpm，在螺母安装力矩传感器，进而测试动摩擦力矩。
LG2润滑脂与氟素系润滑脂C的动摩擦力矩测试结果如图13所示。与LG2润滑脂相比机油粘度约8倍的氟素系润滑脂C随着运转速度的增加，动摩擦力矩显著增加。然而对LG2润滑脂在500rpm下动摩擦力矩几乎没有增加。
将轴径14mm、导程5mm的滚珠丝杠内封入1.5ml润滑脂，在转速为2400rpm，轴向载荷为280N的条件下进行耐久实验。实验后的轴向间隙测量，可以掌握磨损情况。
封入LG2润滑脂与氟素系润滑脂C的滚珠丝杠耐久实验结果如图14所示。氟素系润滑脂C在滚珠丝杠运行3500KM后出现磨损，轴向出现约为12μm的间隙。然后LG2润滑脂在运行3500KM后没有磨损痕迹，未见任何异常。
直线导轨（LS20）的滑块内填满润滑脂，施加1.37KN预紧，以线速度30m/min，行程500mm的条件运行。使用推拉力计测量动摩擦力矩。
LG2润滑脂、EA2润滑脂及氟素系润滑脂C封入直线导轨进行耐久实验的结果如图15所示。氟素系润滑脂C在运行3000KM后出现大量磨损，5000KM后端盖出现破损。然而LG2、EA2润滑脂在运行10000KM后，几乎没有发生磨损，同时未见刚度问题。
将渗碳钢（SCM420H）滚珠丝杠涂抹约10μm厚润滑脂，在相对湿度95%，环境温度70℃条件下放置96小时，观察实验后生锈情况。
如照片1所示，尽管氟素系润滑脂C在配合防锈剂的情况下，滚珠丝杠表面依旧出现了大量红色锈迹。然而，涂抹了LG2润滑脂的滚珠丝杠表面没有出现任何锈迹。
（1）LG2润滑脂通常应用于半导体或液晶制造等常温常压环境下的滚珠丝杠、直线导轨及旋转轴承。
（2）与其他市售润滑脂相比，LG2润滑脂产尘量更少，且具备优异的耐磨损性、低摩擦力矩及耐蚀性。
（3）产尘物质为润滑脂成分，其粒子尺寸越小，数量越多。润滑脂产尘量的差异主要取决于小尺寸产尘粒子的生成难易程度。
（4）随着环境温度升高、转速增大，润滑脂产尘量会急剧增加。考虑到低产尘性的维持，LG2的使用温度界限为70℃。
参考文献
1）三宅正二郎：《清洁环境用轴承》，精密工学会杂志，57(4)27（1991）
