DE4317121A1

DE4317121A1 - Verfahren zum Erzeugen einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis für Stromabnehmergleiter

Info

Publication number: DE4317121A1
Application number: DE4317121A
Authority: DE
Inventors: Tsuneki Azetsu; Iwao Azetsu; Hideaki Azetsu; Sumihisa Aoki; Kunio Fukuhara
Original assignee: TEIKOKU CARBON INDUSTRY CO; Railway Technical Research Institute
Current assignee: TEIKOKU CARBON INDUSTRY CO; Railway Technical Research Institute
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2013-05-22
Also published as: JP2511225B2; FR2691412A1; FR2691412B1; DE4317121C2; KR960003177B1; JPH05320817A; KR930023479A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gesin terte Legierung auf Eisenbasis mit einem hervorragenden Abriebswiderstand, die geeignet ist zur Verwendung als ein Stromabnehmergleiter, der kein Schmiermittel benö tigt, wenn er auf einem Kontaktdraht gleitet, und ins besondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis, die geeignet ist zur Verwendung bei der Herstellung eines Kontaktstreifens für den Pantographen, der auf einem Hochgeschwindigkeitselektrowagen verwendet wird, welcher fähig ist, zum Betrieb bei einer Geschwindigkeit vom 270 bis 350 km/h, sowie auf einen Kontaktstreifen aus der gesinterten Legierung auf Eisenbasis.

Die japanischen Shinkansen-Elektrowagen wurden bisher in ihrer Betriebsgeschwindigkeit verbessert. Jedes Mal, wenn die Shinkansen-Elektrowagen in ihrer Betriebsgeschwindig keit verbessert wurden, wurde die gesinterte Legierung auf Eisenbasis für den Kontaktstreifen des Pantographens, der auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, be züglich des Abriebswiderstands und der Schmierfähigkeit verbessert, die benötigt wurden zum Gewährleisten der ma ximalen angegebenen Geschwindigkeit des Elektrowagens.

Beispielsweise enthält die gesinterte Legierung auf Ei senbasis für den Kontaktstreifen für den Pantographen, der auf den japanischen Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, die mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 240 km/h betrieben werden, 2 bis 27 % Blei (Pb) als Schmiermittel, um eine ausreichende Schmierfähigkeit für die Betriebs geschwindigkeit von 200 bis 240 km/h vorzusehen. Auch ent halten einige Kontaktstreifen als Schmiermittel 2 bis 7 % Molybdändisulfid (MOS₂) und 0,2 % oder weniger Koh lenstoff (C).

Die japanische Patent-Veröffentlichung (Kokoku) Nr. Sho 63-65741 (von vier der Erfinder der vorliegenden Erfin dung) offenbart eine gesinterte Legierung auf Eisenbasis, die verwendet wird zur Herstellung eines Kontaktstreifens des Pantographens, um eine höhere Betriebsgeschwindigkeit (220 bis 270 km/h) als die vorgenannte Geschwindigkeit (200 bis 240 km/h) zu gestatten. Diese gesinterte Legie rung auf Eisenbasis wird erzeugt durch Zusammenmischen von 2 bis 14 Gew.% granularem Chrom (Cr), 2 bis 7 % eines Metallsulfids, 1 % oder weniger Phosphor (P) und den Rest Eisenpulver (Fe), Formen der Mischung durch Kompression unter einem Druck von 6 bis 8 t/cm², Sintern in eine ge sinterte Mutterlegierung mit einer Porosität von ungefähr 10 %, und Imprägnieren von 2 bis 8 % Blei (Pb) oder einer Bleilegierung in die gesinterte Mutterlegierung.

Es wurde geplant, die Shinkansen-Elektrowagen bezüglich der Geschwindigkeit auf bis zu 270 km/h oder mehr zu ver bessern, und entsprechend war eine gesinterte Legierung erforderlich zum Herstellen eines Kontaktstreifens, der für die Pantographen geeignet ist, die auf den Elek trowagen verwendet werden, welche bei einer Geschwin digkeit von 200 km/h oder mehr betrieben werden. Wenn die Elektrowagengeschwindigkeit somit verbessert wird, wird jedoch das Folgen oder die Verbindung des Kontaktstrei fens mit dem Kontaktdraht schlechter und somit verliert der Kontaktstreifen den Kontakt mit dem Kontaktdraht häufiger. Daher erfolgt häufiger eine Lichtbogenbildung zwischen dem Kontaktstreifen und dem Kontaktdraht und der Lichtbogen selbst wird größer. Ein Teil des Bleis, das in dem Kontaktstreifen enthalten ist, welcher einen Über schuß an Blei (Pb) enthält, wird aus dem Kontaktstreifen heraus geschmolzen, so daß der Kontaktstreifenkörper durch den Lichtbogen angegriffen wird, der Kontakt streifen stärker abradiert oder abgerieben wird und somit den Kontaktdraht beschädigt.

Wenn der Bleigehalt in dem Kontaktstreifen korrekt ist, und die Dicke der Bleischicht auf der Gleitoberfläche des Kontaktstreifens auch korrekt ist, ist der Reibungskoef fizient µ auf dem Kontaktstreifen in der Größenordnung von 0,4 und die Bleischicht oder -lage dient effektiv gut als Schmiermittel. Wenn jedoch der Bleigehalt übermäßig ist, wird der Reibungskoeffizient µ 0,8 bis 1 sein und die Bleischicht oder -lage wird eine schlechtere Wirkung als Schmiermittel zeigen und der Kontaktstreifen wird stärker abgerieben.

In dem Fall, wenn ein Kontaktstreifen MOS₂ und WS₂ als Schmiermittel enthält, wird der Reibungskoeffizient µ da von ungefähr 0,2 oder weniger sein, wenn die Gleitober fläche davon eine Temperatur von weniger als 400°C be sitzt, und die Schmiermittel zeigen insbesondere eine große Schmierfähigkeit. Wenn jedoch die Temperatur der Kontaktstreifen-Gleitoberflächen oberhalb 400°C ist, werden die Schmiermittel oxidiert werden. Wenn die Glei toberflächentemperatur höher als 800°C wird, werden die Schmiermittel ausbrennen. Insbesondere wenn die Gleit oberfläche des Kontaktstreifens eine Temperatur oberhalb von 400°C besitzt, steigt der Reibungskoeffizient µ des Kontaktstreifens, der auf dem Kontaktdraht gleitet, all mählich an, so daß die Gleitoberfläche des Kontaktdrahts stark abgerieben wird. Der Reibungskoeffizient µ des Kon taktstreifens, der Kohlenstoff (C) als Schmiermittel ent hält, ist ungefähr 0,8. Wenn die Gleitoberfläche des Kon taktstreifens eine Temperatur von ungefähr 450°C be sitzt, wird der Kohlenstoff beginnen, zu oxidieren. Wenn die Temperatur der Gleitoberfläche höher als 800°C wird, wird der Kohlenstoff ausgebrannt und wird mit einem Teil des Eisens (Fe) in dem Kontaktstreifen reagieren, um einen Carbonstahl zu erzeugen, welcher den Kontaktdraht beschädigen wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist, wenn die Elektrowagen geschwindigkeit 270 km/h erreicht, das Folgen oder die Verbindung des Kontaktstreifens mit dem Kontaktdraht schlechter und der Kontaktstreifen verliefert den Kontakt mit dem Kontaktdraht öfter verglichen damit, wenn die Elektrowagengeschwindigkeit 200 bis 240 km/h ist. Daß die Temperatur der Gleitoberfläche des Kontaktstreifens hoch ist, wird bewirkt durch dessen Hochgeschwindigkeitsglei ten auf dem Kontaktdraht, und wird weiter erhöht durch die Lichtbogenbildung, die zwischen dem Kontaktstreifen und dem Kontaktdraht stattfindet, so daß die Gleitober fläche des Kontaktstreifens eine Temperatur von 800°C oder höher besitzen wird. Das Schmiermittel, wie bei spielsweise Metallsulfid oder Kohlenstoff, welches in den Kontaktstreifen für die Pantographen enthalten ist, die gegenwärtig auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet werden, wird dann oxidiert werden, wenn die Gleitober fläche des Kontaktstreifens eine Temperatur von 400 bis 450°C besitzt, und es wird ausgebrannt werden, wenn die Gleitoberfläche auf eine Temperatur von 800°C kommt. In diesem Fall wird der Kontaktstreifen und der Kontaktdraht bemerkenswert abradiert bzw. abgerieben. Wenn die Elek trowagengeschwindigkeit 270 km/h ist, wird die spezifi sche Abnutzungsrate des Kontaktstreifens ungefähr zweimal größer sein als diejenige, wenn die Elektrowagengeschwin digkeit 200 bis 240 km/h ist. Der herkömmliche Kontakt streifen kann nicht zufriedenstellend für den Panto graphen verwendet werden, der auf einem Elektrowagen ver wendet wird, der bei einer Geschwindigkeit von 270 km/h betrieben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die oben genann ten Nachteile herkömmlicher Kontaktstreifen zu überwinden durch Vorsehen eines Verfahrens zum Erzeugen einer ge sinterten Legierung auf Eisenbasis zur Herstellung eines Kontaktstreifens für den Pantographen, der auf einem Elektrowagen verwendet wird, welcher mit einer Geschwin digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird, wobei der Kontaktstreifen fähig ist, die Schmierfähigkeit und den Abriebwiderstand über eine lange Zeit sehr stabil zu hal ten, selbst wenn die Gleitoberfläche des Kontaktstreifens an einem Teil davon kurzzeitig auf ungefähr 1000°C er wärmt wird, sowie ein verbesserter und neuartiger Kon taktstreifen bestehend aus der durch das Verfahren er zeugten gesinterten Legierung auf Eisenbasis.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1 weist die Schritte auf des Zusammenmischens von 8 bis 25 Gew.% einfachen Chroms (Cr), 3 bis 9 % von einem Metallsulfid, 0,1 bis 4 % Bor nitrid (BN), 1 % oder weniger Phosphor (P), 3 bis 8 % Blei (Pb) und der Rest Eisen (Fe), wobei alle Substanzen in Form eines Pulvers sind, Formen durch Kompression bzw. Druck und Sintern der geschmolzenen Mischung in einer nicht oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre, wie beispielsweise einer Atmosphäre von H₂ oder N₂+H₂.

Das Verfahren gemäß Anspruch 2 verwendet kein Blei (wie in Anspruch 1), sondern verwendet die Schmiermittel in erhöhter Menge für eine verbesserte Schmierfähigkeit des Kontaktstreifens. Insbesondere weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Zusammenmischen von 8 bis 25 Gew.% einfachen Chroms (Cr), 4 bis 10 % eines Metall sulfids, 0,2 bis 5 % Bornitrid (BN), 1 % oder weniger Phosphor (P) und der Rest Eisen (Fe), wobei alle Sub stanzen in Form eines Pulvers sind, Formen durch Kom pression bzw. Druck und Sintern der geschmolzenen Mi schung in einer nicht oxidierenden oder reduzierenden At mosphäre, wie beispielsweise einer Atmosphäre von H₂ oder N₂+H₂.

Gemäß Anspruch 1 wird ein verbesserter und neuartiger Kontaktstreifen für den Pantographen, der auf einem Elek trowagen verwendet wird, welcher mit einer Geschwin digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird, erzeugt durch Zubereiten einer Mischung, die folgendes enthält: einfaches Chrom als Anti-Abriebs-Zusatz in einer größeren Menge (8 bis 25 Gew.%) als in der gesinterten Legierung, die in der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. Sho 63-65741 offenbart ist, 1 % oder weniger Phosphor (P) für eine erhöhte mechanische Festigkeit, und insgesamt 3 bis 9 % MOS₂ und WS₂ (Metallsulfid) für eine verbesserte Schmierfähigkeit, Zufügen von 0,1 bis 4 % BN (Bornitrid) zu der Mischung, und Mischen durch Rühren von 3 bis 8 % Blei (Pb) und dem Rest Eisen (Fe) mit der Mischung, wobei alle diese Substanzen in Form eines Pulvers sind, Formen der Mischung durch Kompression unter einem Druck von 8 t/cm², und Sintern dieser geschmolzenen Mischung in ei ner nicht oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 1250°C.

Während des Sinterns reagiert ein Teil des einfachen Chroms (Cr) mit dem Eisen (Fe) dem Basismetall, um eine Feststofflösung von Fe-Cr zu erzeugen, während ein Teil des Molybdäns (Mo) in dem Molybdänsulfid (MOS₂) mit dem Eisen (Fe) reagiert, um eine Feststofflösung von Fe-Mo zu erzeugen. Insbesondere wird in der gesinterten Legierung, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, das einfache Chrom in dem Basismetall (Fe) eingefaßt. In der gesinterten Legierung kombinieren MOS₂, WS₂, BN und Pb um das einfache Chrom und die auf Grund des Sinterns neu er zeugten Feststofflösungen Fe, Cr und Fe-Mo das Fe und Cr starr miteinander und somit sind diese Substanzen in ei ner gleichförmigen Konfiguration kombiniert.

In der Zusammensetzung der gesinterten Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung werden Fe-Cr und Fe-Mo in dem Sinterprozeß erzeugt. Das heißt, daß keine Fe-Cr- und Fe-Mo-Legierungspulver anfangs als Materialien der Zusam mensetzung verwendet werden. Verglichen mit der gesin terten Legierung, die durch Kompressionsformen und Sin tern einer Mischung von Fe- und Fe-Cr-Legierungspulvern oder einer Mischung von Fe- und Fe-Mo-Pulvern erzeugt werden, ist die gesinterte Legierung, die durch das Kom pressionsformen und Sintern einer Mischung von Fe-, Cr- und MOS₂-Pulvern erzeugt wird, wobei keine solchen Le gierungspulver enthalten sind, bezüglich der Aktivität während des Sinterns sowie in der Festigkeit der gesin terten Mischung überlegen.

In der gesinterten Legierung, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, hat, wenn Chrom in einer Menge von weniger als 8 % vorhanden ist, die gesinterte Legie rung keinen ausgezeichneten Abriebswiderstand, wenn der Elektrowagen bei einer Geschwindigkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird. Andererseits wird, wenn der Chrom gehalt mehr als 25 % ist, die gesinterte Legierung eine verminderte mechanische Festigkeit aufweisen. Der Rei bungskoeffizient µ der Metallsulfide WS₂ und MOS₂ ist ge ringer als 0,2, wenn sie auf normaler Temperatur sind. Wenn jedoch die Temperatur 400°C hoch wird, beginnen die Metallsulfide zu oxidieren und bezüglich des Volumens in der gesinterten Legierung vermindert zu werden, und ihr Reibungskoeffizient µ beginnt zu steigen. Bei einer Tem peratur von 800°C werden sie fast ausbrennen, so daß der Reibungskoeffizient µ des Kontaktstreifens, das aus die ser gesinterten Legierung besteht, steil ansteigt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die Gesamtschmier fähigkeit von MOS₂ oder WS₂ und BN verwendet für eine verminderte Reibung zwischen dem Kontaktstreifen und dem Kontaktdraht, wenn die Gleitoberfläche des Kontaktstrei fens noch einen Temperaturbereich unterhalb 600°C besitzt. Wenn die Gleitoberflächentemperatur innerhalb eines Bereichs von 600 bis 1000°C ist, wird die Schmierfähigkeit von BN, welches thermisch stabil ist, zur Verminderung der Reibung verwendet. Insbesondere wäh rend die Temperatur der gesinterten Legierung von Normal temperatur bis ungefähr 1000°C reicht, besitzt BN einen Reibungskoeffizienten µ von ungefähr 0,2 und zeigt somit eine gute Schmierfähigkeit. Auch verbessert das in der gesinterten Legierung enthaltene BN effektiv die elektri schen Eigenschaften, wie beispielsweise Lichtbo genwiderstand, etc., der Legierung.

Es ist bekannt, daß BN und Metallpulver nicht sehr kom patibel miteinander sind (schlechte Benetzungsfähigkeit) und eine Mischung davon ist schwer zu formen, zu pressen und zu sintern. BN selbst besitzt eine Schmierfähigkeit, aber wenn es direkt oder allein mit jeglichem anderen Me tallpulver gemischt wird, wird BN eine schlechte Be netzungsfähigkeit mit diesem Metall während des Kompres sionsformens der Mischung zeigen. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch kann eine gewünschte gesinterte Legie rung erzeugt werden durch Mischen mittels Rühren geeig neter Mengen von BN und einem Metallsulfid mit Metall pulvern in einem geeigneten Verhältnis, Kompressionsfor men und Sintern der Mischung. Insbesondere dient das als Schmiermittel in der Mischung enthaltene Metallsulfid dazu, die Benetzbarkeit des zugefügten BN zu verbessern, die Kompression der Mischung unter hohem Druck während des Kompressionsformens ohne Beschädigung der Kompres sionsform zu erleichtern und auch die Schmierfähigkeit des Kontaktstreifens selbst zu erhöhen. Die oben genannte geeignete Menge des Metallsulfids ist innerhalb eines Be reichs von 3 bis 9 %. Wenn die Menge weniger als 3 % ist, wird das Metall nicht die Kompatibilität von BN mit den Metallpulvern verbessern und wird auch nicht die Schmier fähigkeit der gesinterten Legierung oder des Kontakt streifens erhöhen. Wenn die Metallsulfidmenge über 9 % ist, wird sie übermäßig sein und die mechanische Fe stigkeit des Kontaktstreifens beinträchtigen.

Das Phosphor (P) wirkt als ein starker Desoxidator. Es kann verwendet werden, um das Eisen (Fe) zu reinigen, wenn eine geformte Mischung von Fe, Cr, Metallsulfid, BN und Pb gesintert wird und die Menge in einer flüssigen Phase eines eutektischen Produkts Fe₃P-Fe zu vergrößern, das auf der Oberfläche von Fe während der frühen Periode des Sinterns erzeugt wird. Durch Schrumpfen, während es Cr, das für einen verbesserten Abriebwiderstand in der gesinterten Legierung verwendet wird, Metallsulfid, das für eine erhöhte Schmierfähigkeit der gesinterten Legie rung verwendet wird, und BN sicher umfaßt, realisiert das Phosphor (P) eine höhere Dichte der gesinterten Legie rung. Wenn jedoch der Phosphorzusatz über 1 % ist, wird er bewirkt, daß die gesinterte Legierung brüchig wird. Wenn die Atmosphäre in dem Sinterofen nahezu vollständig ist und die Materialien sauber sind, wird P, wie oben be schrieben, wirken können, selbst wenn sein Zusatz ver mindert wird.

Die Menge von Blei (Pb) sollte geeignet oder angemessen innerhalb eines Bereichs von 3 bis 8 % sein. Blei in ei ner Menge unterhalb 3 % wird nicht wirksam sein. Eine Menge oberhalb 8 % ist übermäßig und wird vielmehr be wirken, daß der Reibungskoeffizient µ der gesinterten Le gierung größer ist. Auch wird es bewirken, daß der Kon taktstreifen ein größeres Gewicht besitzt, so daß der Kontaktstreifen ein vermindertes Folgen oder Verbindung mit dem Kontaktdraht haben wird, öfter den Kontakt mit dem Kontaktdraht verlieren wird, häufigere Lichtbogenbildung verursachen wird, und der Kontaktstreifen und der Kon taktdraht werden stärker abgerieben.

Als nächstes wird das Verfahren gemäß Anspruch 2 erklärt werden. Dieses Verfahren ist grundsätzlich das gleiche wie durch Anspruch 1 definiert mit der Ausnahme, daß kein Blei (Pb) in der durch dieses Verfahren erzeugten gesin terten Legierung verwendet wird. Für die durch das Ver fahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte gesin terte Legierung ist keine größere Menge von Pb als ange messen erforderlich. Somit wird kein Pb in der durch das Verfahren gemäß Anspruch 2 erzeugten gesinterten Le gierung verwendet. Um die Schmierfähigkeitverminderung auf Grund der Nicht-Verwendung von Blei zu kompensieren, werden die Mengen von MOS₂ und WS₂ erhöht auf 4 bis 10 % (3 bis 9 % in Anspruch 1) und die von BN wird auch erhöht auf 0,2 bis 5 % (0,1 bis 4 % in Anspruch 1). Die in die sem Verfahren gemäß Anspruch 2 verwendeten Komponenten wirken auf die gleiche Weise wie die in dem Verfahren ge mäß Anspruch 1.

Es sei bemerkt, daß das Ersetzen eines Teils von Fe in den Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2 durch kleine Mengen einfacher Substanzen, wie beispielsweise Mo, W, Ni, Ti, Cu, C oder ähnliches, oder eine oder mehrere Ar ten von Zusammensetzungen dieser einfachen Substanzen keine stark nachteilige Auswirkung auf den Abriebwider stand des Kontaktstreifens und Kontraktdrahts haben wird. Daher wird, selbst wenn ein kleiner Teil von Fe durch kleine Mengen der oben genannten Substanzen oder einer Verbindung, die diese enthält, ersetzt wird, die gleiche Wirkung für die betrachtete gesinterte Legierung zugesi chert. Daher ist dies im technischen Bereich der vorlie genden Erfindung umfaßt. In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben sind, wird Pb verwendet. Jedoch kann eine Bleilegierung anstatt Pb oder zusammen mit Pb für den gleichen Effekt enthalten sein. Dies ist auch im technischen Bereich der Erfindung umfaßt.

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wer den unten in Einzelheiten beschrieben. Ein einfaches Chrom (Cr) mit ungefähr 100 bis 180 µm Korngröße wurde als eines von Materialpulvern mit anderen Materialpulvern in Gewichtsprozent, wie in Tabelle 1 gezeigt, gemischt, durch Kompression unter einem Druck von 8 t/cm² geformt und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert, bei spielsweise einer Atmosphäre von H₂ oder N₂+H₂ bei ei ner Temperatur von 1250°C für eine Zeit von 50 Minuten, um eine gesinterte Legierung zu erzeugen. Die Ausfüh rungsbeispiele 1 bis 7 gehören zu Anspruch 1, während die Ausführungsbeispiele 8 bis 12 zu Anspruch 2 gehören.

Die mechanischen Eigenschaften der gesinterten Legierun gen, die gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Ausführungs beispiele 1 bis 13 erzeugt wurden, sind in Tabelle 2 ge zeigt.

Auch wurden Teststücke vorbereitet durch Schneiden jeder der gemäß der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung erzeugten, gesinterten Legierungen auf eine Größe von 10×25×90 mm. Auch wurde der Kontaktstreifen, her gestellt aus der gesinterten Legierung auf Eisenbasis, der gegenwärtig auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, die bei einer Geschwindigkeit von 220 bis 240 km/h betrieben werden, auf eine Größe von 10×25×90 mm ge schnitten, um Teststücke zu bereiten. Jedes dieser Test stücke wurde auf einer Drehplatte befestigt, die einen Durchmesser von ungefähr 640 mm besaß und die auf einem Stromabnehmer- und Abriebtester der Drehbauart befestigt war. Während sie mit einer Kontaktkraft von 5,5 kg auf den Kontaktdraht gedrückt wurde, wurde die Drehplatte mit einer Geschwindigkeit von 85 km/h für 60 Minuten gedreht, wobei das Teststück in Kontakt mit dem Kontaktdraht ge halten wurde, welcher mit einem Wechselstrom vom 150 A versorgt wurde, und wobei kein Schmiermittel auf das Teststück aufgetragen wurde. Die spezifische Abnutzungs rate jedes Teststücks als Ergebnis dieses Gleitens, und die abgeriebene Dicke (in mm) des Kontaktdrahts, wenn das auf dem Pantographen befestigte Teststück 10 000mal auf dem Kontaktdraht vorbeigelaufen war, wurden gemessen. Die spezifische Abnutzungsrate ist durch ein abgeriebenes Vo lumen (in mm³) des Kontaktstreifens dargestellt, der über eine Entfernung von 1 mm auf dem Kontaktdraht geglitten war, während er auf dem Kontaktdraht unter einem Gewicht von 1 kg gedrückt wurde, und die abgeriebene Dicke (in mm) des Kontaktdrahts wird ausgedrückt als ein Mittelwert (in mm) der abgeriebenen Dicken an vorbestimmten acht gleichmäßig beabstandeten Punkten entlang des Umfangs. Die abgeriebene Dicke wird tatsächlich gemessen unter Verwendung eines Mikrometers. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, besitzen die gesin terten Legierungen, die gemäß der Ausführungsbeispiele 1 bis 13 erzeugt wurden, die mechanischen Eigenschaften, die für den Kontaktstreifen für die Pantographen erfor derlich sind, die auf den Hochgeschwindigkeitselektro wagen verwendet werden. Auch zeigt Tabelle 3, daß die ge sinterten Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung einen bemerkenswert verbesserten Abriebwiderstand besit zen und weniger Abnutzung des Kontaktdrahts bewirken, verglichen mit einer der gesinterten Legierungen auf Ei senbasis, die gegenwärtig verwendet werden zum Herstellen des Kontaktstreifens für den Pantographen, der auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, die bei einer Ge schwindigkeit von 220 bis 250 km/h betrieben werden, wel cher 10 bis 16 Gew.% Chrom (Cr), 2 bis 7 % Molybdändisul fid, 0,2 % oder weniger Phosphor (P), 2 bis 7 % Blei (Pb), 1 % oder weniger andere Stoffe und den Rest Eisen (Fe) enthält.

Wie aus den Zusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 9 der Tabellen 2 und 3 ersichtlich ist, ergibt ein Ersetzen einer kleinen Menge von Eisen durch W, Ni, Ti, Cu und C oder eine Verbindung daraus in einem Pulver, das 8 bis 25 Gew.% Cr, 3 bis 9 % eines Metallsulfids, 0,1 bis 4 % BN, 1 % oder weniger P, 3 bis 8 % Pb und den Rest Ei sen enthält oder in einem Pulver, das 8 bis 25 % Cr, 4 bis 10 % eines Metallsulfids, 0,1 bis 5 % BN, 0,1 oder weniger P und den Rest Eisen enthält, wenig Unterschied im Abriebwiderstand dieser gesinterten Legierungen be züglich der anderen Ausführungsbeispiele, solange die Mengen des Metallsulfids und BN als Schmiermittel in nerhalb der oben bezeichneten Bereiche gehalten werden. Daher werden gesinterte Legierungen mit einem Ersatz ei ner kleinen Menge von Eisen durch W, Ni, Ti, Cu und C oder einer Verbindung daraus auch in der vorliegenden Er findung umfaßt.

Tabelle 1

Zusammensetzungen in Gewichtsprozent

Tabelle 2

Mechanische Eigenschaften der gesinterten Legierungen

Tabelle 3

Testergebnisse

Wie im Obigen beschrieben wurde, ist der Abriebwiderstand des Kontaktstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung be merkenswert verbessert, die Gleitoberfläche des Kon taktstreifens besitzt eine dunkelbraune Farbe, ist glatt und glänzend, die Gleitoberfläche des Kontaktdrahtgegen stücks bleibt auch glatt, dunkelbraun und glänzend, wenn es mit dem Kontaktstreifen verwendet wird, und die Ver letzung und Abnutzung des Kontaktdrahts wird bemerkens wert vermindert. Da die Schmierfähigkeit und der Ab riebwiderstand des Kontaktstreifens, der aus der ge sinterten Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung her gestellt wurde, stabil sind, selbst wenn die Gleit oberfläche davon momentan auf eine Temperatur von un gefähr 1000°C gebracht wird, kann die gesinterte Le gierung in der Praxis dazu verwendet werden, einen Kon taktstreifen für die Pantographen herzustellen, dies auf Elektrowagen verwendet werden, die bei einer Geschwin digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben werden.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: Eine gesinterte Legierung zur Verwendung für die Her stellung eines Kontaktstreifens für den Pantographen, der auf einem Elektrowagen verwendet wird, welcher bei einer Geschwindigkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird, kann hergestellt werden durch Mischen als wesentliche Mate rialpulver von 8 bis 25 Gew.% einfaches Chrom (Cr), 3 bis 9 % eines Metallsulfids, 0,1 bis 4 % Bornitrid (BN), 1 % oder weniger Phosphor (P), 3 bis 8 % Blei (Pb) und den Rest Eisen (Fe), Formen der Mischung durch Kompression, und Sintern der geformten Mischung in einer nicht oxi dierenden oder reduzierenden Atmosphäre.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen einer höchst abriebfesten ges interten Legierung für einen Stromabnehmergleiter, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Mischen als wesentliche Materialpulver 8 bis 25 Gew.% einfaches Chrom (Cr), 3 bis 9 % eines Me tallsulfids, 0,1 bis 4 % Bornitrid (BN), 1 % oder weniger Phosphor (P), 3 bis 8 % Blei (Pb) und den Rest Eisen;
Formen der Mischung durch Kompression; und
Sintern der geformten Mischung in einer nicht oxi dierenden oder reduzierenden Atmosphäre.

2. Verfahren zum Erzeugen einer höchst abriebfesten ges interten Legierung für einen Stromabnehmergreifer, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Mischen als wesentliche Materialpulver 8 bis 25 Gew.% einfaches Chrom (Cr), 4 bis 10 % eines Me tallsulfids, 0,2 bis 5 % Bornitrid (BN), 1 % oder weniger Phosphor (P) und den Rest Eisen;
Formen der Mischung durch Kompression; und
Sintern der geformten Mischung in einer nicht oxidierenden oder reduzierenden Atmospäre.

3. Ein Kontaktstreifen für einen Pantograph, hergestellt aus der gesinderten Legierung gemäß Anspruch 1.

4. Kontaktstreifen für einen Pantograph, hergestellt aus der gesinterten Legierung gemäß Anspruch 2.