JP2853563B2 - 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材Info
- Publication number
- JP2853563B2 JP2853563B2 JP8393794A JP8393794A JP2853563B2 JP 2853563 B2 JP2853563 B2 JP 2853563B2 JP 8393794 A JP8393794 A JP 8393794A JP 8393794 A JP8393794 A JP 8393794A JP 2853563 B2 JP2853563 B2 JP 2853563B2
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- Japan
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- sintered alloy
- impregnated
- wear resistance
- pantograph
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特に高速で走行する
電気車に用いた場合に、低い相手攻撃性で、すぐれた耐
摩耗性を発揮する鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタ
グラフすり板材に関するものである。
電気車に用いた場合に、低い相手攻撃性で、すぐれた耐
摩耗性を発揮する鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタ
グラフすり板材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭６２−５０４４５号
公報に記載される通り、集電用パンタグラフすり板材と
して、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を示
す）、Ｍｏ：０．１〜８％、Ｆｅ−Ｍｏ合金：１〜１５
％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｃｒ：１〜１５
％、を、いずれも分散相形成成分として含有し、さらに
素地形成成分として、Ｃｕ：０．１〜５％、 Ｎ
ｉ：０．１〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、を含有
し、残りが同じく素地形成成分としてのＦｅと不可避不
純物からなる組成、並びに、５〜３０％の気孔率、を有
するＦｅ基焼結合金に、ＰｂまたはＰｂ合金を含浸して
なる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金はじめ、その他多くの鉛含浸
Ｆｅ基焼結合金の適用が提案されている。
公報に記載される通り、集電用パンタグラフすり板材と
して、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を示
す）、Ｍｏ：０．１〜８％、Ｆｅ−Ｍｏ合金：１〜１５
％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｃｒ：１〜１５
％、を、いずれも分散相形成成分として含有し、さらに
素地形成成分として、Ｃｕ：０．１〜５％、 Ｎ
ｉ：０．１〜５％、Ｃ：０．０２〜０．５％、を含有
し、残りが同じく素地形成成分としてのＦｅと不可避不
純物からなる組成、並びに、５〜３０％の気孔率、を有
するＦｅ基焼結合金に、ＰｂまたはＰｂ合金を含浸して
なる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金はじめ、その他多くの鉛含浸
Ｆｅ基焼結合金の適用が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の電気車の
高速化はめざましく、これに伴ない、パンタグラフすり
板材にはより一層の耐摩耗性が要求されるが、上記の従
来鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材
においては、例えば電気車の速度が２５０km／hrを越え
ると、急激に摩耗が進行し、比較的短時間で使用寿命に
至るばかりでなく、相手材であるトロリ線の損傷も増大
するようになるのが現状である。
高速化はめざましく、これに伴ない、パンタグラフすり
板材にはより一層の耐摩耗性が要求されるが、上記の従
来鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材
においては、例えば電気車の速度が２５０km／hrを越え
ると、急激に摩耗が進行し、比較的短時間で使用寿命に
至るばかりでなく、相手材であるトロリ線の損傷も増大
するようになるのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、電気車の高速走行にも低い相手
攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮するパンタグラフす
り板材を開発すべく研究を行なった結果、集電用パンタ
グラフすり板材を、分散相形成成分として、硬質のＭｏ
とＳｉの金属間化合物およびＦｅとＭｏとＳｉとＣｒの
金属間化合物のうちの１種または２種：５〜３０％、を
含有し、さらに素地形成成分として、Ｃ：０．０２〜
０．５％、を含有し、残りが素地形成成分としてのＦｅ
と不可避不純物からなる組成、並びに、５〜１５％の気
孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、ＰｂまたはＰｂ合金
を含浸してなる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で構成すると、こ
の結果の鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフす
り板材は、特に上記Ｆｅ基焼結合金を構成する硬質の上
記金属間化合物の作用で高速走行でも相手材であるトロ
リ線を損傷することなく、すぐれた耐摩耗性を示すよう
になるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、電気車の高速走行にも低い相手
攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮するパンタグラフす
り板材を開発すべく研究を行なった結果、集電用パンタ
グラフすり板材を、分散相形成成分として、硬質のＭｏ
とＳｉの金属間化合物およびＦｅとＭｏとＳｉとＣｒの
金属間化合物のうちの１種または２種：５〜３０％、を
含有し、さらに素地形成成分として、Ｃ：０．０２〜
０．５％、を含有し、残りが素地形成成分としてのＦｅ
と不可避不純物からなる組成、並びに、５〜１５％の気
孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、ＰｂまたはＰｂ合金
を含浸してなる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で構成すると、こ
の結果の鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフす
り板材は、特に上記Ｆｅ基焼結合金を構成する硬質の上
記金属間化合物の作用で高速走行でも相手材であるトロ
リ線を損傷することなく、すぐれた耐摩耗性を示すよう
になるという研究結果を得たのである。
【０００５】したがって、この発明は、上記の研究結果
にもとづいてなされたものであって、分散相形成成分と
して、硬質のＭｏ−Ｓｉ金属間化合物およびＦｅ−Ｍｏ
−Ｓｉ−Ｃｒ−金属間化合物のうちの１種または２種：
５〜３０％、を含有し、さらに素地形成成分として、
Ｃ：０．０２〜０．５％、を含有し、残りが素地形成成
分としてのＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに、
５〜１５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、Ｐｂ
またはＰｂ合金を含浸してなる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で
構成された集電用パンタグラフすり板材に特徴を有する
ものである。
にもとづいてなされたものであって、分散相形成成分と
して、硬質のＭｏ−Ｓｉ金属間化合物およびＦｅ−Ｍｏ
−Ｓｉ−Ｃｒ−金属間化合物のうちの１種または２種：
５〜３０％、を含有し、さらに素地形成成分として、
Ｃ：０．０２〜０．５％、を含有し、残りが素地形成成
分としてのＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに、
５〜１５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、Ｐｂ
またはＰｂ合金を含浸してなる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で
構成された集電用パンタグラフすり板材に特徴を有する
ものである。
【０００６】つぎに、この発明のパンタグラフすり板材
を構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および気孔率を上
記の通りに限定した理由を説明する。
を構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および気孔率を上
記の通りに限定した理由を説明する。
【０００７】Ａ．成分組成 （ａ） 金属間化合物 これらの成分は、ビーッカース硬さ（Ｈｖ）で８００〜
１２００の高硬度を有し、すり板材の摺動面直下の表面
部にあっては、摺動に伴なう素地の塑性変形を抑制し、
またすり板材の摺動面に露出した状態では、これの結晶
形が六方晶であるのに対して、相手材であるトロリ線を
構成する銅材の結晶形が立方晶であることから、相互凝
着性およびアブレイシブ（砥粒性）が小さく、さらに実
用時に潤滑性のある酸化被膜が形成されることと相まっ
て、相手攻撃性の小さい状態で、特に高速走行下でのす
り板材の耐摩耗性を著しく向上させる作用をもつが、そ
の含有量が５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が３０％を越えると強度が低下する
ようになることから、その含有量を５〜３０％と定め
た。
１２００の高硬度を有し、すり板材の摺動面直下の表面
部にあっては、摺動に伴なう素地の塑性変形を抑制し、
またすり板材の摺動面に露出した状態では、これの結晶
形が六方晶であるのに対して、相手材であるトロリ線を
構成する銅材の結晶形が立方晶であることから、相互凝
着性およびアブレイシブ（砥粒性）が小さく、さらに実
用時に潤滑性のある酸化被膜が形成されることと相まっ
て、相手攻撃性の小さい状態で、特に高速走行下でのす
り板材の耐摩耗性を著しく向上させる作用をもつが、そ
の含有量が５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が３０％を越えると強度が低下する
ようになることから、その含有量を５〜３０％と定め
た。
【０００８】（ｂ） Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化する作用があ
るが、その含有量が０．０２％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が０．５％を越える
と硬さが急激に上昇し、相手攻撃性が増すようになるこ
とから、その含有量を０．０２〜０．５％と定めた。
るが、その含有量が０．０２％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が０．５％を越える
と硬さが急激に上昇し、相手攻撃性が増すようになるこ
とから、その含有量を０．０２〜０．５％と定めた。
【０００９】Ｂ．気孔率 その割合が５％未満では、Ｆｅ基焼結合金に含浸される
ＰｂまたはＰｂ合金の割合が少なすぎて、このＰｂおよ
びＰｂ合金によってもたらされるすぐれた潤滑性を確保
することができず、一方その割合が１５％を越えると、
Ｆｅ基焼結合金の強度、すなわちすり板材の強度が低下
するばかりでなく、耐アーク性も低下するようになって
摩耗が急激に進行するようになることから、その割合を
５〜１５％と定めた。
ＰｂまたはＰｂ合金の割合が少なすぎて、このＰｂおよ
びＰｂ合金によってもたらされるすぐれた潤滑性を確保
することができず、一方その割合が１５％を越えると、
Ｆｅ基焼結合金の強度、すなわちすり板材の強度が低下
するばかりでなく、耐アーク性も低下するようになって
摩耗が急激に進行するようになることから、その割合を
５〜１５％と定めた。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明のパンタグラフすり板材を
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、粒
度：−８０メッシュのアトマイズ鉄粉、同−３０メッシ
ュのＭｏ−Ｓｉ金属間化合物（Ｓｉ：２０％含有）およ
びＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物（Ｍｏ：４０
％、Ｓｉ：１０％、Ｃｒ：２．５％含有）のアトマイズ
粉、および同−３２５メッシュの黒鉛粉末を用意し、こ
れら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配合し、
混合した後、３００〜６００ＭＰａの範囲内の所定の圧
力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、アンモニア
分解ガス雰囲気中、１１３０〜１２００℃の範囲内の所
定温度に１時間保持の条件で焼結して、実質的に配合組
成と同一の成分組成並びに表１，２に示される気孔率を
もったＦｅ基焼結合金を製造し、ついでこれらのＦｅ基
焼結合金に、表１，２に示す通り純鉛またはＰｂ−３０
％Ｓｎの組成をもったＰｂ合金を含浸させることによ
り、幅：２５mm×長さ：８０mm×厚さ：１０mmの寸法を
もった本発明鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラ
フすり板材（以下、本発明すり板材という）１〜１８を
それぞれ製造した。
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、粒
度：−８０メッシュのアトマイズ鉄粉、同−３０メッシ
ュのＭｏ−Ｓｉ金属間化合物（Ｓｉ：２０％含有）およ
びＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物（Ｍｏ：４０
％、Ｓｉ：１０％、Ｃｒ：２．５％含有）のアトマイズ
粉、および同−３２５メッシュの黒鉛粉末を用意し、こ
れら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配合し、
混合した後、３００〜６００ＭＰａの範囲内の所定の圧
力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、アンモニア
分解ガス雰囲気中、１１３０〜１２００℃の範囲内の所
定温度に１時間保持の条件で焼結して、実質的に配合組
成と同一の成分組成並びに表１，２に示される気孔率を
もったＦｅ基焼結合金を製造し、ついでこれらのＦｅ基
焼結合金に、表１，２に示す通り純鉛またはＰｂ−３０
％Ｓｎの組成をもったＰｂ合金を含浸させることによ
り、幅：２５mm×長さ：８０mm×厚さ：１０mmの寸法を
もった本発明鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラ
フすり板材（以下、本発明すり板材という）１〜１８を
それぞれ製造した。
【００１１】また、比較の目的で、原料粉末として、上
記の鉄粉および黒鉛粉末のほかに、粒度：−３０メッシ
ュのＦｅ−Ｍｏ合金（Ｍｏ：６０％含有）粉末および電
解Ｃｒ粉末、平均粒径：３μｍの還元Ｍｏ粉末、同１．
５μｍのカーボニルＮｉ粉末、および同１００μｍのＣ
ｕ粉末を用意し、これら原料粉末を、上記の特開昭６２
−５０４４５号公報に記載されるパンタグラフすり板材
を構成するＦｅ基焼結合金に相当する配合組成、すなわ
ちＦｅ−Ｍｏ合金：７％、Ｃｒ：７％、Ｍｏ：３％、Ｎ
ｉ：３％、Ｃｕ：３％、Ｃ：０．１％、Ｆｅ：残りから
なる配合組成に配合する以外は同一の条件で、従来鉛含
浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材（以
下、従来すり板材という）を製造した。
記の鉄粉および黒鉛粉末のほかに、粒度：−３０メッシ
ュのＦｅ−Ｍｏ合金（Ｍｏ：６０％含有）粉末および電
解Ｃｒ粉末、平均粒径：３μｍの還元Ｍｏ粉末、同１．
５μｍのカーボニルＮｉ粉末、および同１００μｍのＣ
ｕ粉末を用意し、これら原料粉末を、上記の特開昭６２
−５０４４５号公報に記載されるパンタグラフすり板材
を構成するＦｅ基焼結合金に相当する配合組成、すなわ
ちＦｅ−Ｍｏ合金：７％、Ｃｒ：７％、Ｍｏ：３％、Ｎ
ｉ：３％、Ｃｕ：３％、Ｃ：０．１％、Ｆｅ：残りから
なる配合組成に配合する以外は同一の条件で、従来鉛含
浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材（以
下、従来すり板材という）を製造した。
【００１２】この結果得られた各種すり板材について加
速摩耗試験を行なった。加速摩耗試験は、モータの水平
回転軸に中心を固定することにより直立支持された外
径：２．２ｍの円板の前記固定側とは反対側面に、模擬
トロリ線として外径：２ｍ×幅：５mm×厚さ：１５mmの
硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm
偏心して取付けた装置を用い、上記硬銅リングの直径線
上の両側にそれぞれすり板材を５０Ｎの押付力で長さ：
８０mm×幅：２５mmの寸法面を面接触させ、上記模擬ト
ロリ線とすり板材間に１００Ａの電流を流しながら、上
記円板の回転を５．５分で２７０km／hrの回転速度に上
げ、この速度に５．５分間保持した後、５．５分かけて
停止を１サイクルとし、これを３回繰り返すことにより
行ない、すり板材の比摩耗量と、相手材である模擬トロ
リ線の摩耗深さを測定した。これらの測定結果を表１，
２に示した。
速摩耗試験を行なった。加速摩耗試験は、モータの水平
回転軸に中心を固定することにより直立支持された外
径：２．２ｍの円板の前記固定側とは反対側面に、模擬
トロリ線として外径：２ｍ×幅：５mm×厚さ：１５mmの
硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm
偏心して取付けた装置を用い、上記硬銅リングの直径線
上の両側にそれぞれすり板材を５０Ｎの押付力で長さ：
８０mm×幅：２５mmの寸法面を面接触させ、上記模擬ト
ロリ線とすり板材間に１００Ａの電流を流しながら、上
記円板の回転を５．５分で２７０km／hrの回転速度に上
げ、この速度に５．５分間保持した後、５．５分かけて
停止を１サイクルとし、これを３回繰り返すことにより
行ない、すり板材の比摩耗量と、相手材である模擬トロ
リ線の摩耗深さを測定した。これらの測定結果を表１，
２に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明す
り板材１〜１８は、いずれも従来すり板材に比して低い
相手攻撃性を示した状態で、これよりすぐれた耐摩耗性
を示すことが明らかである。上述のように、この発明の
パンタグラフすり板材は、通常走行は勿論のこと、特に
高速走行の電気車に用いた場合にも、低い相手攻撃性
で、すぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の一段の延命
化を可能とするものである。
り板材１〜１８は、いずれも従来すり板材に比して低い
相手攻撃性を示した状態で、これよりすぐれた耐摩耗性
を示すことが明らかである。上述のように、この発明の
パンタグラフすり板材は、通常走行は勿論のこと、特に
高速走行の電気車に用いた場合にも、低い相手攻撃性
で、すぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の一段の延命
化を可能とするものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 邦夫 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 青木 純久 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財 団法人鉄道総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−166306（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−138615（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264109（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264108（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108197（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−230603（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−50445（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 304 B60L 5/00 C22C 38/60 B22F 3/26
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 分散相形成成分として、硬質のＭｏとＳｉの金属間化合
物およびＦｅとＭｏとＳｉとＣｒの金属間化合物のうち
の１種または２種：５〜３０％、を含有し、さらに素地
形成成分として、 Ｃ：０．０２〜０．５％、を含有し、残りが素地形成成
分としてのＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに、 ５〜１５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、Ｐｂ
またはＰｂ合金を含浸してなる鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で
構成したことを特徴とする耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆ
ｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8393794A JP2853563B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8393794A JP2853563B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268570A JPH07268570A (ja) | 1995-10-17 |
| JP2853563B2 true JP2853563B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=13816513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8393794A Expired - Lifetime JP2853563B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853563B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP8393794A patent/JP2853563B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07268570A (ja) | 1995-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981020 |