JP3225642B2 - 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製電気車の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基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材Info
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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すぐれた耐摩耗性を発揮する鉛含
浸Ｆｅ基焼結合金製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すぐれた耐摩耗性を発揮する鉛含
浸Ｆｅ基焼結合金製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、電気車のパンタグラフすり板材
の製造に、いずれも全体に占める割合で、分散相形成成
分とて、 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％、 を含有し、素地形成成分として、 Ｃｕ：０．１〜５％， Ｎｉ：０．１〜５％， Ｃ：０．０２〜０．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成［以
上重量％（質量％に同じ）、以下％は重量％（質量％）
を示す］、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基焼結合金をはじめ、その他多くの材料が用いら
れていることは良く知られるところである。
公報に記載される通り、電気車のパンタグラフすり板材
の製造に、いずれも全体に占める割合で、分散相形成成
分とて、 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％、 を含有し、素地形成成分として、 Ｃｕ：０．１〜５％， Ｎｉ：０．１〜５％， Ｃ：０．０２〜０．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成［以
上重量％（質量％に同じ）、以下％は重量％（質量％）
を示す］、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基焼結合金をはじめ、その他多くの材料が用いら
れていることは良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、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
も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基焼結合金製電気車の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、急速に摩耗が進行し、比較的短時間で使用寿命に至
るのが現状である。
はめざましく、これに伴ない、パンタグラフすり板材に
も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基焼結合金製電気車の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、急速に摩耗が進行し、比較的短時間で使用寿命に至
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すぐれた
耐摩耗性を発揮するパンタグラフすり板を開発すべく研
究を行なった結果、電気車のパンタグラフすり板材を、
いずれも全体に占める割合で、硬質のＦｅとＭｏとＳｉ
とＣｒの金属間化合物（以下、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ
金属間化合物で示す）、または前記Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−
Ｃｒ金属間化合物およびＦｅとＭｏとＳｉの金属間化合
物（以下、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ金属間化合物で示す）：５
〜３０％、を含有し、さらに素地形成成分として、 Ｃｕ：７〜４０％と、 Ｓｎ：０．０５〜４％， Ｎｉ：０．１〜５％、 のうちの１種または２種、を含有し、残りが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基焼結合金製電気車の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Ｆｅ−Ｍｏ−
Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物、または前記Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ
−Ｃｒ金属間化合物とＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ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すぐれた
耐摩耗性を発揮するパンタグラフすり板を開発すべく研
究を行なった結果、電気車のパンタグラフすり板材を、
いずれも全体に占める割合で、硬質のＦｅとＭｏとＳｉ
とＣｒの金属間化合物（以下、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ
金属間化合物で示す）、または前記Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−
Ｃｒ金属間化合物およびＦｅとＭｏとＳｉの金属間化合
物（以下、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ金属間化合物で示す）：５
〜３０％、を含有し、さらに素地形成成分として、 Ｃｕ：７〜４０％と、 Ｓｎ：０．０５〜４％， Ｎｉ：０．１〜５％、 のうちの１種または２種、を含有し、残りが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基焼結合金製電気車の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Ｆｅ−Ｍｏ−
Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物、または前記Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ
−Ｃｒ金属間化合物とＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ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、上記研究結果に
もとづいてなされたものであって、以下にパンタグラフ
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。
もとづいてなされたものであって、以下にパンタグラフ
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。
【０００６】Ａ． 成分組成 （ａ） 金属間化合物 これらの成分はいずれもビッカース硬さ（Ｈｖ）で８０
０〜１３００（Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物は
Ｈｖ：１０００〜１３００、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ金属間化
合物はＨｖ：８００〜１１００）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性（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合まって、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。
０〜１３００（Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物は
Ｈｖ：１０００〜１３００、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ金属間化
合物はＨｖ：８００〜１１００）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性（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合まって、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。
【０００７】（ｂ） Ｃｕ Ｃｕ成分には、一部がＦｅに固溶して、これを強化し、
かつこのＦｅと共に強固な素地を形成するほか、電気伝
導性および耐アーク性を向上させる作用があるが、その
含有量が７％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４０％を越えると、相手材である
Ｃｕ製トロリ線との凝着性が増大し、耐摩耗性低下の原
因となることから、その含有量を７〜４０％と定めた。
かつこのＦｅと共に強固な素地を形成するほか、電気伝
導性および耐アーク性を向上させる作用があるが、その
含有量が７％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４０％を越えると、相手材である
Ｃｕ製トロリ線との凝着性が増大し、耐摩耗性低下の原
因となることから、その含有量を７〜４０％と定めた。
【０００８】（ｃ） ＳｎおよびＮｉ これらの成分には、素地を形成するＣｕに固溶し、さら
にＮｉは同じく素地を形成するＦｅに固溶して、これを
強化する作用があるが、その含有量が、それぞれＳｎ：
０．０５％未満およびＮｉ：０．１％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Ｓｎ：４
％，Ｎｉ：５％を越えると、ＦｅおよびＣｕへの固溶割
合が多くなりすぎて脆化するようになることから、その
含有量をＳｎ：０．０５〜４％，Ｎｉ：０．１〜５％と
定めた。
にＮｉは同じく素地を形成するＦｅに固溶して、これを
強化する作用があるが、その含有量が、それぞれＳｎ：
０．０５％未満およびＮｉ：０．１％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Ｓｎ：４
％，Ｎｉ：５％を越えると、ＦｅおよびＣｕへの固溶割
合が多くなりすぎて脆化するようになることから、その
含有量をＳｎ：０．０５〜４％，Ｎｉ：０．１〜５％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−１００メッ
シュの電解銅粉、Ｓｎ：１０％含有の粒度：−１００メ
ッシュのアトマイズ青銅粉、平均粒径：１．５μｍのカ
ーボニルＮｉ粉、粒度：−３０メッシュのＦｅ−Ｍｏ−
Ｓｉ金属間化合物（Ｆｅ−４０％Ｍｏ−１０％Ｓｉ）お
よびＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物（Ｆｅ−４０
％Ｍｏ−１０％Ｓｉ−２％Ｃｒ）のアトマイズ粉、を用
意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合
し、混合した後、３〜６ton/cm2 （３００〜６００ＭＰ
ａ）の範囲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、９００〜１０５
０℃の範囲内の所定の温度に６０分間保持の条件で焼結
して、実質的に配合組成と同じ組成、並びに同じく表１
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基焼結合金に純鉛（表１の気孔率の
欄：無印）またはＰｂ−３０％Ｓｎの組成をもったＰｂ
合金（同＊印）を含浸することにより幅：２５mm×長
さ：８０mm×厚さ：１０mmの寸法をもった本発明鉛含浸
Ｆｅ基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材（以下
本発明すり板という）１〜８を製造した。
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−１００メッ
シュの電解銅粉、Ｓｎ：１０％含有の粒度：−１００メ
ッシュのアトマイズ青銅粉、平均粒径：１．５μｍのカ
ーボニルＮｉ粉、粒度：−３０メッシュのＦｅ−Ｍｏ−
Ｓｉ金属間化合物（Ｆｅ−４０％Ｍｏ−１０％Ｓｉ）お
よびＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ金属間化合物（Ｆｅ−４０
％Ｍｏ−１０％Ｓｉ−２％Ｃｒ）のアトマイズ粉、を用
意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合
し、混合した後、３〜６ton/cm2 （３００〜６００ＭＰ
ａ）の範囲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、９００〜１０５
０℃の範囲内の所定の温度に６０分間保持の条件で焼結
して、実質的に配合組成と同じ組成、並びに同じく表１
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基焼結合金に純鉛（表１の気孔率の
欄：無印）またはＰｂ−３０％Ｓｎの組成をもったＰｂ
合金（同＊印）を含浸することにより幅：２５mm×長
さ：８０mm×厚さ：１０mmの寸法をもった本発明鉛含浸
Ｆｅ基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材（以下
本発明すり板という）１〜８を製造した。
【００１１】さらに、原料粉末として、上記のアトマイ
ズ鉄粉、電解銅粉、およびカーボニルＮｉ粉のほかに、
粒度：−３０メッシュの粉砕Ｆｅ−Ｍｏ合金粉（Ｍｏ：
６０％含有）および平均粒径：３μｍの還元Ｍｏ粉、さ
らに平均粒径：１μｍの炭素粉末を用い、これら原料粉
末を同じく表１に示される配合組成、すなわちＦｅ−３
％Ｍｏ−６％（Ｆｅ−Ｍｏ合金）−１．５％Ｎｉ−１％
Ｃｕ−０．１％Ｃに配合する以外は同一の条件で、上記
の特開昭６２−５０４４５号公報に記載される材料に相
当する組成をもった従来鉛含浸Ｆｅ基焼結材料製電気車
のパンタグラフすり板材（以下従来すり板材という）を
それぞれ製造した。
ズ鉄粉、電解銅粉、およびカーボニルＮｉ粉のほかに、
粒度：−３０メッシュの粉砕Ｆｅ−Ｍｏ合金粉（Ｍｏ：
６０％含有）および平均粒径：３μｍの還元Ｍｏ粉、さ
らに平均粒径：１μｍの炭素粉末を用い、これら原料粉
末を同じく表１に示される配合組成、すなわちＦｅ−３
％Ｍｏ−６％（Ｆｅ−Ｍｏ合金）−１．５％Ｎｉ−１％
Ｃｕ−０．１％Ｃに配合する以外は同一の条件で、上記
の特開昭６２−５０４４５号公報に記載される材料に相
当する組成をもった従来鉛含浸Ｆｅ基焼結材料製電気車
のパンタグラフすり板材（以下従来すり板材という）を
それぞれ製造した。
【００１２】
【表１】
【００１３】ついで、これらの各種すり板材に対して加
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の円板の片側面に、模擬トロリ線として外
径：２ｍ×高さ：１５mm×幅：５mmの硬銅リング（ＪＩ
Ｓ・Ｃ１１００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm偏心して取り付け
た装置を用い、上記硬銅リングに、直径線上の２個所で
すり板材を４kg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間に１
００Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を５．５分
で２６０km／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４回繰り返すことにより行ない、すり板材の比摩
耗量および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、模擬トロリ線５０００回転
当りの値に換算し、かつ２本のすり板材の平均値として
同じく表１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の円板の片側面に、模擬トロリ線として外
径：２ｍ×高さ：１５mm×幅：５mmの硬銅リング（ＪＩ
Ｓ・Ｃ１１００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm偏心して取り付け
た装置を用い、上記硬銅リングに、直径線上の２個所で
すり板材を４kg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間に１
００Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を５．５分
で２６０km／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４回繰り返すことにより行ない、すり板材の比摩
耗量および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、模擬トロリ線５０００回転
当りの値に換算し、かつ２本のすり板材の平均値として
同じく表１に示した。
【００１４】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明すり板
材１〜８は、いずれも従来すり板材と同等の低い相手攻
撃性を示した状態で、これより一段とすぐれた耐摩耗性
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。
材１〜８は、いずれも従来すり板材と同等の低い相手攻
撃性を示した状態で、これより一段とすぐれた耐摩耗性
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 佐野 守彦 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４ 号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 西野 仁 大阪府大阪市北区芝田二丁目４番24号 (72)発明者 岩瀬 勝 埼玉県南埼玉郡宮代町学園台４−１ 日 本工業大学内 (72)発明者 森 正美 埼玉県南埼玉郡宮代町学園台４−１ 日 本工業大学内 (72)発明者 寺岡 利雄 新潟県新潟市小金町３−１ 三菱マテリ アル株式会社 新潟製作所内 (72)発明者 岩橋 俊三 新潟県新潟市小金町３−１ 三菱マテリ アル株式会社 新潟製作所内 (56)参考文献 特開 平４−17646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−50445（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 B22F 3/26 C22C 33/02
Claims (1)
- 【請求項１】 いずれも全体に占める重量割合（質量割
合）で、 硬質のＦｅとＭｏとＳｉとＣｒの金属間化合物、または
前記ＦｅとＭｏとＳｉとＣｒの金属間化合物およびＦｅ
とＭｏとＳｉの金属間化合物：５〜３０％、 を含有し、さらに素地形成成分として、 Ｃｕ：７〜４０％と、 Ｓｎ：０．０５〜４％， Ｎｉ：０．１〜５％、 のうちの１種または２種、 を含有し、残りが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Ｆｅ基焼結合金製電気車
のパンタグラフすり板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31137992A JP3225642B2 (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31137992A JP3225642B2 (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166306A JPH07166306A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3225642B2 true JP3225642B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=18016472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31137992A Expired - Fee Related JP3225642B2 (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3225642B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110042317B (zh) * | 2019-03-29 | 2021-07-16 | 湖北汽车工业学院 | 一种高耐磨Fe-Cu基粉末冶金复合材料及制备方法 |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP31137992A patent/JP3225642B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07166306A (ja) | 1995-06-27 |
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