JPH0372042A - トロリー線用銅合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集電摺動耐摩耗性、耐熱性に優れ、かつ放熱
性や強度に優れ特に耐熱性を向上させたトロリ二線用銅
合金に関するものである。

〔従来の技術とその課題〕

従来、電車線などの運搬輸送用トロリー線の材料として
は、タフピンチ銅を代表とする純銅が用いられて来たが
、高速輸送化の傾向から、Ａｇ人銅、Ｓｎ入銅などが順
次用いられるようになった。

しかしＡｇ入銅においては耐摩耗性の点で現状の高速化
に対応しきれず、またＳｎ入銅は耐摩耗性の点ではＡｇ
入銅より優れているが、高速化、大容量化による摩耗の
増加、発熱に対する耐熱強度等の問題があり、これらの
材料においても機械的、熱的な損傷、摩耗が著しく、高
速集電性能、高速集電音、保守経費等の面より、その改
善が望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の問題について検討の結果なされたもので
、集電摺動耐摩耗性、耐熱強度、放熱性などの緒特性に
優れ、高速、大容量化に適したトロリー線用銅合金を開
発したものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、Ｚ
　ｒｏ、０３ｗｔ％を越え０．３５ｗｔ％までを含み不
純物としてＳｎを１００ｐｐｍ以下、Ｓ　ｉ　５０ｐρ
ｍ以下、ｐ　５０ｐｐｍ以下、Ｆ　ｅ　１００ｐｐａａ
以下、Ｎｉ１ＯＯｐｐｍ以下、Ｐｂ２０ｐρ−以下、Ａ
　ｓ　２０ｐρｍ以下、５ｂ２ｏｐｐ剛以下、Ｂｉ２０
ｐｐｍ以下、５１０ρρ−以下にそれぞれ制限し、残部
Ｃｕからなるトロリー線用銅合金であり、またＺ　ｒ　
０．０３ｉ＜ｔ％を越え０．３５ｗｔ％までを含みさら
にＭ　ｇ　０．００５〜０．３ｗｔ％、Ｚ　ｎ　０．０
１−１，５ｗｔ％、Ａ　ｇ　０．００５〜０．２ｗ　ｔ
％、Ｃｄ　０．００５〜０．５ｗｔ％の１種または２種
以上を合計で０．００５〜１．５ｗｔ％含み、不純物と
してＳｎを１００ｐｐｍｗ以下、Ｓ　ｉ　５０ｐρｍ以
下、　Ｐ５０ＰＰｍ以下、Ｆ　ｅ　１００ｐｐｍ以下、
Ｎ　ｉ　１００ｐｐｍｗ以下、Ｐｂ２０ｐｐｍ以下、Ａ
　ｓ　２０ｐρｍ以下、５ｂ２０ｐ、−以下、Ｂｉ２０
ｐｐｍ以下、Ｓ　１０ｐｐ■以下にそれぞれ制限し、残
部Ｃｕからなるトロリー線用銅合金である。

すなわち本発明はＣｕにＺｒを添加して耐摩耗性および
耐熱強度を向上させ、また合金中のＳｎ、Ｓｔ％　Ｆｅ
Ｓ　ＮｉＳ　ＰｂＳ　Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓなどの不純
物の量を所定量以下に制限することにより、放熱性、耐
摩耗性の低下を防止し、かつトロリー線表面の健全性を
保持せしめたものである。

そしてまた上記の成分にＭｇ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｄのいず
れか１種または２種以上を添加することにより、耐熱強
度、耐摩耗性、耐アーク性をさらに向上させたものであ
る。

しかして本発明合金の＆ｌ戒を上記のように限定したの
は下記の理由によるものである。

先ずＺｒを０．０３ｗｔ％を越え０．３５ｗｔ％までと
したのは、Ｚｒは胴中に分散粒子として存在することに
より、耐摩耗性を向上させる働きを示し、さらに耐熱強
度の向上をもたらす。この範囲内ではその効果が高いと
共に容易に製造することができる。

しかし０．０３ｗｔ％を越えないと上記の効果は得られ
るもののその含有量の制御が難しく製造性が低下し、ま
た０、３５ｗｔ％を越えると上記の効果は飽和し、鋳造
性の低下や、加工性の低下を招くためである。

さらに合金中の不純物としてのＳｎ、５ｉＳＰ、Ｆｅ５
Ｎｉ、ＰｂＳＡｓ、Ｓｂ、Ｂ１５Ｓなどの量を規定した
のは、これらは全体に本発明の特徴とする放熱性を低下
させ易いためであり上記の範囲内においてはその影響が
少ないからである。Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ　ｉ、Ｓにつ
いては、胴中に粗大粒子として存在したり、粒界に濃縮
することにより熱間加工時の再熱割れや熱間加工割れを
生したり、トロリー線表面の健全性を損なうために限定
したものである。

Ｍｇ％Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｄなどについては、これらは、単
独および複合添加により放熱性をあまり低下させること
なく、Ｍｇ、Ａｇ、Ｃｄでは耐熱強度や耐摩耗性の向上
を示しＺｎでは、耐食性や耐アーク性を良好にし、トロ
リー線のライフサイクルを高める働きを示す。しかしな
がら上記の範囲未満ではその効果は小さく、またその範
囲を越えると放熱性を低下させるからである。なお上記
した不純物以外の不純物は含有しても差支えない。

本発明合金の製造は、通常の製造方法により製造できる
が、熱間による水中押出し法や、水冷鋳型を用いた連続
鋳造法により、間接的もしくは、直接的に銅合金固溶体
を形成させた後に、トロリー線としての加工、熱処理等
を施す方法により製造できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例について緻明する。

不純物濃度を制限した銅地金を溶製し、溶湯中のＰ濃度
が５０ｐρｍ以下になるように制御したＰｉｌで溶湯を
脱酸した後（Ｚｎ含有の場合はＺｎでも可能）、Ｍｇ、
Ａｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｃｒを添加し、十分に溶解後、２０
０ａ＊φの鋳塊に鋳造した。これを９８０°Ｃに０．５
ｈｒ保持した後、熱間水冷押出しを行ない、２５−φの
荒引線とした。続いて表面研削と冷間伸線と時効処理を
順次、繰返し行ない、１７０−の溝付きトロリー線に加
工し、第１表に示す、各＆Ｉ或の供試材を作製した。な
お従来材としてＱ、　１２ｗｔ％Ａｇ入銅を作製した。

これらの供試材について、引張強さ、導電性、耐熱性、
集電摺動摩耗性、アーク特性について調べた。なお引張
強さはＪＩＳ　２２４１に基づき室温２０’Ｃで測定し
、耐熱性については４００℃の温度に加熱し、その時の
引張強さを測定した。また放熱性はその代用特性として
導電率をＪＩＳ　Ｈ０５７５に基づいて測定し、集電摺
動摩耗性については、直径５ｍの円板に供試材を環状に
設置し、すり板として銅系焼結合金を取付けたパンタグ
ラフを５　ｋｇｆの押上げ力により接触させ、交流１０
０　Ａを通電しながら、５０ｋｍ／ｈの速度で無潤滑状
態で摺動させ、１０万パンタ後の摩耗量を測定し、耐ア
ーク性については、銅系焼結合金すり板と供試材トロリ
ー線間に定常電流Ａｅ５０Ａを通電し、接触と離線を２
００回繰返し行ないアークを発生させ、その時の摩耗量
を測定した。その結果を第２表に示した。

第２表から明らかなように本発明によるトロリー線は、
従来のＡｇ入銅（恥６）とほぼ同等の導電性で、耐熱性
、耐摩耗性等は従来材よりも著しく優れた特性を有して
いる。また本発明範囲外の比較材Ｎα４は、鋳造性が極
めて悪く、健全性が低下している、また比較材Ｎα５は
導電性や耐摩耗性が劣っている。

〔効果〕

以上に説明したように本発明によれば、優れた集電摺動
耐摩耗性や強度、耐熱性を調和して有しており、高速、
大容量化に適したトロリー線材料が得られるもので工業
上顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｒ０．０３ｗｔ％を越え０．３５ｗｔ％までを
   含み不純物としてＳｎを１００ｐｐｍ以下、Ｓｉ５０ｐ
   ｐｍ以下、Ｐ５０ｐｐｍ以下、Ｆｅ１００ｐｐｍ以下、
   Ｎｉ１００ｐｐｍ以下、Ｐｂ２０ｐｐｍ以下、Ａｓ２０
   ｐｐｍ以下、Ｓｂ２０ｐｐｍ以下、Ｂｉ２０ｐｐｍ以下
   、Ｓ１０ｐｐｍ以下にそれぞれ制限し、残部Ｃｕからな
   るトロリー線用銅合金。
2. （２）Ｚｒ０．０３ｗｔ％を越え０．３５ｗｔ％までを
   含みさらにＭｇ０．００５〜０．３ｗｔ％、Ｚｎ０．０
   １〜１．５ｗｔ％、Ａｇ０．００５〜０．２ｗｔ％、Ｃ
   ｄ０．００５〜０．５ｗｔ％の１種または２種以上を合
   計で０．００５〜１．５ｗｔ％含み、不純物としてＳｎ
   を１００ｐｐｍ以下、Ｓｉ５０ｐｐｍ以下、Ｐ５０ｐｐ
   ｍ以下、Ｆｅ１００ｐｐｍ以下、Ｎｉ１００ｐｐｍ以下
   、Ｐｂ２０ｐｐｍ以下、Ａｓ２０ｐｐｍ以下、Ｓｂ２０
   ｐｐｍ以下、Ｂｉ２０ｐｐｍ以下、Ｓ１０ｐｐｍ以下に
   それぞれ制限し、残部Ｃｕからなるトロリー線用銅合金
   。