JPH06264109A - 高速電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材 - Google Patents
高速電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材Info
- Publication number
- JPH06264109A JPH06264109A JP8014893A JP8014893A JPH06264109A JP H06264109 A JPH06264109 A JP H06264109A JP 8014893 A JP8014893 A JP 8014893A JP 8014893 A JP8014893 A JP 8014893A JP H06264109 A JPH06264109 A JP H06264109A
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- JP
- Japan
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- alloy
- impregnated
- lead
- hard
- sintered alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速電気車に用いた場合に相手材であるトロ
リ線の損傷少なく、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を提供する。 【構成】 高速電気車のパンタグラフすり板材が、重量
%で、C:0.05〜0.2%を含有し、さらにNi:
0.1〜2%、Cu:0.1〜5%、およびMo:0.
1〜2%のうちの1種または2種以上を含有し、残りが
Feと不可避不純物からなる組成を有するFe基合金素
地に、いずれも全体を占める割合で、硬質金属Cr粒
子、硬質Fe−W合金粒子、および硬質Fe−Mo合金
粒子のうちの1種以上:5〜15%、Si:15〜25
%含有の硬質Mo−Si合金粒子:5〜30%を分散含
有させた組織、並びに2〜15%の気孔率を有するFe
基焼結合金基体に、鉛含浸したものからなる。
リ線の損傷少なく、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を提供する。 【構成】 高速電気車のパンタグラフすり板材が、重量
%で、C:0.05〜0.2%を含有し、さらにNi:
0.1〜2%、Cu:0.1〜5%、およびMo:0.
1〜2%のうちの1種または2種以上を含有し、残りが
Feと不可避不純物からなる組成を有するFe基合金素
地に、いずれも全体を占める割合で、硬質金属Cr粒
子、硬質Fe−W合金粒子、および硬質Fe−Mo合金
粒子のうちの1種以上:5〜15%、Si:15〜25
%含有の硬質Mo−Si合金粒子:5〜30%を分散含
有させた組織、並びに2〜15%の気孔率を有するFe
基焼結合金基体に、鉛含浸したものからなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、時速:250km以下
の高速走行は勿論のこと、特に時速250km以上の高速
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。
の高速走行は勿論のこと、特に時速250km以上の高速
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。
【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
として、重量%で(以下、%は重量%を示す) C:0.05〜0.2%、を含有し、さらに、Ni:
0.1〜2%、 Cu:0.1〜5%、Mo:0.1〜
2%、のうちの1種または2種以上、を含有し、残りが
Feと不可避不純物からなる組成を有するFe基合金素
地に、硬質金属クロム粒子や、例えばW:70〜85%
含有の硬質Fe−W合金粒子、さらに例えばMo:55
〜70%含有の硬質Fe−Mo合金粒子などの硬質粒子
のうちの1種または2種以上を、全体に占める割合で5
〜30%分散含有させた組織、並びに2〜15%の気孔
率を有するFe基焼結合金基体に、PbまたはPb合金
を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金製のものや、その
他多くのものが提案されている。
公報に記載される通り、電気車のパンタグラフすり板材
として、重量%で(以下、%は重量%を示す) C:0.05〜0.2%、を含有し、さらに、Ni:
0.1〜2%、 Cu:0.1〜5%、Mo:0.1〜
2%、のうちの1種または2種以上、を含有し、残りが
Feと不可避不純物からなる組成を有するFe基合金素
地に、硬質金属クロム粒子や、例えばW:70〜85%
含有の硬質Fe−W合金粒子、さらに例えばMo:55
〜70%含有の硬質Fe−Mo合金粒子などの硬質粒子
のうちの1種または2種以上を、全体に占める割合で5
〜30%分散含有させた組織、並びに2〜15%の気孔
率を有するFe基焼結合金基体に、PbまたはPb合金
を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金製のものや、その
他多くのものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、電気車は
増々高速化の傾向にあり、今や時速:270kmでの営業
運転は現実のものとなり、時速:300km以上での営業
運転も計画されている。これらの高速化に伴ない、例え
ばパンタグラフ系の空力音や、トロリ線との間に発生す
るアーク音などの騒音も一段と増大するようになること
から、1編成車両に6〜8基あったパンタグラフ数を2
〜3基に減少させて騒音の低減をはかる必要にせまられ
ている。しかし、上記の従来鉛含浸Fe基焼結合金製パ
ンタグラフすり板材はじめ、多くのすり板材において
は、上記の高速走行の場合、パンタグラフ数の減少によ
る1基当りの集電電流の増加とも相まって、摩耗進行が
著しく速く、もはやこれらの苛酷な条件下での実用に応
対できなくなっているのが現状である。
増々高速化の傾向にあり、今や時速:270kmでの営業
運転は現実のものとなり、時速:300km以上での営業
運転も計画されている。これらの高速化に伴ない、例え
ばパンタグラフ系の空力音や、トロリ線との間に発生す
るアーク音などの騒音も一段と増大するようになること
から、1編成車両に6〜8基あったパンタグラフ数を2
〜3基に減少させて騒音の低減をはかる必要にせまられ
ている。しかし、上記の従来鉛含浸Fe基焼結合金製パ
ンタグラフすり板材はじめ、多くのすり板材において
は、上記の高速走行の場合、パンタグラフ数の減少によ
る1基当りの集電電流の増加とも相まって、摩耗進行が
著しく速く、もはやこれらの苛酷な条件下での実用に応
対できなくなっているのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述のような観点から、時速:300km以上の高速走行で
も相手攻撃性の少ない状態で、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、特に上記の従
来鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材に着目
し、研究を行った結果、上記の従来パンタグラフすり板
材を構成する鉛含浸Fe基焼結合金のFe基合金素地
に、硬質粒子である金属クロム粒子やFe−W合金粒
子、さらにFe−Mo粒子と共に、Si:15〜25%
含有の硬質Mo−Si合金粒子を、全体に占める割合で
5〜30%分散含有させると、前記Mo−Si合金粒子
は、ビッカース硬さ(Hv)で800〜1300を有
し、かつすぐれた耐摩耗性を有し、その結晶系が正方晶
と六方晶の混合系であり、一方相手材であるトロリ線を
構成する銅材は面心立方晶であり、このように結晶系が
異なるので、相手材に対する凝着性はきわめて低く、さ
らに摺動に生じた摩耗粉が摺動面に付着して潤滑性向上
に役立つなどの作用を発揮し、この結果パンタグラフす
り板材は、時速:300km以上の高速走行でも、鉛含浸
材の作用と相まって、相手攻撃性の著しく低い状態で、
すぐれた耐摩耗性を示すという研究結果を得たのであ
る。
述のような観点から、時速:300km以上の高速走行で
も相手攻撃性の少ない状態で、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、特に上記の従
来鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材に着目
し、研究を行った結果、上記の従来パンタグラフすり板
材を構成する鉛含浸Fe基焼結合金のFe基合金素地
に、硬質粒子である金属クロム粒子やFe−W合金粒
子、さらにFe−Mo粒子と共に、Si:15〜25%
含有の硬質Mo−Si合金粒子を、全体に占める割合で
5〜30%分散含有させると、前記Mo−Si合金粒子
は、ビッカース硬さ(Hv)で800〜1300を有
し、かつすぐれた耐摩耗性を有し、その結晶系が正方晶
と六方晶の混合系であり、一方相手材であるトロリ線を
構成する銅材は面心立方晶であり、このように結晶系が
異なるので、相手材に対する凝着性はきわめて低く、さ
らに摺動に生じた摩耗粉が摺動面に付着して潤滑性向上
に役立つなどの作用を発揮し、この結果パンタグラフす
り板材は、時速:300km以上の高速走行でも、鉛含浸
材の作用と相まって、相手攻撃性の著しく低い状態で、
すぐれた耐摩耗性を示すという研究結果を得たのであ
る。
【0005】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、C:0.05〜0.2%、を含
有し、さらに、Ni:0.1〜2%、 Cu:0.1〜
5%、Mo:0.1〜2%、のうちの1種または2種以
上、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成
を有するFe基合金素地に、いずれも全体を占める割合
で、硬質金属クロム粒子、硬質Fe−W合金粒子、およ
び硬質Fe−Mo合金粒子のうちの1種または2種以
上:5〜15%、Si:15〜25%含有の硬質Mo−
Si合金粒子:5〜30%、を分散含有させた組織、並
びに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金基体
に、PbまたはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼
結合金で構成した高速電気用パンタグラフすり板材に特
徴を有するものである。
なされたものであって、C:0.05〜0.2%、を含
有し、さらに、Ni:0.1〜2%、 Cu:0.1〜
5%、Mo:0.1〜2%、のうちの1種または2種以
上、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成
を有するFe基合金素地に、いずれも全体を占める割合
で、硬質金属クロム粒子、硬質Fe−W合金粒子、およ
び硬質Fe−Mo合金粒子のうちの1種または2種以
上:5〜15%、Si:15〜25%含有の硬質Mo−
Si合金粒子:5〜30%、を分散含有させた組織、並
びに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金基体
に、PbまたはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼
結合金で構成した高速電気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
において、これを構成する鉛含浸Fe基焼結合金のFe
基合金素地組成、Mo−Si合金粒子の分散含有割合、
およびFe基焼結合金基体気孔率を上記の通りに限定し
た理由を説明する。 A.Fe基合金素地組成 (a) 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0.05%未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が0.2%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0.05〜0.2%と定めた。
において、これを構成する鉛含浸Fe基焼結合金のFe
基合金素地組成、Mo−Si合金粒子の分散含有割合、
およびFe基焼結合金基体気孔率を上記の通りに限定し
た理由を説明する。 A.Fe基合金素地組成 (a) 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0.05%未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が0.2%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0.05〜0.2%と定めた。
【0007】(b) Ni,Cu,およびMo これらの成分には、C成分と共に素地に固溶して、素地
の強度を向上させる作用があるが、その含有量がいずれ
も0.1%未満では所望の強度向上効果が得られず、一
方その含有量がNiおよびMoにあっては2%、Cuに
あっては5%をそれぞれ越えると、素地の靭性が急激に
低下するようになることから、その含有量を、それぞれ
Ni:0.1〜2%、Cu:0.1〜5%,およびM
o:0.1〜2%と定めた。
の強度を向上させる作用があるが、その含有量がいずれ
も0.1%未満では所望の強度向上効果が得られず、一
方その含有量がNiおよびMoにあっては2%、Cuに
あっては5%をそれぞれ越えると、素地の靭性が急激に
低下するようになることから、その含有量を、それぞれ
Ni:0.1〜2%、Cu:0.1〜5%,およびM
o:0.1〜2%と定めた。
【0008】B.金属クロム粒子、Fe−W合金粒子、
およびFe−Mo合金粒子の含有割合 これらの粒子は、いずれも硬質で、素地に分散分布し
て、すり板材の耐摩耗性を向上させる作用をもつが、そ
の含有割合が5%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得
られず、一方その含有割合が15%を越えると強度が低
下するようになることから、その含有割合を5〜15%
と定めた。
およびFe−Mo合金粒子の含有割合 これらの粒子は、いずれも硬質で、素地に分散分布し
て、すり板材の耐摩耗性を向上させる作用をもつが、そ
の含有割合が5%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得
られず、一方その含有割合が15%を越えると強度が低
下するようになることから、その含有割合を5〜15%
と定めた。
【0009】C.Fe基焼結合金基体の気孔率 その気孔率が2%未満では、鉛含浸材の含浸割合が十分
でなく、この結果摺動時の摩擦熱で溶融して摩擦面の潤
滑性を向上させるという鉛含浸材効果が十分に発揮でき
ず、一方その気孔率が15%を越えると基体強度が低下
するようになることから、その気孔率を2〜15%と定
めた。
でなく、この結果摺動時の摩擦熱で溶融して摩擦面の潤
滑性を向上させるという鉛含浸材効果が十分に発揮でき
ず、一方その気孔率が15%を越えると基体強度が低下
するようになることから、その気孔率を2〜15%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、平均粒径:1.
5μmのカーボニルNi粉末、いずれも−30メッシュ
の粒度をもち、かつSi含有量がそれぞれ15%、20
%、および25%の3種の硬質Mo−Si合金粉末、粒
度:−30メッシュの金属クロム粉末、粒度:−30メ
ッシュの硬質Fe−Mo合金(Mo:62%含有)粉
末、粒度:−30メッシュの硬質Fe−W合金(W:7
7%含有)粉末、平均粒径:3μmの還元Mo粉末、平
均粒径:60μmのCu粉末、および平均粒径:10μ
mの炭素粉末を用意し、これら原料粉末を表1,2に示
される配合組成に配合し、V型ミキサにて2時間混合し
た後、5〜8ton /cm2 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℃の範囲内の所定の温度に
1時間保持の条件で焼結して、配合組成と実質的に同一
の組成、同じく表3に示される気孔率、および幅:25
mm×長さ:80mm×厚さ:10mmの寸法をもったFe基
焼結合金基体を形成し、ついでこれらのFe基焼結合金
基体に、アンモニア分解ガス雰囲気中、800〜900
℃の範囲内の所定温度に加熱した純鉛またはPb−35
%Sn合金の浴中に1時間浸漬保持の条件で鉛含浸を施
すことにより本発明鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラ
フすり板材(以下、本発明すり板材という)1〜13、
および従来鉛鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり
板材(以下、従来すり板材という)1〜13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、平均粒径:1.
5μmのカーボニルNi粉末、いずれも−30メッシュ
の粒度をもち、かつSi含有量がそれぞれ15%、20
%、および25%の3種の硬質Mo−Si合金粉末、粒
度:−30メッシュの金属クロム粉末、粒度:−30メ
ッシュの硬質Fe−Mo合金(Mo:62%含有)粉
末、粒度:−30メッシュの硬質Fe−W合金(W:7
7%含有)粉末、平均粒径:3μmの還元Mo粉末、平
均粒径:60μmのCu粉末、および平均粒径:10μ
mの炭素粉末を用意し、これら原料粉末を表1,2に示
される配合組成に配合し、V型ミキサにて2時間混合し
た後、5〜8ton /cm2 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℃の範囲内の所定の温度に
1時間保持の条件で焼結して、配合組成と実質的に同一
の組成、同じく表3に示される気孔率、および幅:25
mm×長さ:80mm×厚さ:10mmの寸法をもったFe基
焼結合金基体を形成し、ついでこれらのFe基焼結合金
基体に、アンモニア分解ガス雰囲気中、800〜900
℃の範囲内の所定温度に加熱した純鉛またはPb−35
%Sn合金の浴中に1時間浸漬保持の条件で鉛含浸を施
すことにより本発明鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラ
フすり板材(以下、本発明すり板材という)1〜13、
および従来鉛鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり
板材(以下、従来すり板材という)1〜13をそれぞれ
製造した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】ついで、これらの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、直径線上の両側です
り板材を7kgf 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150Aの電流を流しながら、上記円板の回転を6分
で300km/hrの回転速度に上げ、この速度に5分間保
持した後、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およ
び相手材である模擬トロリ線の直交する2本の直径線上
の任意4ヶ所の平均摩耗深さを測定した。これらの測定
結果を、模擬トロリ線:10000回転当りの値に換算
し、かつすり板材の比摩耗量は2本の平均値として表3
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、直径線上の両側です
り板材を7kgf 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150Aの電流を流しながら、上記円板の回転を6分
で300km/hrの回転速度に上げ、この速度に5分間保
持した後、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およ
び相手材である模擬トロリ線の直交する2本の直径線上
の任意4ヶ所の平均摩耗深さを測定した。これらの測定
結果を、模擬トロリ線:10000回転当りの値に換算
し、かつすり板材の比摩耗量は2本の平均値として表3
に示した。
【0015】
【発明の効果】表1〜3に示される結果から、本発明す
り板材1〜13は、いずれも高速走行で従来すり板材1
〜13と同等あるいはこれより低い相手攻撃性で、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、この発明の鉛含浸Fe基焼結合金製
パンタグラフすり板材は、特にこれを構成するFe基焼
結合金基体のFe基合金素地に分散分布する硬質Mo−
Si合金粒子によって、通常走行は勿論のこと、時速:
300km以上の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するのである。
り板材1〜13は、いずれも高速走行で従来すり板材1
〜13と同等あるいはこれより低い相手攻撃性で、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、この発明の鉛含浸Fe基焼結合金製
パンタグラフすり板材は、特にこれを構成するFe基焼
結合金基体のFe基合金素地に分散分布する硬質Mo−
Si合金粒子によって、通常走行は勿論のこと、時速:
300km以上の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するのである。
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
Claims (1)
- 【請求項1】 重量%で、 C:0.05〜0.2%、 を含有し、さらに、 Ni:0.1〜2%、 Cu:0.1〜5%、 Mo:0.1〜2%、 のうちの1種または2種以上、を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成を有するFe基合金素地に、
硬質金属クロム粒子、硬質Fe−W合金粒子、および硬
質Fe−Mo合金粒子のうちの1種または2種以上を、
全体に占める割合で5〜15%分散含有させた組織、並
びに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金基体
に、PbまたはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼
結合金で構成した鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフ
すり板材において、 上記Fe基焼結合金基体の素地に、さらにSi:15〜
25%含有の硬質Mo−Si合金粒子を、全体に占める
割合で5〜30%分散含有させたことを特徴とする高速
電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05080148A JP3111740B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 高速電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05080148A JP3111740B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 高速電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06264109A true JPH06264109A (ja) | 1994-09-20 |
JP3111740B2 JP3111740B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=13710207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05080148A Expired - Fee Related JP3111740B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 高速電気車用鉛含浸Fe基焼結合金製パンタグラフすり板材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3111740B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021133598A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | グローブライド株式会社 | 管状体 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP05080148A patent/JP3111740B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021133598A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | グローブライド株式会社 | 管状体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3111740B2 (ja) | 2000-11-27 |
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