JPH07138615A - 耐摩耗性のすぐれたＰｂ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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に高速走行する電気車のパンタグラフすり
板材の耐摩耗性を向上させる。 【構成】 電気車のパンタグラフすり板材が、硬質のＦ
ｅ−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
％、硬質のＦｅ−Ｍｏ合金およびＣｒのうちの１種また
は２種：３〜１５％、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（以上重
量％）、並びに、５〜１５％の気孔率、を有するＦｅ基
焼結合金に、Ｐｂを含浸してなるＰｂ含浸Ｆｅ基焼結合
金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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Ｐｂ
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：１〜１
５％、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％、以下％は重量％を示す）、並びに、５〜
３０％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、Ｐｂを含
浸してなるＰｂ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Ｐｂ
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
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％、同じく硬質
のＦｅ−Ｍｏ合金およびＣｒのうちの１種または２種：
３〜１５％、を含有し、さらに素地形成成分として、Ｃ
ｕ：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、５〜１
５％の気孔率、を有するＦｅ基焼結合金に、Ｐｂ含浸し
てなるＰｂ含浸Ｆｅ基焼結合金で構成すると、この結果
のＰｂ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金属間化合物およびＦｅ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃｒ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。

【０００６】Ａ． 成分組成 （ａ） 金属間化合物 これらの成分は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で８００〜１
３００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） Ｆｅ−Ｍｏ合金およびＣｒ Ｆｅ−Ｍｏ合金はＨｖ：１０００〜１５００，ＣｒはＨ
ｖ：７００〜１０００の高硬度を有し、すり板材の耐摩
耗性を向上させる作用をもつが、その含有量が３％未満
では所望の耐摩耗性を確保することができず、一方その
含有量が１５％を越えると相手攻撃性が急激に増大する
ようになることから、その含有量を３〜１５％と定め
た。

【０００８】（ｃ） 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。
（０００９】（ｄ） 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。

【００１０】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の割合が少なすぎて、このＰｂ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。

【００１１】

【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、同−３０メッシュの電解Ｃｒ粉、Ｓ
ｎ：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％Ｓ
ｉ−２％Ｃｒ）のアトマイズ粉、粒度：−３０メッシュ
の粉砕Ｆｅ−Ｍｏ合金粉（Ｍｏ：６０％含有）、（平均
粒径：３μｍ）の還元Ｍｏ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 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
〜１０５０℃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Ｐｂ溶浸を行なう
ことにより幅：２５mm×長さ：８０mm×厚さ：１０mmの
寸法をもった本発明Ｐｂ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〜
１３、並びに上記の特開昭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Ｐｂ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５kg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
表２に示した。

【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１〜１３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 東京都目黒区青葉台２−11−29 (72)発明者 仲津 英治 大阪府大阪市北区大深町１番１号 西日本 旅客鉄道株式会社内 (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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 いずれも全体に占める重量割合で、 硬質のＦｅとＭｏとＳｉの金属間化合物およびＦｅとＭ
   ｏとＳｉとＣｒの金属間化合物のうちの１種または２
   種：５〜３０％、 同じく硬質のＦｅ−Ｍｏ合金およびＣｒのうちの１種ま
   たは２種：３〜１５％、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を含浸してなるＰｂ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Ｐｂ含浸Ｆｅ
   基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材。