JPH07170604A - 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Cu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Cu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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- JPH07170604A JPH07170604A JP31138092A JP31138092A JPH07170604A JP H07170604 A JPH07170604 A JP H07170604A JP 31138092 A JP31138092 A JP 31138092A JP 31138092 A JP31138092 A JP 31138092A JP H07170604 A JPH07170604 A JP H07170604A
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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、Fe:7〜20%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Cu(ただし40%以上含有)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Cu基焼結合金に、PbまたはPb
合金を含浸してなる鉛含浸Cu基焼結合金からなる。
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、Fe:7〜20%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Cu(ただし40%以上含有)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Cu基焼結合金に、PbまたはPb
合金を含浸してなる鉛含浸Cu基焼結合金からなる。
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Cu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Cu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また
はPb合金を含浸してなる鉛含浸Cu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:1〜1
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また
はPb合金を含浸してなる鉛含浸Cu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、従来の各種電気
車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、従来の各種電気
車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、F
e:7〜20%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Cu(ただし40%以上含有)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Cu
基焼結合金に、PbまたはPb合金を含浸してなる鉛含
浸Cu基焼結合金で構成すると、この結果の鉛含浸Cu
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Cu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。
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、F
e:7〜20%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Cu(ただし40%以上含有)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Cu
基焼結合金に、PbまたはPb合金を含浸してなる鉛含
浸Cu基焼結合金で構成すると、この結果の鉛含浸Cu
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Cu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Cu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Cu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。
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。
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) Fe Fe成分には、一部がCuに固溶して、これを強化し、
もって強固な素地を形成する作用があるが、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20%を越えると、電気伝導性および耐ア
ーク性が低下し、耐摩耗性低下の原因となることから、
その含有量を7〜20%と定めた。
もって強固な素地を形成する作用があるが、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20%を越えると、電気伝導性および耐ア
ーク性が低下し、耐摩耗性低下の原因となることから、
その含有量を7〜20%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に固溶して、こ
れを強化する作用があるが、その含有量が、それぞれS
n: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、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。
なお、この発明のCu基焼結合金においては、Cuの含
有量を40%以上とすることによりすぐれた電気伝導性
と耐アーク性を具備せしめるものである。
れを強化する作用があるが、その含有量が、それぞれS
n: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、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。
なお、この発明のCu基焼結合金においては、Cuの含
有量を40%以上とすることによりすぐれた電気伝導性
と耐アーク性を具備せしめるものである。
【0010】B. 気孔率 その割合が5%未満では、Cu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、
Cu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、電気伝導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、
Cu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、電気伝導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、3〜6
ton/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、900〜1
050℃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Cu基焼結合金を製造し、
ついでこれらのCu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P
b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
Cu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6
2−50445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。
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、3〜6
ton/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、900〜1
050℃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Cu基焼結合金を製造し、
ついでこれらのCu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P
b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
Cu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6
2−50445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
20A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。
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
20A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ほぼ同等の
低い相手攻撃性を示し、かつ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。
り板材1〜13は、いずれも従来すり板材とほぼ同等の
低い相手攻撃性を示し、かつ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
Claims (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、 Fe:7〜20%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Cu(ただし40%以上含有)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Cu基焼結合金に、PbまたはPb合金を含浸
してなる鉛含浸Cu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Cu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 |
---|---|---|---|
JP31138092A JPH07170604A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Cu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 |
---|---|---|---|
JP31138092A JPH07170604A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Cu基焼結合金製電気車のパンタグラフすり板材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07170604A true JPH07170604A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18016484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31138092A Pending JPH07170604A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Cu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) | JPH07170604A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011214129A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fuji Dies Kk | 台金に固着した構成の焼結摺動部材及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP31138092A patent/JPH07170604A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011214129A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fuji Dies Kk | 台金に固着した構成の焼結摺動部材及びその製造方法 |
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