JPH07268571A - 耐摩耗性のすぐれた鉛含浸Fe基焼結合金製集電用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基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材

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JPH07268571A
JPH07268571A JP8393894A JP8393894A JPH07268571A JP H07268571 A JPH07268571 A JP H07268571A JP 8393894 A JP8393894 A JP 8393894A JP 8393894 A JP8393894 A JP 8393894A JP H07268571 A JPH07268571 A JP H07268571A
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正志 小池
Shunzo Iwahashi
俊三 岩橋
Kunio Fukuhara
邦夫 福原
Sumihisa Aoki
純久 青木
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Railway Technical Research Institute
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性のすぐれた集電用パンタグラフすり
板材を提供する。 【構成】 集電用パンタグラフすり板材が、重量%で、
分散相形成成分として、硬質の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%を含有し、いずれも素地形成
成分として、C:0.02〜0.5%、Cr:0.1〜
5%、Mo:0.1〜3%、Mn:0.2〜2%を含有
し、残りが素地形成成分としての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、低い相手攻撃性で、すぐれた耐
摩耗性を発揮する鉛含浸Fe基焼結合金製集電用パンタ
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、集電用パンタグラフすり板材と
して、重量%で(以下、組成に関する%は重量%を示
す)、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、いずれも分散相形成成分として含有し、さらに
素地形成成分として、Cu:0.1〜5%、 N
i:0.1〜5%、C:0.02〜0.5%、を含有
し、残りが同じく素地形成成分としてのFeと不可避不
純物からなる組成、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基焼結合金はじめ、その他多くの鉛含浸
Fe基焼結合金の適用が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の電気車の
高速化はめざましく、これに伴ない、パンタグラフすり
板材には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基焼結合金製集電用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、急激に摩耗が進行し、比較的短時間で使用寿命に
至るばかりでなく、相手材であるトロリ線の損傷も増大
するようになるのが現状である。
【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低い相手
攻撃性で、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研究を行なった結果、集電用パンタ
グラフすり板材を、分散相形成成分として、硬質の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%、を
含有し、いずれも素地形成成分として、C:0.02〜
0.5%、 Cr:0.1〜5%、Mo:0.1〜
3%、 Mn:0.2〜2%、を含有し、残り
が素地形成成分としての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
合金製集電用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硬質の上記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、上記の研究結果
にもとづいてなされたものであって、分散相形成成分と
して、硬質の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%、を含有し、いずれも素地形成成分として、
C:0.02〜0.5%、 Cr:0.1〜5%、M
o:0.1〜3%、 Mn:0.2〜2%、を含
有し、残りが素地形成成分としての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基焼結合金で構成された集電用パンタグラフ
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
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。
【0007】A.成分組成 (a) 金属間化合物 これらの成分は、ビーッカース硬さ(Hv)で800〜
1200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(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相まっ
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。
【0008】(b) 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0.02%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0.5%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0.02〜0.5%と定めた。
【0009】(c) Cr Cr成分には、素地に固溶して、これの耐熱性を向上さ
せ、もって実用時の摺動発熱によって素地が変形しない
ようにする作用があるが、その含有量が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
5%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0.1〜5%と定めた。
【0010】(d) Mo Mo成分には、素地に固溶して、これの強度を向上させ
る作用があるが、その含有量が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3%を越
えると靭性が低下するようになることから、その含有量
を0.1〜3%と定めた。
【0011】(e) Mn Mn成分には、素地に固溶し、これを軟化して、実用初
期においてはなじみ性を向上させ、かつ実用が進むにつ
れて素地を加工硬化させ、これの耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が0.2%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2%を越え
ると初期摩耗が著しくなることから、その含有量を0.
2〜2%と定めた。
【0012】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。
【0013】
【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−30メッシ
ュのMo−Si金属間化合物(Si:20%含有)およ
びFe−Mo−Si−Cr金属間化合物(Mo:40
%,Si:10%,Cr:2.5%含有)のアトマイズ
粉末、同−30メッシュの電解Cr粉末、平均粒径:3
μmの還元Mo粉末、同60μmのFe−Mn合金(M
n:60%含有)粉末、および粒度:−325メッシュ
の黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末を表1,2に示さ
れる配合組成に配合し、混合した後、300〜600M
Pa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℃の範囲内の所定温度に1時間保持の条件で焼
結して、実質的に配合組成と同一の成分組成並びに表
1,2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、表1,2に示す
通り純鉛またはPb−30%Snの組成をもったPb合
金を含浸させることにより、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
合金製集電用パンタグラフすり板材(以下、本発明すり
板材という)1〜18をそれぞれ製造した。
【0014】また、比較の目的で、上記の原料粉末のほ
かに、原料粉末として、粒度:−30メッシュのFe−
Mo合金(Mo:60%含有)粉末、平均粒径:1.5
μmのカーボニルNi粉末、および同100μmのCu
粉末を用い、これら原料粉末を、上記の特開昭62−5
0445号公報に記載されるパンタグラフすり板材を構
成するFe基焼結合金に相当する配合組成、すなわちF
e−Mo合金:7%、Cr:7%、Mo:3%、Ni:
3%、Cu:3%、C:0.1%、Fe:残りからなる
配合組成に配合する以外は同一の条件で、従来鉛含浸F
e基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材(以下、従
来すり板材という)を製造した。
【0015】この結果得られた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の円板の前記固定側とは反対側面に、模擬
トロリ線として外径:2m×幅:5mm×厚さ:15mmの
硬銅リング(JIS・C1100・BB−H)を50mm
偏心して取付けた装置を用い、上記硬銅リングの直径線
上の両側にそれぞれすり板材を70N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100Aの電流を流しながら、上
記円板の回転を5.5分で250km/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と、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表1,
2に示した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】表1,2に示される結果から、本発明す
り板材1〜18は、いずれも従来すり板材に比して低い
相手攻撃性を示した状態で、これよりすぐれた耐摩耗性
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、低い相手攻撃性
で、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 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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 分散相形成成分として、硬質の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%、を含有し、いずれも素
    地形成成分として、 C:0.02〜0.5%、 Cr:0.1〜5%、 Mo:0.1〜3%、 Mn:0.2〜2%、 を含有し、残りが素地形成成分としての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F
    e基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013241629A (ja) * 2012-05-17 2013-12-05 Railway Technical Research Institute 集電摺動材料及びその製造方法

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