JPH0873976A - 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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JPH0873976A
JPH0873976A JP23587394A JP23587394A JPH0873976A JP H0873976 A JPH0873976 A JP H0873976A JP 23587394 A JP23587394 A JP 23587394A JP 23587394 A JP23587394 A JP 23587394A JP H0873976 A JPH0873976 A JP H0873976A
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JP
Japan
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alloy
lead
current collecting
sintered alloy
wear resistance
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Withdrawn
Application number
JP23587394A
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Inventor
Masashi Koike
正志 小池
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性にすぐれ、かつ相手攻撃性の低い鉛
含浸Fe基焼結合金製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、
分散相としてTiC:1〜5%、同じく分散相として
W:60〜90%含有のFe−W合金:15〜30%を
含有し、残りが素地を形成するFe系合金からなる組成
を有し、かつ前記Fe系合金が、C:0.1〜0.5
%、W:1〜20%を含有し、残りがFeと不可避不純
物からなる組成を有し、さらに2〜15%の気孔率を有
するFe基焼結合金本体に、鉛または鉛合金を含浸して
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、すぐれた耐摩耗性を
有し、かつ相手攻撃性の低い鉛含浸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、一般にFe系合金の素地に硬質粒
子が分散相として存在する組織、並びに2〜15%の気
孔率を有するFe基焼結合金本体に、鉛または鉛合金を
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が各種提案され、実用に供されて
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、集電用パンタグラ
フすり板材(以下、集電すり板材という)にもより一段
の耐摩耗性が要求されているが、集電すり板材の場合、
耐摩耗性を向上させると相手攻撃性が増大し、反対に相
手攻撃性を抑制すると耐摩耗性の低下が避けられないの
が現状であり、したがって低い相手攻撃性で、より一段
とすぐれた耐摩耗性を示す集電すり板材の開発が強く望
まれている。
【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、相手攻撃性を高めることなく、
耐摩耗性を向上させた集電すり板材を開発すべく研究を
行なった結果、集電すり板材を、重量%で(以下、組成
に関する%は重量%を示す)、分散相として炭化チタン
(以下、TiCで示す):1〜5%、同じく分散相とし
てW:60〜90%含有のFe−W合金:15〜30
%、を含有し、残りが素地を形成するFe系合金からな
る組成を有し、かつ前記Fe系合金が、C:0.1〜
0.5%、 W:1〜20%、を含有し、残り
がFeと不可避不純物からなる組成を有し、さらに2〜
15%の気孔率を有するFe基焼結合金本体に、鉛また
は鉛合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成す
ると、上記分散相を構成するTiCはビッカース硬さで
約3200の高い硬さをもつことから、集電すり板材は
すぐれた耐摩耗性をもつようになり、また同じく分散相
を構成する上記Fe−W合金は同じくビッカース硬さで
約600〜700を有し、この硬さは素地のもつビッカ
ース硬さで約120の硬さと上記TiCの硬さの中間硬
さであることから、前記TiCによる相手攻撃性を緩和
するように作用するほか、自身もTiCとの共存におい
て耐摩耗性の向上に寄与し、さらに素地中に固溶含有す
るC成分とW成分は素地の強度を向上させると共に、そ
れぞれTiCおよびFe−W合金の素地に対する密着性
を向上させるように作用し、この結果集電すり板材は、
鉛含浸による潤滑性の向上と相まって、相手攻撃性の著
しく低い状態で、すぐれた耐摩耗性をもつようになると
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、分散相としてTiC:1〜5
%、同じく分散相としてW:60〜90%含有のFe−
W合金:15〜30%、を含有し、残りが素地を形成す
るFe系合金からなる組成を有し、かつ前記Fe系合金
が、C:0.1〜0.5%、 W:1〜20
%、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成、並びに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金
本体に、鉛または鉛合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼
結合金で構成した集電すり板材に特徴を有するものであ
る。
【0006】つぎに、この発明の集電すり板材におい
て、これを構成するFe基焼結合金本体の組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 A.組成 (a) TiC TiC成分には、上記の通り素地に分散し、自身のもつ
高硬度によって耐摩耗性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が1%未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その含有量が5%を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を1〜5%、望ましくは1.5〜3.5%と定めた。
【0007】(b) Fe−W合金 Fe−W合金成分には、上記の通り素地に分散し、Ti
C成分による相手攻撃性の緩和に寄与するほか、自身も
TiC成分との共存において耐摩耗性の向上に寄与する
作用があるが、その含有量が15%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
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を15〜30%、望ましくは18〜25%と定めた。ま
た、Fe−W合金のW含有量は60〜90%にする必要
があり、これは、その含有量が60%未満では自身の硬
さが低下するようになって上記作用を満足に発揮させる
ことができず、一方その含有量が90%を越えると、硬
さが高くなって相手攻撃性増大の原因になるという理由
によるものであり、望ましくは70〜85%の含有がよ
い。
【0008】(c) Fe系合金のC 素地を構成するFe系合金のC成分には、素地に固溶し
て強度を高めると共に、特にTiCの素地に対する密着
性を向上させる作用があるが、その含有量が素地に占め
る割合で0.1%未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方その含有量が0.5%を越えると炭化物
が形成されるようになって素地の靭性が低下することか
ら、その含有量を0.1〜0.5%、望ましくは0.1
5〜0.35%と定めた。
【0009】(d) Fe系合金のW 同じく素地を構成するFe系合金のW成分には、素地に
固溶して強度を向上させるほか、上記Fe−W合金の素
地に対する密着性を向上させる作用があるが、その含有
量が素地に占める割合で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20%を越えると素
地の靭性が低下するようになることから、その含有量を
1〜20%、望ましくは1.5〜10%と定めた。
【0010】B. 気孔率 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効果が十分に発揮できず、一
方気孔率が15%を越えると強度が急激に低下するよう
になることから、気孔率を5〜15%、望ましくは7〜
13%と定めた。
【0011】
【実施例】つぎに、この発明の集電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、いずれも1〜
150μmの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ1〜
95%の範囲内の所定のW含有量の各種のFe−W合金
粉末、およびTiC粉末、さらに平均粒径:150μm
のアトマイズ鉄粉および同10μmの黒鉛粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、V型ミ
キサーで30分間混合した後、3〜7ton /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
真空中、温度:1200〜1250℃に80分間保持の
条件で焼結することにより表1,2に示される組成並び
に気孔率を有し、かつ幅25mm×厚さ:10mm×長さ8
0mmの寸法をもったFe基焼結合金本体A〜Tを形成
し、ついでこれらのFe基焼結合金本体A〜Tのそれぞ
れに表3に示される組合せで、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
焼結合金製集電すり板材(以下、本発明集電すり板材と
いう)1〜 および比較鉛含浸Fe基焼結合金製集電す
り板材(以下、比較集電すり板材という)1〜 をそれ
ぞれ製造した。なお、比較集電すり板材1〜 は、これ
を構成するFe基焼結合金本体が、これの構成成分のう
ち、特に耐摩耗性および相手攻撃性に影響を及ぼす成分
含有量(表2に※印を付す)がこの発明の範囲から外れ
た組成をもつものである。
【0012】ついで、この結果得られた各種集電すり板
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の
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上記集電すり板材を4
kgの押付力で長さ:80mm×幅:25mmの寸法面を両接
触させ、上記模擬トロリ線と集電すり板材間に100A
の電流を流しながら、上記円板の回転を5分で230km
/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7回繰り返す
ことにより行ない、集電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。この測定結果
を表3に示した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【発明の効果】表1〜3に示される結果から、本発明集
電すり板材1〜14は、いずれも低い相手攻撃性を保持
した状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較
集電すり板材1〜6に見られるように、これを構成する
Fe基焼結合金本体におけるTiC含有量およびFe−
W合金含有量、さらにFe−W合金におけるW含有量が
この発明の範囲から外れると耐摩耗性または相手攻撃性
の劣ったものになることが明らかである。上述のよう
に、この発明の集電すり板材は、すぐれた耐摩耗性とき
わめて低い相手攻撃性を具備しているものであり、電気
車の高速化に十分満足に対応でき、長期に亘ってすぐれ
た性能を発揮するのである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項1】 重量%で、 分散相として炭化チタン:1〜5%、 同じく分散相としてW:60〜90%含有のFe−W合
金:15〜30%、を含有し、残りが素地を形成するF
e系合金からなる組成を有し、かつ前記Fe系合金が、 C:0.1〜0.5%、 W:1〜20%、を
含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成を有
し、さらに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金
本体に、鉛または鉛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Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【実施例】つぎに、この発明の集電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、いずれも1〜
150μmの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ1〜
95%の範囲内の所定のW含有量の各種のFe−W合金
粉末、およびTiC粉末、さらに平均粒径:150μm
のアトマイズ鉄粉および同10μmの黒鉛粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、V型ミ
キサーで30分間混合した後、3〜7ton /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
真空中、温度:1200〜1250℃に80分間保持の
条件で焼結することにより表1,2に示される組成並び
に気孔率を有し、かつ幅25mm×厚さ:10mm×長さ8
0mmの寸法をもったFe基焼結合金本体A〜Tを形成
し、ついでこれらのFe基焼結合金本体A〜Tのそれぞ
れに表3に示される組合せで、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
焼結合金製集電すり板材(以下、本発明集電すり板材と
いう)1〜14および比較鉛含浸Fe基焼結合金製集電
すり板材(以下、比較集電すり板材という)1〜をそ
れぞれ製造した。なお、比較集電すり板材1〜は、こ
れを構成するFe基焼結合金本体が、これの構成成分の
うち、特に耐摩耗性および相手攻撃性に影響を及ぼす成
分含有量(表2に※印を付す)がこの発明の範囲から外
れた組成をもつものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 分散相として炭化チタン:1〜15%、 同じく分散相としてW:60〜90%含有のFe−W合
    金:15〜30%、を含有し、残りが素地を形成するF
    e系合金からなる組成を有し、かつ前記Fe系合金が、 C:0.1〜0.5%、 W:1〜20%、を
    含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成を有
    し、さらに2〜15%の気孔率を有するFe基焼結合金
    本体に、鉛または鉛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Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材。
JP23587394A 1994-09-05 1994-09-05 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 Withdrawn JPH0873976A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103602868A (zh) * 2013-12-07 2014-02-26 西北有色金属研究院 一种高密度细晶粒W-TiC合金材料的制备方法
CN104878266A (zh) * 2015-06-04 2015-09-02 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有高温稳定性的钨-碳化锆-铼合金及其制备方法

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Date Code Title Description
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Effective date: 20011106