JPS62284036A - 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、潤滑油を用いないで集電摺動部分に使用され
る耐摩性に秀れた鉄系焼結合金、特に、速度２７０〜２
８０ｋｍ／ｈで走行する高速電気車のパンタグラフ用摺
板として好適な集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法に
関するものである。

〔従来の技術〕

現在新幹線用摺板として使用している鉄系耐摩焼結合金
は、鉄粉が主体で潤滑性に欠けるため、所望の気孔率を
有する鉄系焼結合金母体をつくり、その焼結合金母体中
に１７〜２７％の鉛を含浸させている。しかしながら、
このように多量の鉛を含浸させると、鉛は低融点金属で
あるため、架線と摺板とが離間する際の火花放電により
溶解された鉛が溶出して摺板の表面を荒損するおそれが
あり、これ等の原因で摺板の摩耗が比較的多くて改良の
余地が残されており、かつ、多量の鉛粉が鉄道沿線に飛
散して公害をおよぼす心配がある。

本発明者は、前記の如き問題点を改善するため。

鉄粉中に二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの
金属硫化物を配合してその金属硫化物により潤滑性能を
発揮させ、かつ、鉄系合金中に８０〜１５０メツシユの
粒粉状単体クロームを確りと抱き込み、粒粉状単体クロ
ームによる耐摩性と金属硫化物による潤滑性能とを有す
る鉄系耐摩焼結合金の製造方法を先に発明した（特許第
１００９４２０号。

特公昭５４−４２３３２号公報参照）。

この先発明によれば、速度２２０ｋｍ／ｈ程度であれば
鉛を含浸せしめることなく良好な耐摩性と潤滑性能とを
発揮させることができるが、それより更に速度２７０〜
２８０　ｋ　ｍ　／　ｈとアップさせた場合には耐摩性
および潤滑性能が不十分である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前記の如き従来技術の問題点に鑑み、速度２
７０〜２８０ｋｍ／ｈにおいても優秀な耐摩性を発揮す
ると共に、摺板および架線の耐久力を著しく向上させる
ことが出来、これにより一編成の電車パンタグラフ数を
半減することも可能で、電車の走行中、架線とパンクす
り板の摺動に起因する摺動騒音公害を低下させることも
でき、しかも鉛公害を環境基準値以下に押えることがで
きる集電摺動用鉄系耐摩焼結合金を提供せんとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記の如き問題点を解決するため、重量比に
て、単体クローム粒粉１５〜２５％、二硫化モリブデン
、二硫化タングステン、硫化鉄、硫化銅、などの金属硫
化物１．５〜７％、燐１％以下、ステアリン酸カルシュ
ーム、ステアリン酸アニン等１％以下、残部鉄粉よりな
る粉末を混合し、これを７〜９Ｔ／ａｍ’で圧縮成形し
た後焼結して約９％程度の気孔率を有する焼結合金母体
をつくり、その焼結合金母体中に鉛ないし鉛合金を２〜
８％含浸せしめることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、前記の如く鉄粉を主体とし、これに２７０〜
２８０　ｋ　ｍ　／　ｈの高速度における耐摩性を発揮
させるために先発明より更に多量のクロームを配合して
、これを焼結合金母体中に確りと抱込むと共に、二硫化
モリブデン、二硫化タングステン。

硫化鉄、硫化銅、などの金属硫化物を配合してそれ自体
潤滑性能を有すると共にこれらが鉛含浸に際し濡れ性が
劣る焼結合金母体をつくり、その焼結合金母体に鉛ない
し鉛合金を含浸させるので、含浸鉛量は２−８％と低く
おさえられ、クロームによる耐摩性と、焼結合金母体中
に均一に分布する金属硫化物による潤滑性能および含浸
された鉛ないし鉛合金の潤滑性能とが両々相俟って極め
て優秀な耐摩性と潤滑性を発揮すると共に摺板のみなら
ず架線の耐久力も顕著に向上させることができる。

さらに詳しく云うと、本発明に使用する二硫化モリブデ
ン、二硫化タングステン、硫化鉄、硫化銅などの金属硫
化物は極めて微細なもので、これがステアリン酸カルシ
ュム、ステアリン酸アニンなどのステアリン酸系潤滑剤
と、鉄粉、クローム、燐が均一に混合され、加圧成形後
焼結の際、粒粉状クロームは焼結合金の母体中に強く抱
き込まれた状態で均斉に分布されている。そして後述の
試験結果により明らかなように、粒粉状クロームの耐摩
性と焼結合金母体中に含有する金属硫化物、および焼結
後含浸された鉛ないし鉛合金の潤滑性能とが両々相俟っ
て２７０〜２８０　ｋ　ｍ　／　ｈの高速時における極
めて優秀な耐摩性と潤滑性能を発揮する。

そして前記の如きクロームと鉄粉との配合比において、
金属硫化物の配合量は１．５−７％が適量であって１．
５％未満ではその効果が少なく、７％以」二になると合
金の機械強度が低下する。

ステアリン酸系潤滑剤は、鉄粉、クローム粒粉１５〜２
５％、金属硫化物系潤滑剤（ＭＯ８２ＷＳ２Ｆｅ５　Ｃ
ｕ５）、燐等と共に配合混合し、７−９Ｔ　／　ａｎ　
’で加圧成形する際、既に金属硫化物系潤滑剤が存在す
るので、これらと互に助は合って目的とする緻密な圧粉
体を成形することができ、クロームを１５〜２５％の如
く多量に含有させても、押型と圧粉体との型離れがよく
、かつ、この圧粉体を焼結して鉛ないし鉛合金を含浸し
て得た集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の衝撃値、並びに引
張強度を増大することができ、国鉄新幹線で使用されて
いる鉄系焼結合金摺板の物理特性の規格に合致させるこ
とが出来る。ステアリン酸系潤滑剤の添加量は１％以下
が適量で、１％以上では過剰で、その焼結合金の物理特
性°を低下させる。またステアリン酸系潤滑剤の添加量
は金属硫化物が比較的多量の６−７％の場合は、その添
加量を減じて零に近かすけでも成形圧力９　Ｔ　／　ａ
ｍ’以上にすればその鉄系焼結摺板を国鉄新幹線の物理
特性の規格内に納めることが出来る。

燐は、前記、鉄、クローム、金属硫化物、ステアリン酸
系潤滑剤の混合粉よりなる成形体を焼結する際、その強
い脱酸作用によって鉄粉を浄化すると共に、焼結の初期
に粒粉表面に形成されるＦｅ５Ｐ−Ｆｅ共品組成の液相
量を増して、焼結体中に耐冷性の目的で混合しているク
ロームと潤滑性増強の目的で混合している金属硫化物と
を確りと抱き込んだ状態で収縮し、緻密化を促進させる
ものである。

そして燐の配合量は１％以上になるとかえって脆弱とな
る。また燐は焼結炉内の還元雰囲気が完全に近くかつ原
料が清浄であればその配合量を減じても前記の作用効果
を発揮させることができる。

粒粉状クロームは、８０〜１５０メツシユのものを使用
し、前記の如く、ステアリン酸系潤滑剤を混入して７−
９Ｔ／ｃｙｎ２で加圧成形することに起因する緻密化、
および燐の添加焼結による緻密化された鉄系焼結合金中
にクローム単体の固体として脱落することなく強く抱き
込まれた状態で存在し、単体クローム特有の耐錆、耐摩
性能を発揮する。

その含有量は１５％以下では高速２７０〜２８０ｋｍ／
ｈには耐冷性の向上には不十分であり、２５％以上では
その含有焼結合金の機械強度を低下させる。

また、本発明においては、前述の如く焼結合金母体中に
鉛ないし鉛合金を含浸せしめるのであるが、その際焼結
母体中には既に潤滑材である金属硫化物が含有されてい
るので、鉛含浸に際し活性が劣っていて鉛の含浸をある
程度妨げ、これと混合粉の成形圧７−９７／■２に調整
することと相俟って鉛含浸率を２〜８％にすることがで
きる。

なお、鉛含浸に際し必要に応じ焼結合金母体を再加圧す
ることもある。鉛の含有量は２％未満ではクロームが１
５〜２５％であるので潤滑性の効果が不十分であり、８
％以上は不必要であるばかりでなく、これ以上の鉛を含
浸させると摺板の耐久力が劣り、かつ、鉛公害の環境基
準を超すおそれがある。

なお、上記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ−ＭｏＳ２（ＷＳ２．ＦｅＳ
。

Ｃｕｂ、）−Ｐｂの焼結合金のうち、鉄の小量をモリブ
デン、タングステン、ニッケル、チタン、銅。

炭素、クローム、コバルトなどの単体またはこれらの化
合物の一種又は数種におきかえても摺板および架線の耐
冷性に大きな影響がない。従って鉄の小量を前記の如き
金属またはその化合物におきかえることも本発明に包含
される。また以下の実施例において鉛に代えて鉛合金を
含浸させることもでき、この場合も当然本発明に包含さ
れる。

以下本発明の具体例を各実施例について説明する。

実施例１ 重量比にて、８０−１５０メツシユの単体クローム（以
下単にクロームという）、１５％、Ｃｕ０．５％、Ｎｉ
０．７％、Ｍｏ８２７％、ステアリン酸ＣａＯ，１％、
残部鉄粉の割合で各原料を配合し、混和機により均一に
混和した後９Ｔ／■２で圧縮成形し、還元雰囲気中１１
５０℃−３０分で焼結した。得られた焼結合金母体を鉛
単体の固体と一緒に真空炉に設置し、温度７００℃−１
２０分で鉛が５．２％含浸された製品を得た。

実施例２ 一８＝ 重量比にて、Ｃｒ　１．７％、ＦｅＴｉ０．５％、Ｆｅ
ｅ１％、Ｍｏ８２７％、ＣｕＳ１％、ＰＯ３４％、ステ
アリン酸Ｃａ０．３％、残部鉄粉の割合で各原料を配合
し、これを混和機により均一に混和した後８Ｔ／ａｎ’
で圧縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０分で焼結
した。得られた焼結合金母体を鉛単体と一緒に真空炉に
設置し、実施例１と同様にして鉛が３．５％含浸された
製品を得た。

実施例３ 重量比にて、Ｃｒ１６％、Ｍ　ｏ　８２１　、５％、Ｐ
ｏ、５％、ステアリン酸Ｃａ０．７％、残部鉄粉の割合
で各原料を配合し、混和機により均一に混和した後７Ｔ
／ａｍ’で圧縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０
分で焼結した。得られた焼結合金母体を鉛単体と一緒に
真空炉に設置し、実施例１と同様にして鉛が６％含浸さ
れた製品を得た。

実施例４ 重量比にてＣｒ２Ｏ％、ＦｅＭｏ１％、Ｍ　ｏ　８２４
％、Ｗ　８２０．５％、ステアリン酸Ｃａ０．６％、Ｐ
ｏ、９％、残部鉄粉の割合で各原料を配合し、混和機に
より均−に混和した後８Ｔ／■２で圧縮成形し、還元雰
囲気中１１５０°Ｃ−３０分で焼結した。得られた焼結
合金母体を鉛単体と一緒に真空炉に設置し、実施例１と
同様にして鉛が４．５％含浸された製品を得た。

実施例５ 重量比にて、Ｃｒ２３％、Ｐｏ、７％、Ｍｏ８２３％、
Ｃｕ２％、Ｃ０９１％、ステアリン酸Ｚｎ１％、残部鉄
粉の割合で各原料を配合し、混合機により均一に混和し
た後８　Ｔ　／　ｄｌ１２で圧縮成形し、還元雰囲気中
１１５０℃−３０分で焼結した。得られた焼結合金母体
を鉛単体の固体と一緒に真空炉に設置し、実施例１と同
様にして鉛が５％含浸された製品を得た。

実施例６ 重量比にて、Ｃｒ２５％、ＰＯ０６％、Ｍｏ８２３％、
ステアリン酸Ｃａ０．５％、残部鉄粉の割合で各原料を
配合し、混合機により均一に混和した後８Ｔ／■２で圧
縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０分で焼結した
。得られた焼結合金母体を鉛単体の固体と一緒に真空炉
に設置し、実施例１と同様にして鉛が７％含浸された製
品を得た。

上記各実施例により得た焼結合金の物理特性を示すと第
１表のとおりである。

第　　１　　表 また、上記各実施例工ないし５より得た焼結合金より切
出して得た各試験片、および現在国鉄新幹線（速度２２
０ｋｍ／ｈ）で使用している鉄系焼結合金摺板よりなる
試験片１０　Ｘ　２５　Ｘ　９０ｎｗｎを回転式集電摺
動試験機に取付け、押圧カフｋｇ、通電電流ＡＣ１５０
Ａ、摺動速度７５ｋｍ／ｈ、６０分分間側滑でトロリー
線に摺動させ、その時の各試験片の比摩耗率、相手方ト
ロリー線の摩耗厚側、試験片の温度上昇を測定した。そ
の結果を第２表に示す。

以下余白 第２表 前記第１表により明らかな如く１本発明により得られた
焼結合金は、２７０〜２８０ｋｍ／ｈの高速電車のパン
タグラフとして必要な物理特性を具備し、かつ、第２表
により明らかな如く、現在速度２２０ｋ　ｍ　／　ｈ前
後で使用されている鉄系摺板と比較すると、その耐摩性
を数倍に向上せしめると共に。

相手架線を痛めないことが実証された。

また各実施例の第１表および第２表により明らかなよう
に、Ｃｒ１５〜２５％、金属硫化物１．５−’７％、燐
１％以下、ステアリン酸系化合物１％以下、残部鉄粉よ
りなる配合原料のうち、鉄の小量をニッケル、タングス
テン、チタン、コバルト、銅、炭素、クロムまたはそれ
らの化合物におきかえても、潤滑剤としての金属硫化物
の配合量が上記の範囲内にある焼結合金に鉛を２−８％
含浸させれば耐摩性は殆んど変らない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、摺板の耐摩性を顕
著に向上させると共に、その摺面が黒褐色の平滑で光沢
があり、かつ摺板温度上昇も低いので、相手方架線の摺
動表面の損傷と摩耗を顕著に減少せしめることができる
効果があり、２７０〜２８０ｋｍ／ｈの高速電気車のパ
ンタグラフ用摺板として有益である。

手続補正書（帥） １、事件の表示 昭和６１年特許願第１２３６０２号 ２、発明の名称 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所（居所）　　　東京都千代田区神田多町２の８氏名
（名称）　　　　　帝国カーボン工業株式会社４、代理
人 住所　東京都港区西新橋１丁目６番１４号　相馬西新橋
ビル５、補正の対象 明細書中１発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量比にて、単体クローム粒粉１５〜２５％、金属
   硫化物１．５〜７％、燐１％以下、ステアリン酸系化合
   物１％以下、残部鉄粉よりなる粉末材料を混合圧縮成形
   後焼結して焼結合金母体をつくり、その焼結合金母体中
   に鉛ないし鉛合金を２〜８％含浸せしめることを特徴と
   する集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法。