JPS64450B2

JPS64450B2 -

Info

Publication number: JPS64450B2
Application number: JP27177085A
Authority: JP
Inventors: Toshio Teraoka; Kunio Fukuhara; Noryuki Shirokuni; Makoto Seki; Masami Maeda; Ryosuke Sagara; Yoshitaka Tomyama; Kojiro Saito
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1989-01-06
Also published as: JPS62130250A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、機械的特性、特に耐摩摺動特性に優
れた集電摺動材料料に関する。従来の技術及びその問題点集電摺動材料、特にパンタグラフすり板に要求
される主な特性は、良導電性及び耐摩耗性であ
る。従来このすり板の材料のうち銅系焼結合金か
らなるものとしては、銅にSnを５％以上添加し
た青銅を素地として、耐摩耗性を向上させるため
にCr、FeMo等を添加し、更に潤滑性を向上させ
るためにMoS₂等の硫化物やPb等を添加した焼結
材料が多く使用されている。しかしながら、近年電気車の高速化や集電電力
の増大等に伴い、従来の材料では、耐摩耗性が不
足して、耐用性が不充分である。これは、従来の
銅系焼結材料では、高速電気車の速度に耐え得る
強度を付与するためにSnを５重量％以上添加し
ているが、このSn分がすり板の融点を低下させ、
また電気抵抗を高くする原因となり、その結果離
線時の発生アークによりすり板が高温に加熱さ
れ、軟化摩耗されるからであると考えられる。一方、すり板の耐摩耗性を向上させるために耐
摩材の添加量を増加させるとすり板の強度が低下
して、すり板としての使用に耐え得ないという問
題が生じる。問題点を解決するための手段本発明者は、上記した如き従来技術の問題点に
鑑みて、集電摺動材料としての使用に耐え得る強
度を有し、かつ耐摩耗性に優れた材料を見出すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、特定の組成の銅系焼
結合金が所期の特性を満足し得るものであること
を見出し、ここに本発明を完成した。即ち、本発明は、(イ)Sn1〜５重量％、(ロ)Fe5〜
25重量％、(ハ)FeMo、FeW及びCrの少なくとも
１種10〜25重量％、(ニ)Pb及び／又はケルメツト
合金をPb分として１〜５重量％、並びに(ホ)残部
Cuからなる焼結合金製集電摺動材料に係る。以下本発明集電摺動材料の各成分について説明
する。これらの各成分は、相互に関連しつつ集電
摺動材料としての物性に影響するので、夫々の限
定理由を個別に論ずることは必ずしも妥当ではな
いが、一応の限定理由を併せて示す。 Cu及びSn これらは、集電摺動材料の素地をなすもので
あつて、焼結によつて合金化して、いわゆる青
銅地を形成し、素地の強度を高める。Snの配
合量が多くなると銅基地の融点が低下し、更に
導電性も悪くなり、その結果耐アーク性が劣る
ものとなり、高速摺動には耐え得ないものとな
る。従つてSnの配合量は焼結体中に５重量％
以下とする。一方、Sn量が少なくなると焼結
体の強度が不充分となるので１重量％以上配合
することが必要である。 Fe Feは、主として焼結体の強度を向上させる
作用をする。Feの配合量は焼結体中に５〜25
重量％とする。５重量％未満では焼結体の強度
が不足し、一方25重量％を上回るとかえつて強
度が低下するので不適当である。Feとしては、
還元、電解、アトマイズ、カーボニル法等で製
造された純鉄粉が使用でき、また、Ni、Mo、
Cu、Ｃ等の不純物の含有量が合計で８重量％
程度以下のものであれば合金鉄も使用できる。 FeMo、FeW及びCrの少なくとも１種これ
等は、焼結体の耐摩耗性を向上させるための耐
摩材として作用する。配合量は、焼結体中に10
〜25重量％とする。10重量％未満では耐摩材と
しての効果が少なく、好ましくは15重量％以上
配合する。一方25重量％を上回ると焼結体の強
度の低下が大きくなるので不適当である。
FeMoとしては、Mo含有量が55〜70％のもの
を使用し、FeWとしてはＷ含有量が75〜85％
のものを使用する。FeMo及びFeWをこのよう
な組成のものに限定したのは、この範囲におい
て耐摩材としての効果を充分に発揮でき、また
硬化合金であるにもかかわらず粉化が比較的容
易であり、更に入手し易い原料であることの理
由による。 Pb及び／又はケルメツト合金これ等は焼結体の潤滑性を維持するために添
加され、配合量はPb量として焼結体中に１〜
５重量％とする。配合量が１重量％未満では潤
滑性が不充分となり、一方５重量％を上回ると
強度及び耐摩性の低下を生じるので好ましくな
い。ケルメツト合金としては、JIS H5403
KJ1〜KJ4に示される鉛23〜42％及び残部銅か
らなる合金が使用できる。本発明の集電摺動材料を製造するには、上記各
原料粉を均一に混合した後、常法に従つて粉末成
形機により成形し、焼結させればよい。成形圧は
通常３〜５トン／cm²程度とすればよく、焼結は水
素、窒素、アンモニア分解ガス等の非酸化性雰囲
気の下800〜900℃程度の温度で１〜２時間程度行
なえばよい。発明の効果本発明の集電摺動材料は、高強度及び優れた耐
摩耗性を有し、高速摺動及び高電流条件下におい
ても長期間使用し得るものである。実施例以下実施例及び比較例をあげて本発明を詳細に
説明する。実施例１〜６及び比較例１〜２第１表に示す各組成の原料を均一に混合し、４
トン／cm²で圧縮成形した後、窒素ガス雰囲気中で
880℃で90分間焼成して10×25×270mmの試料を作
製した。

【表】得られた各試料について引張り強さ、衝撃強さ
及び摩耗量を測定した結果を第２表に示す、尚試
験法は以下に示す通りである。 Γ引張り強さ： 10×25×270mmの試料を用いて、万能試験機
（容量10トン）により測定した。 Γ衝撃強さ： 10×10×55mmの試料を用いて、シヤルピー試験
法により測定した。 Γ摩耗試験 (イ) 摩耗試験：相手材としてJIS C1100 BB−Ｈの銅ブスバ
ーを使用し、電流100Aを通電しながら、押付
力５Kg、摺動速度100Km／ｈで５分間連続摺動
を行ない摩耗量を測定した。 (ロ) 摩耗試験：摩耗試験と同様の条件で、１秒摺動、１秒
休止の断続摺動を行ない全摺動時間を５分間と
たときの摩耗量を測定した。 (ハ) 摩耗試験：電流を200Aとしたこと以外は摩耗試験と
同様にして摩耗量を測定した。

【表】

【表】第２表から、本発明材料は、強度及び耐摩耗性
に優れていることが明らかである。これに対し
て、Sn量の多い比較例１では、耐摩耗性が悪く、
またSn量が少なくかつFe粉を含有しない比較例
２では、強度が不充分であつた。実施例７〜14 下記第３表に示す各組成の原料を用いて、実施
例１〜６と同様にして、焼結合金試料を作製し、
引張り強さ、衝撃強さ、及び比摩耗量を測定し
た。結果を第４表に示す。

【表】

【表】第４表から、第３表に示された本発明材料は、
いずれも強度及び耐摩耗性に優れたものであるこ
とがわかる。

【特許請求の範囲】

１ Sn1.0〜2.5wt％、Fe0.05〜0.15wt％、P0.02
〜0.05wt％、Zn1.0〜4.0wt％を含有し、残部実質
的にCuおよび不純物よりなることを特徴とする
耐マイグレーシヨン性に優れるりん青銅。