KR100350552B1 - 파라핀 함침된 판타그래프용 집전마찰판 제조방법 - Google Patents

Abstract

파라핀 함침된 판타그래프용 집전마찰판 제조방법이 제공된다.

본 발명의 집전마찰판 제조방법은, 구리 80~94중량%, 주석 3~12중량%, 및 흑연 1~8중량%로 이루어진 분말조성물에 상기 분말조성물의 전중량에 대한 중량%로 기공발생제를 0.1~1.0%를 첨가하여 균일하게 혼합하는 단계; 상기에서 얻어진 혼합물을 가압성형한후 650~850℃온도범위에서 소결하는 단계; 및 상기 성형 소결체에 파라핀 왁스를 함침시키는 단계;를 포함하여 구성된다.

본 발명은 파라핀을 다공성 성형 소결체내에 함침시킴으로써 내마모성 향상시켜 집전마찰판의 수명을 증가시킴에 유용하다.

Description

파라핀 함침된 판타그래프용 집전마찰판 제조방법{A method for manufacturing the friction plate in pantograph impregnating paraffine}

본 발명은 전차나 기관차의 옥상에 설치되는 집진기(pantograph)의 마찰판 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세히는, 전차나 기관차의 운행중 마찰에 의한 마모를 적게하여 집전판을 수명이 연장되고, 내아크성, 내우성(耐雨性), 윤활성 및 전기전도도가 우수한 팬타그래프용 집전마찰판 제조방법에 관한 것이다.

통상 전동차의 집진기는 전차나 기관차의 옥상에 설치되어 가선(trolly wire)과 접촉하면서 전기를 집진하는 설비로서, 가선과 계속적으로 접하는 부분에는 집전 마찰판이 마련되어 있다. 이 집전 마찰판은 전기전도도, 내아크성, 내우성 및 윤활성이 우수해야 하며 무엇보다도 가선과의 마찰에 오랫동안 유지될 수 있도록 우수한 내마모성이 요구된다.

종래에는 상기 집전 마찰판은 동, 주석 및 흑연을 소정의 비율로 혼합함과 동시에 기공발생제를 첨가하여 다공성 성형체를 소결한 다음 여기에 도전성이 뛰어난 전도성 기계유를 함침시켜 제조되었다. 그러나 이러한 집전 마찰판은 전도성 기계유를 함침시켜 윤활성을 증대시킨 것으로서 액상의 기계유가 사용중 온도증가로 인하여 모체에서 밖으로 흘러나온다. 또한, 습동진행시 집전판 표면에서 이탈되어 윤활성이 떨어지게 되며 특히 우기시에는 집전판 표면의 전도성 기계유가 씻겨 내려가게 되어 윤활성이 급격히 떨어지고 마모가 급격히 진행되는 문제가 있다.

상기와 같이, 전도성 오일은 장시간 사용시나 우기시에 윤활성이 급격히 떨어지고 가선과의 마찰특성이 열화되어 마찰판 자신은 물론 가선 또한 크게 손상시키면서 급격히 마모되는 문제가 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 전도성 기계유 대신에 파라핀과 같은 고형윤활제를 다공성 성형 소결체내에 함침시킴으로써 내마모성 향상을 꾀할 수 있는 팬타그래프용 진전마찰판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구리 80~94중량%, 주석 3~12중량%, 및 흑연 1~8중량%로 이루어진 분말조성물에 상기 분말조성물의 전중량에 대한 중량%로 기공발생제를 0.1~1.0%를 첨가하여 균일하게 혼합하는 단계; 상기에서 얻어진 혼합물을 가압성형한 후 650~850℃온도범위에서 소결하는 단계; 및 상기 성형 소결체에 파라핀 왁스를 함침시키는 단계;를 포함하여 구성되는 팬타그래프용 집전마찰판 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

먼저, 본 발명의 팬타그래프용 집전마찰판의 조성성분을 설명한다.

구리는 마찰판의 주요성분으로서 본 발명에서는 구리의 첨가량을 80~94중량%로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면, 그 첨가량이 80중량% 미만이면 지나친 전도성 하락으로 집전능력이 저하되며, 94중량%를 초과하면 전기전도도는 양호하나 상대적으로 주석함량의 감소로 기계적 강도의 저하에 따른 마모성이 열화되는 문제가 있기 때문이다.

주석은 동의 내마모성 및 강도가 낮은 기계적 성질을 향상시키는데 결정적인 성분으로서 본 발명에선 그 첨가량을 3~12중량%로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면, 그 첨가량이 3중량%미만이면 그 첨가에 따른 효과를 얻을 수 없으며, 반면에 12중량%를 초과하면 저융점금속인 주석의 과다분포로 내아크성 및 내열성이 현저히 감소되고 도전성도 떨어지기 때문이다.

흑연은 내아크성 및 윤활성분으로 그 첨가량이 1중량%미만이면 그 첨가에 따른 효과가 거의 없으며 8중량%를 초과하면 성형 및 소결성이 떨어져 마찰판의 기계적인 강도를 현저히 낮게 하므로, 그 첨가량을 1~8중량%로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 마련된 분말조성물에 기공발생제를 균일하게 혼합시킨다. 본 발명에서는 기공발생제로서 스테아린산아연을 사용할 수 있는데, 이는 비중이 낮기 때문에 적은 양으로 많은 체적을 형성시키고 성형시 금형내벽과의 마찰을 줄이기 위한 윤활제로도 작용을 한다.

상기 스테아린산아연의 첨가량은 모체의 기공율이 4~15%정도의 범위를 갖도록 첨가하는 것으로써 너무 소량 첨가시에는 파라핀의 함량이 적어 그 효과가 적으며, 너무 많이 참가하면 기공이 너무 많아 모체의 조직이 약화되고 부분적으로 대형기공이 형성될 수 있다. 따라서, 이를 고려하여 본 발명에서는 기공발생제를 상기 분말조성물 전중량에 대한 중량%로 0.1~1.0%로 첨가함이 바람직하다.

본 발명에 적절한 기공발생제로서 스테아린산아연에만 제한되는 것은 아니며, 기공발생 및 성형시 윤활작용을 하는 다른 종류의 기공발생제를 사용할 수도 있다.

다음으로, 상기와 같이 분말조성물 및 기공발생제가 균일하게 혼합된 혼합물을 가압성형한 후 소결하여 다공성 소결체를 형성하며, 이때 성형은 통상의 가압조건으로 한다. 그리고 본 발명에서는 650~850℃온도범위에서 소결을 행함이 바람직하다. 왜냐하면, 그 온도가 650℃미만이면 소결이 미흡하여 마모량이 증대되고 인장강도가 저하되고, 850℃를 초과하면 과잉소결되어 용융물이 덩이져서 드래깅(dragging)현상이 발생하는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 성형된 소결체에 파라핀을 용융점 이상으로 가열하여 액상으로 만든 후 함침시킴으로써 내마모성이 우수한 집전기 마찰판이 제조함을 그 특징으로 한다.

즉, 본 발명에서는 상기 액상의 파라핀은 상기 소결체에 형성된 기공에 채워진 후 일반 대기중에서 고상으로 됨으로써 제조되는 마찰판에 우수한 윤활성 및 내마모성을 부여하는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 파라핀은 소결체에 형성된 모든 기공을 채울 수 있도록 충분히 함침시킴이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 파라핀은 일반 양초 제조용이나 각종 왁스 콤파운드용, 합성수지의 가소제, 이형제, 압출보조제등으로 사용되는 일반적인 파라핀 왁스로써 대력적으로, 밀도 0.8±0.1g/cm³, 용융점 50~70℃, 인화점 140℃이상, 점도(cst, at 100℃) 2~15의 특성을 갖는다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 성형 소결체에 파라핀을 함침시킴으로써 비중 6.5~7.5g/cm³, 고유저항 30μΩ·cm이하, 인장강도 1,150kgf/cm²이상, 경도(HB10/500) 35~65의 물리특성을 갖는 전동차 집전기용 마찰판의 제조가 가능한 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 분말조성을 마련하였다. 그리고 이들에 하기 표 1에 나타난 바와 같은 기공율을 갖도록 기공발생제를 균일하게 첨가혼합킨 연후 각각의 혼합물들을 약 2.0~3.5톤/cm³의 압력으로 성형한 다음 , 이 성형물을 800℃에서 2시간동안 소결하였다.

이후, 성형된 소결체중 일부에는 65℃이상으로 가열되어 액상화된 파라핀을 함침시켜 집전기 마찰판을 제조하였으며, 제조된 마찰판의 물리특성을 하기 표 2에 각각 나타내었다. 또한, 상기와 같이 제조된 마찰판에 대하여 접촉압력 14kg/cm², 전류 500A, 속도 500m/min의 마모시험조건으로 마모량도 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 성형 소결체에 액상 파라핀이 함침된 본 발명예(1~3)의 경우가, 함침제로써 도전성 기계유를 사용한 종래예에 비하여 마모가 30%이상 줄어듬을 알 수 있다.

	성분(중량%)	함침제	기공율(%)
	Cu			Sn	C
발명예	1	84	10	6	파라핀 왁스	4.2
	2	88	8	4	파라핀 왁스	6.5
	3	92	5	3	파라핀 왁스	8.6
종래예	1	84	10	6	도전성 기계유	4.7
	2	90	6	4	도전성 기계유	7.9

	물리적 특성	마모량( g/100hr)
	비중(g/cm3)		고유저항(μΩ·cm)	인장강도(kg/cm2)	경도(HB)
발명예	1	7.12	25	1620	51	4.74
	2	7.34	23	1510	46	5.22
	3	7.41	20	1440	43	6.39
종래예	1	7.08	23	1820	51	10.43
	2	7.26	22	1390	47	9.31

상술한 바와 같이, 본 발명은 전도성 기계유 대신에 파라핀과 같은 윤활제를 다공성 성형 소결체내에 함침시킴으로써 내마모성 향상시켜 집전마찰판의 수명을 증가시킬 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 구리 80~94중량%, 주석 3~12중량%, 및 흑연 1~8중량%로 이루어진 분말조성물에 상기 분말조성물의 전중량에 대한 중량%로 기공발생제를 0.1~1.0% 첨가하여 균일하게 혼합하는 단계;

   상기에서 얻어진 혼합물을 가압성형한후 650~850℃온도범위에서 소결하는 단계; 및

   상기 성형 소결체에 파라핀 왁스를 함침시키는 단계;를 포함하여 구성되는 팬타그래프용 집전마찰판 제조방법