KR20160104170A - A friction plate in pantograph for electric rail car and its manufacturing method - Google Patents

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KR20160104170A
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Abstract

The present invention relates to a collective friction plate in a pantograph of an electric rail car and a manufacturing method thereof. The collective friction plate according to the present invention includes an additive of 0.1-6 wt% formed with one or more selected from: 80-92 wt% of Cu, 3-8 wt% of Sn, 1-6 wt% of graphite and Fe; a ferro alloy formed with one or more selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; and Cr, wherein the particle size of the additive is less than or equal to 250 um, and the particle size less than or equal to 45 um in the additive accounts for 30-50 wt% of an entire additive. The manufacturing method according to the present invention comprises: a step of preparing raw material mixed powder which includes additive powder of 0.1-6 wt% formed with one or more selected from: 80-92 wt% of Cu, 3-8 wt% of Sn, 1-6 wt% of graphite and Fe; a ferro alloy formed with one or more selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; and Cr; a step of sintering the mixed power at the temperature of 650-900C after performing pressure-molding on the mixed power; and a step of impregnating machine oil in the sintered body manufactured from the above. The particle size of the additive is less than or equal to 250 um, and the particle size less than or equal to 45 um in the additive accounts for 30-50 wt% of an entire additive. Thereby, the collective friction plate according to the present invention can have excellent heat resistance, abrasion resistance, lubricity and rainfastness.

Description

전동차 팬터그래프 집전마찰판 및 그 제조방법{A friction plate in pantograph for electric rail car and its manufacturing method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction plate,

본 발명은 내열성, 내우성, 윤활성, 내마모성 및 내아크성을 가져 주습판의 수명을 향상시킬 수 있는 집전마찰판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a current collecting friction plate having heat resistance, durability, lubricity, abrasion resistance and arc resistance and capable of improving the service life of a wetting plate and a method of manufacturing the same.

통상 전동차의 집전기(pantograph)는 전차나 전기기관차의 옥상에 설치되어 전차선(trolly wire)과 접촉하면서 전기를 집전하는 설비로서, 전차선과 계속적으로 접하는 부분에는 집전마찰판이 마련되어 있다. 이러한 팬터그래프 집전마찰판은 전차선에 접촉하여 습동함과 동시에 집전하는 역할을 하는 것이므로, 양호한 도전성과 충분한 집전용량이 요구되고, 아울러 집전판 및 전차선의 마모가 적으며 내아크성 등 전기적 마모에 대하여 저항성이 있을 것이 요구되고 있다.
Generally, a pantograph of a train is installed on the roof of a train or an electric locomotive and collects electricity by contacting with a trolly wire. A collecting friction plate is provided at a portion continuously contacting the electric line. Since the pantograph collecting friction plate is in contact with the electric wire and collects it at the same time as the wetting, it is required to have good conductivity and a sufficient current collecting capacity. Also, the abrasion of the current collecting plate and the electric wire is small and resistance to electric abrasion There is a demand.

따라서 이를 위한 종래기술로써 대한민국특허 특2000-31027호에 기재된 발명을 들 수 있다. 상기 공개특허공보에는 82~88중량%의 구리, 8~12중량%의 주석, 및 0.5~3중량%의 흑연에 내마모성 경금속이 4~7중량% 포함되어 구성되는 집전기 마찰판용 조성물을 제시하고 있다. Therefore, the conventional technique disclosed in Korean Patent Publication No. 2000-31027 can be cited. The present invention discloses a composition for a current collecting friction plate, which comprises 4 to 7 wt% of abrasion resistant light metal in 82 to 88 wt% of copper, 8 to 12 wt% of tin, and 0.5 to 3 wt% of graphite have.

그런데 상기 공보에 기재된 발명은 팬터그래프 집전마찰판을 이루는 주재료 및 첨가제 함량비의 문제로 어느 한계이상의 내마모성을 기대하기 어려웠다. 특히, 외부환경, 즉, 우기 시에 수분에 대한 내마모성이 현저히 저하되어 장기간 사용할 수 없었다. 또한, 8~12중량%의 주석함량은 구리와의 합금화로, 경도와 같은 기계적 특성을 높여 상대 재질인 전차선 마모에 직접적인 영향을 주는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
However, the invention described in the above publication is difficult to expect the abrasion resistance over a certain limit due to the problem of the ratio of the main material and the additive constituting the pantograph collecting friction plate. Particularly, the abrasion resistance against moisture in the external environment, that is, in the rainy season, was markedly decreased, and thus it was not usable for a long time. In addition, the tin content of 8 to 12 wt.% Is alloyed with copper, thereby increasing mechanical properties such as hardness and thus directly affecting abrasion of the electric line, which is a relative material.

또 다른 종래기술로서 대한민국 특허출원 10-2005-0045792호에 개시된 발명을 들 수 있다. 상기 특허출원에는, 중량%로, Cu:80~92%, Sn:3~8%, 흑연:1~6%, 그리고 Fe; Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상으로 조성된 ferro alloy; Cr; 및 Cu3P중 선택된 1종이상으로 조성된 첨가제:0.1~6%를 포함하고, 상기 첨가제 중 Fe, ferro alloy 및 Cr은 그 입자크기가 45~500㎛임을 특징으로 하는 집전마찰판을 제공하고 있다. 그러나 상기 특허출원에 기재된 발명은 ferro alloy등과 같은 첨가제의 입자크기가 45~500㎛로 크기 때문에, Cu를 주성분으로 하는 소지의 항복강도 증가에 제한적으로 작용하여 더욱 미세한 입자의 분포에 의한 소성변형의 억제에 큰 영향을 미치지 못하였다. 그러나 본 특허출원은 입자분산강화 효과를 통해 전술한 공개특허공보인 대한민국특허 특2000-31027호의 집전 마찰판의 마모 문제점을 어느 정도 개선할 수 있었으나, 45∼500㎛ 범위의 조대한 입자의 사용으로 인해 전차선에 영향을 미치지 않을 정도의 부석효과에 대해선 고려하지 않았다. 집전 마찰판의 마찰 표면에서의 소성변형은 전위의 이동에 의해 발생되며, 상기 범위의 입자분포는 전위의 이동을 방해하지 못하여 쉽사리 소지의 마모가 발생하게 된다. 상대적으로 경도가 높은 ferro alloy 등의 첨가제는 전차선과의 마찰에 의한 마모가 소지에 비해 상대적으로 적기 때문에 돌출하게 된다. 이렇게 돌출된 큰 첨가제 입자들은 전차선과의 마찰에 의해 미분의 마찰분을 발생시키기 보다는 큰 칩으로 발생시키기 때문에 전차선에 악영향을 미치게 되는 것이다.
Another prior art is the invention disclosed in Korean Patent Application No. 10-2005-0045792. The above-mentioned patent application contains, by weight, 80 to 92% of Cu, 3 to 8% of Sn, 1 to 6% of graphite, and Fe; A ferro alloy composed of at least one selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; Cr; And Cu 3 P, wherein the Fe, ferro alloy and Cr in the additive have a particle size of 45 to 500 μm, and the additive comprises 0.1 to 6% . However, since the additive such as ferro alloy has a particle size of 45 to 500 占 퐉, the invention described in the above-mentioned patent application restricts the increase of the yield strength of the base material containing Cu as a main component and the plastic deformation due to the distribution of the finer particles And did not significantly affect the inhibition. However, this patent application has been able to improve to some extent the wear problems of the collecting friction plates of Korean Patent Publication No. 2000-31027, which has been disclosed in the above-cited patent publication through the effect of strengthening the dispersion of particles, but due to the use of coarse particles in the range of 45 to 500 mu m We did not consider the pumice effect to the extent that it does not affect the catenary line. The plastic deformation on the friction surface of the collecting friction plate is caused by the displacement of the dislocation, and the particle distribution in the above range does not hinder the displacement of the dislocation, resulting in easy abrasion of the substrate. The additives such as ferro alloys with relatively high hardness tend to protrude because the abrasion due to friction with the catenary line is relatively small compared to the substrate. These large protruding additive particles have a bad influence on the catenary because they generate large chips rather than generating friction particles by friction with the catenary.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 집전마찰판을 이루는 주재료, 첨가제 입자크기 및 종류 등을 최적화함으로써 우수한 내열성, 내마모성, 윤활성, 내우성을 가지는 집전마찰판 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a collecting friction plate having excellent heat resistance, wear resistance, lubricity, and durability by optimizing main material, additive particle size, And the like.

그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, According to an aspect of the present invention,

중량%로, Cu:80~92%, Sn:3~8%, 흑연:1~6%, 그리고 Fe; Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상으로 조성된 ferro alloy; 및 Cr 중 선택된 1종이상으로 조성된 첨가제:0.1~6%를 포함하고, 상기 첨가제는 그 입자크기가 250㎛이하이고, 그 중 입자크기가 45㎛ 이하인 것이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 비율이 중량비로 30~50%인 것을 특징으로 하는 집전마찰판에 관한 것이다.
80 to 92% of Cu, 3 to 8% of Sn, 1 to 6% of graphite, and Fe; A ferro alloy composed of at least one selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; And Cr: 0.1 to 6%, wherein the additive has a particle size of 250 탆 or less and a particle size of 45 탆 or less in the total additive by weight ratio To 30% to 50%.

상기 첨가제는 1~200㎛의 입자크기를 갖는 Cu3P 분말을 추가로 포함할 수 있다.
The additive may further comprise Cu 3 P powder having a particle size of 1 to 200 탆.

또한 본 발명은, Further, according to the present invention,

중량%로, Cu:80~92%, Sn:3~8%, 흑연:1~6%, 그리고 Fe; Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상으로 조성된 ferro alloy; 및 Cr 중 선택된 1종이상으로 조성된 첨가제분말:0.1~6%를 포함하는 원료혼합분말을 마련하는 공정;80 to 92% of Cu, 3 to 8% of Sn, 1 to 6% of graphite, and Fe; A ferro alloy composed of at least one selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; And Cr; 0.1 to 6% of an additive powder composed of at least one selected from the group consisting of Cr and Cr;

상기 혼합분말을 가압성형한후 650~900℃에서 소결하는 공정; 및 Pressing the mixed powder and sintering at 650 to 900 ° C; And

상기로부터 제조된 소결체에 기계유를 함침하는 공정;을 포함하고, 상기 첨가제는 입자크기가 250㎛이하이고, 그 중 입자크기가 45㎛ 이하인 것이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 비율이 중량비로 30~50%인 것을 특징으로 하는 집전마찰판 제조방법에 관한 것이다. And a step of impregnating the sintered body manufactured from the above with machine oil, wherein the additive has a particle size of 250 mu m or less and a particle size of 45 mu m or less in the total additive is 30 to 50% The present invention relates to a method of manufacturing a collective friction plate.

상기 원료분말은 1~200㎛의 입자크기를 갖는 Cu3P 분말을 포함할 수 있다.
The raw material powder may include Cu 3 P powder having a particle size of 1 to 200 μm.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 집전마찰판은 기존제품과 비교하여 수명이 월등히 개선된 전기 철도용 집전 마찰판의 제조가 가능하며, 기존의 집전마찰판을 효과적으로 대체할 수 있다.
As described above, the current collecting friction plate manufactured by the manufacturing method of the present invention can manufacture a current collecting friction plate for an electric railway, which has significantly improved life span as compared with existing products, and can effectively replace the existing collecting friction plates.

이하, 본 발명의 집전마찰판을 설명한다.Hereinafter, a collecting friction plate of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 집전마찰판은 Cu를 포함하며, 구체적으로 Cu의 함량을 80~92중량%로 제한함이 바람직하다. 구리의 함량이 80중량% 미만이 되면 접촉저항이 증가하여 집전 능력이 저하되고, 기계적 물성이 낮아져 마찰판의 마모가 증대되며, 92중량% (이하, 단지 "%"라 한다)를 초과하면 윤활성의 부족에 의한 전차선의 마모로 큰 문제를 야기할 수 있기 때문이다.
First, the current collecting friction plate of the present invention includes Cu, and it is preferable that the content of Cu is limited to 80 to 92% by weight. When the content of copper is less than 80% by weight, the contact resistance is increased and the current collecting ability is lowered, the mechanical properties are lowered and the wear of the friction plate is increased. When the content of copper exceeds 92% by weight This is because the abrasion of the catenary by the shortage can cause a big problem.

Sn은 Cu와 합금화를 이루는 소지성분으로서 본 발명에서는 Sn함량을 3~8%로 제한함이 바람직하다. 만일 그 함량이 3% 미만이면 구리의 소결능력이 저하되어 기계적 성질이 향상되지 않아, 마찰판의 수명은 짧아지게 된다. 또한 그 함량이 8%를 초과하면 비저항의 상승으로 인한 아크 소모 및 용손 등을 포함한 전기적 마모를 나쁘게 하고, 합금화로 크게 향상된 기계적 성질은 상대 재질인 전차선을 마모시킬 수 있다.
Sn is a constituent of alloying with Cu, and in the present invention, the Sn content is preferably limited to 3 to 8%. If the content is less than 3%, the sintering ability of copper is lowered, and the mechanical properties are not improved, and the life of the friction plate is shortened. Also, when the content exceeds 8%, the electrical wear including arc consumption and the damage due to the increase of resistivity is deteriorated, and the mechanical properties greatly improved by alloying can wear the electric cable which is a relative material.

흑연은 전차선과 마찰판 사이에 개재하여 금속 접촉을 적게 하여 마모를 감소시키는 역할을 하는 윤활성분으로 본 발명에서는 그 함량을 1~6%로 제한함이 바람직하다. 만일 그 함량이 6%를 초과하면 전차선의 마모는 적게 되나 마찰판은 기계적, 전기적으로도 마모가 증대되므로 적절하지 않으며, 1% 미만이면 전차선의 마모가 증대될 수 있으므로 바람직하지 않다.
Graphite is a lubricant which intervenes between a catenary and a friction plate to reduce metal contact and reduce wear, and the content of the graphite in the present invention is preferably limited to 1 to 6%. If the content exceeds 6%, the abrasion of the catenary line is reduced, but the friction plate is not suitable because mechanical and electrical abrasion is increased. If it is less than 1%, the abrasion of the catenary line may increase.

본 발명의 마찰판은 또한 첨가제로서 Fe, Ferro alloy 및 Cr중 1종이상을 포함할 수 있다. 그리고 상기 ferro alloy는 Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상을 사용할 수 있다. The friction plate of the present invention may also include at least one of Fe, Ferro alloy and Cr as additives. The ferro alloy may be at least one selected from the group consisting of Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr.

상기 Fe, Ferro alloy(Fe-Mo, Fe-Ti, Fe-Cr) 및 크롬은 내마모 성분으로 소지중에 경질입자를 균일하게 분산시키고, 주로 그에 따른 부석효과(습동에 의한 마찰력에 의하여 생기는 소성변형의 방지)에 의하여 내마모성을 가지게 하는 역할을 한다. The above-mentioned Fe, Ferro alloy (Fe-Mo, Fe-Ti, Fe-Cr) and chromium are widely used as a wear-resistant component to uniformly disperse hard particles in a pouch and to provide a pumice effect (plastic deformation To prevent abrasion.

본 발명에서는 상기 첨가제의 입자크기를 250㎛이하로 함이 바람직하다. 왜냐하면, 입자크기가 250㎛을 초과하면 입자분산강화 효과, 즉 부석효과가 감소하여 전차선과의 마찰에 의한 집전마찰판 소지의 마모율이 증대됨과 동시에, 상대적으로 큰 입자의 돌출에 의해 보다 경도가 낮은 전차선에 악영향을 미칠 수도 있기 때문이다. 실제로 전동차 실차 운행시 이러한 현상이 발생되어 집전 마찰판과 가선이 교체된 경우가 있었다. 반면, 입자크기가 250㎛ 이하이면 집전 마찰판이 동일한 조성비를 갖는 경우에 보다 미세한 입자들에 의해 입자 비표면적이 증가될 것이고, 이러한 경질 입자들은 전차선과의 마찰에 의한 마모 시 전위의 이동에 의한 소성변형을 보다 더 효과적으로 억제할 수 있기 때문에 경질 입자의 돌출 속도를 더욱 느리게 하는 역할을 할 것이다. 또한 250㎛ 이하의 미세한 경질 입자들은 전차선과의 마찰 시 상호마찰에 의한 악영향을 미치는 전차선 과다 마모를 발생시키지 않을 것이기 때문이다. In the present invention, the particle size of the additive is preferably 250 탆 or less. If the particle size exceeds 250 탆, the particle dispersion strengthening effect, that is, the pumice effect is reduced, and the abrasion rate of the collecting plate of the collecting friction plate due to the friction with the catenary line is increased. At the same time, It may have an adverse effect on the environment. In fact, this phenomenon occurred when the electric vehicle was operated, and the collecting friction plate and the wire were sometimes replaced. On the other hand, when the particle size is 250 μm or less, the particle specific surface area will be increased by the finer particles when the current collecting friction plates have the same composition ratio. Such hard particles are, in the case of abrasion due to friction with the catenary, It is possible to suppress the deformation more effectively and thereby serve to slow the projecting speed of the hard particles further. In addition, fine particles of 250 μm or less will not cause overturning of the catenary wires, which would adversely affect friction due to friction with the catenary.

나아가, 본 발명에서는 상기 첨가제 중 입자크기가 45㎛ 이하인 것이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 비율이 중량비로 30~50%인 것이 바람직한데, 이 범위 내에서 집전마찰판은 최적의 물리, 기계적 특성과 전차선과의 마찰에 의한 마모 특성을 얻을 수 있기 때문이다. 만일 상기 중량비가 30% 미만이면 연성의 Cu 소지 내 미세 경질입자의 균일 분산을 통해 얻고자 하는 분산강화효과 즉, 강도 및 경도 등의 기계적 특성이 감소하는 반면, 미세하면서 소지에 비해 전기전도도가 낮은 입자의 작은 분율에 의해 밀도 및 도전율 등의 물리적 특성이 증가된다. 그리고 상기 중량비가 50%를 초과하면 앞서 기술된 30% 미만의 중량비에서 와는 달리 물리적 특성이 감소하면서 부석효과를 나타낼 수 있는 입자 크기의 임계치에 미치지 못하는 입자의 분율이 증가하여 마모특성에 악영향을 미칠 수도 있다.
In addition, in the present invention, it is preferable that the additive has a particle size of 45 μm or less and a ratio of the additive to the total additive by 30 to 50% by weight. In this range, the current collecting friction plate has optimum physical and mechanical properties, It is possible to obtain wear characteristics by friction. If the weight ratio is less than 30%, the dispersion strengthening effect to be obtained through the uniform dispersion of the fine hard particles in the soft Cu substrate is reduced, that is, the mechanical properties such as strength and hardness are reduced. On the other hand, Physical properties such as density and conductivity are increased by a small fraction of the particles. If the weight ratio is more than 50%, the physical property is decreased and the fraction of the particles that do not reach the threshold value of the particle size which can exhibit the pumice effect is increased unlike the above-mentioned weight ratio of less than 30% It is possible.

또한 본 발명에서는 상기와 같이 조성된 첨가제의 함량을 0.1~6%로 제한함이 바람직하다. 만일 첨가제의 함량이 0.1%미만이면 편석으로 인해 마찰판의 불균일 마모가 일어날 수 있으며, 6%를 초과하면 전기적 마모특성이 나빠질 수 있기 때문이다. In the present invention, the content of the additive is preferably limited to 0.1 to 6%. If the content of the additive is less than 0.1%, nonuniform wear of the friction plate may occur due to segregation, and if it exceeds 6%, the electrical wear characteristics may deteriorate.

상기와 같은 첨가제의 조성 최적화에 의해 상대 재질인 전차선의 영향을 최소화하고, 집전마찰판의 내마모성과 내식성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 우기 시에 장기간 사용할 수 있는 내구성을 보장할 수 있다.
By optimizing the composition of the additive as described above, it is possible to minimize the influence of the catenary, which is a relative material, and to improve the wear resistance and corrosion resistance of the collecting friction plate, and in particular, to ensure durability for a long period of use in the rainy season.

한편 본 발명에서는 상기 첨가제 성분함량 범위내에서 Cu3P를 추가로 첨가함이 바람직하다. Cu-P(Cu3P)는 Sn과 같이 기계적 성질을 향상시키기 위하여 첨가하는 분말로서, P단체로 첨가할 시 편석이 우려되므로 Cu3P합금분말 형태로 첨가할 필요가 있다. 다만 이때 추가로 첨가되는 Cu3P 분말의 입자크기는 1~200㎛ 이하로 제한함이 바람직하다. 만일 크기가 1㎛ 미만이면 재응집에 의한 편석으로 균일한 혼합을 이루기 어렵고, 만일 그 크기가 200㎛ 초과하면 소결 시 Cu와의 균일한 합금화가 어려워 집전마찰판의 국부적인 마모를 야기할 수 있다.
In the present invention, it is preferable to further add Cu 3 P within the range of the additive component content. Cu-P (Cu 3 P) is a powder added to improve mechanical properties like Sn, and it is necessary to add it in the form of Cu 3 P alloy powder because it is likely to segregate when P is added. However, the particle size of the Cu 3 P powder added at this time is preferably limited to 1 to 200 μm or less. If the size is less than 1 mu m, it is difficult to achieve uniform mixing due to segregation due to re-agglomeration. If the size is more than 200 mu m, it is difficult to uniformly alloy with Cu during sintering, which may cause local wear of the current collecting friction plate.

다음으로 본 발명의 집전마찰판 제조공정을 설명한다. Next, the manufacturing process of the collective friction plate of the present invention will be described.

먼저, 본 발명에서는 상기와 같이 마련된 혼합분말을 마련한후, 이를 가압성형하고 소결한다. 상기 혼합분말을 통상의 조건으로 가압성형하는데, 보다 바람직하게는 1.5~4ton/cm2의 압력으로 성형하는 것이다. First, in the present invention, the mixed powder prepared as described above is prepared, followed by press molding and sintering. The mixed powder is subjected to pressure molding under ordinary conditions, and more preferably, is molded at a pressure of 1.5 to 4 ton / cm 2 .

이와 같이 혼합분말을 가압성형한후 소결처리하는데, 본 발명에서는 이때 소결온도범위를 650~900℃로 제한함이 바람직하다. 즉, 성형이후 소결이 일어나기 시작하는 650℃부터, 과소결로 인한 copper drag현상을 최소화 시킬 수 있는 900℃까지의 온도범위에서 소결함이 유익하다.
In the present invention, the sintering temperature range is preferably limited to 650 to 900 ° C. That is, the sintering is beneficial from a temperature of 650 ° C, at which sintering begins to take place after the forming, to a temperature of 900 ° C, which minimizes the copper drag due to under-sintering.

이어, 본 발명에서는 이렇게 얻어진 소결체의 기공에 진공함침기를 이용하여 기계유를 함침시킴으로써 윤활성을 보상하여 내마모성이 월등한 집전 마찰판을 얻을 수 있다. In the present invention, by impregnating the pores of the sintered body thus obtained with a machine oil using a vacuum impregnator, lubrication can be compensated to obtain a collecting friction plate superior in wear resistance.

상기와 같이 주재료, 첨가제 크기 및 종류 등을 최적화함으로써 윤활성, 내마모성 및 내식성을 향상시켜 건기 시 뿐만 아니라 우기 시에도 장기간 사용할 수 있는 내구성을 보장하게 된다.
As described above, by optimizing the main material, the additive size and kind, etc., lubricity, abrasion resistance and corrosion resistance are improved, and durability that can be used for a long period of time in a dry season as well as in a wet season is guaranteed.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

(실시예1)(Example 1)

No.No. 성분(wt%)Component (wt%) S*S * 비고Remarks CuCu SnSn 흑연black smoke CrCr FeFe Fe-TiFe-Ti Fe-CrFe-Cr Fe-MoFe-Mo Cu3PCu3P
1

One

88

88

5

5

3

3

4

4
2525 비교예1Comparative Example 1
3535 발명예1Inventory 1 6060 비교예2Comparative Example 2
2

2

85.5

85.5

7

7

3.5

3.5

4

4
1515 비교예3Comparative Example 3
3030 발명예2Inventory 2 5555 비교예4Comparative Example 4
3

3

88

88

7

7

2

2

3

3
2727 비교예5Comparative Example 5
4040 발명예3Inventory 3 5555 비교예6Comparative Example 6 44 8787 66 33 44 4545 발명예4Honorable 4 55 8383 88 3.53.5 5.55.5 4040 발명예5Inventory 5 66 85.985.9 66 2.52.5 4.54.5 1.11.1 3838 발명예6Inventory 6 77 8585 66 33 44 22 4242 발명예7Honorable 7

*표 1에서 S*는 첨가제인 Fe, Ferro alloy 및 Cr 분말 중 입자크기가 45㎛ 이하인 분말이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 중량비(%)
* In Table 1, S * represents the weight ratio (%) of the powder of the additive Fe, ferro alloy and Cr powder having a particle size of 45 μm or less to the total additive

상기 표 1과 같은 성분비를 갖는 혼합분말을 마련한 후, 이를 2.5ton/cm2의 압력으로 성형하였다. 그리고 이때, 첨가제를 이루는 Fe, ferro alloy 및 크롬 분말 입자크기는 250㎛ 이하로 제어하였으며, 아울러, 상기 첨가제 중 입자크기가 45㎛ 이하인 분말이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 중량비(%)를 상기 표 1과 같이 제어하였다. 이어, 상기 성형체들을 750℃의 온도에서 암모니아 가스 분위기 하에서 1 시간 동안 소결처리하였으며, 후속하여 그 모체의 기공에 오일을 함침시켜 집전마찰판을 제조하였다.
A mixed powder having the same composition ratios as shown in Table 1 was prepared and molded at a pressure of 2.5 ton / cm 2 . The weight ratio (%) of powders having a particle size of 45 탆 or less to the total additives in the additive was controlled to be 250 탆 or less, and the weight ratio of Fe, ferro alloy and chromium powder constituting the additive was controlled to 250 탆 or less. Respectively. Then, the compacts were sintered at a temperature of 750 ° C. for 1 hour under an ammonia gas atmosphere. Subsequently, the pores of the matrix were impregnated with oil to prepare a current collecting friction plate.

이렇게 제조된 집전마찰판에 대하여 브리넬 경도기, 저항측정기, 인장강도기, 샤르피 충격시험기 등을 이용하여 물리, 기계적 성질을 측정한 값을 하기 표 2에 나타내었으며, 마모 TEST기를 이용하여 집전마찰판 및 전차선(trolly wire)의 마모량 변화를 표 3에 나타내었다. 한편, 표 3의 내마모특성은 주행속도 80km/hr, 인가전류 500A, 압상력 6kgf 조건하에서 공히 12 시간 동안 주행시험 후 측정된 결과치 들이다. 또한 실차 조건에서는 강수량이 많은 우기 시에 집전마찰판의 급속 마모 및 이상마모가 발생하곤 하기 때문에 물을 분사하는 조건을 추가하였다.The physical and mechanical properties of the thus-produced collecting friction plates were measured using a Brinell hardness tester, a resistance tester, a tensile strength tester, a Charpy impact tester, etc. The results are shown in Table 2 below. Table 3 shows changes in wear of the trolley wire. On the other hand, the abrasion resistance characteristics of Table 3 are measured values after running test for 12 hours at a running speed of 80 km / hr, an applied current of 500 A and a pressing force of 6 kgf. In addition, because of the rapid wear and abnormal wear of the collecting friction plate during the rainy season when there is heavy precipitation in the actual vehicle condition, the condition of spraying water is added.

구분division 밀도
(g/㎤)
density
(g / cm3)
경도
HB(10/500)
Hardness
HB (10/500)
전기비저항
(μΩㆍ㎝)
Electrical resistivity
(μΩ · cm)
인장강도
(kgf/㎠)
The tensile strength
(kgf / cm2)
충격강도
(J/㎠)
Impact strength
(J / cm2)
비교예1Comparative Example 1 7.017.01 3636 2020 13001300 131131 발명예1Inventory 1 7.197.19 4141 1717 14701470 143143 비교예2Comparative Example 2 6.946.94 3636 2222 12901290 130130 비교예3Comparative Example 3 7.037.03 3434 2323 12501250 128128 발명예2Inventory 2 7.117.11 4040 1818 14901490 145145 비교예4Comparative Example 4 7.007.00 3434 2424 12801280 129129 비교예5Comparative Example 5 7.017.01 4040 2020 13201320 137137 발명예3Inventory 3 7.217.21 4343 1717 15201520 139139 비교예6Comparative Example 6 7.057.05 3939 2121 13001300 132132 발명예4Honorable 4 7.237.23 4343 1818 15601560 147147 발명예5Inventory 5 7.277.27 4242 1919 15901590 159159 발명예6Inventory 6 7.357.35 4646 1818 15801580 153153 발명예7Honorable 7 7.427.42 4848 1919 16101610 155155

구분division 마찰판 (g)Friction plate (g) 전차선(mm)Tram line (mm) 구분division 마찰판 (g)Friction plate (g) 전차선 (mm)Tram line (mm) 비교예1Comparative Example 1 7.57.5 0.0490.049 발명예1Inventory 1 6.56.5 0.0380.038 비교예2Comparative Example 2 7.97.9 0.0390.039 비교예3Comparative Example 3 7.17.1 0.0470.047 발명예2Inventory 2 6.36.3 0.0360.036 비교예4Comparative Example 4 7.07.0 0.0400.040 비교예5Comparative Example 5 6.06.0 0.0380.038 발명예3Inventory 3 2.42.4 0.0220.022 비교예6Comparative Example 6 6.76.7 0.0400.040 발명예4Honorable 4 3.33.3 0.0350.035 발명예5Inventory 5 3.13.1 0.0380.038 발명예6Inventory 6 2.82.8 0.0290.029 발명예7Honorable 7 2.12.1 0.0210.021

본 발명의 특징은 첨가 입자의 크기 분포이다. 상기 표 2-3에 나타난 바와 같이, 본 발명예(1-7)의 제품들은 각각의 첨가제 입자의 입도분포에서 45㎛ 이하의 입자가 전체의 30-50% 범위를 만족하는 것으로서 보다 나은 기계적 특성과 내구성 측면에서도 향상됨을 보이고 있다. A feature of the present invention is the size distribution of the additive particles. As shown in Table 2-3, the products of the present invention (1-7) are characterized in that the particle size of 45 mu m or less in the particle size distribution of each additive particle satisfies the entire 30-50% range, And durability.

또한 Cu3P를 이용한 발명예(6-7)가 그렇지 않은 발명예(1-5)의 경우 대비, 보다 우수한 내구성을 가져옴을 알 수 있다.
It can also be seen that Inventive Example (6-7) using Cu 3 P has better durability than Inventive Example (1-5) which is not.

이에 반하여, 비교예 1-6은 입자크기 45㎛이하의 첨가제의 중량비가 30% 미만이거나 50%를 초과하는 경우인데, 그 물리, 기계적 특성치는 30%-50% 범위 내에서 존재할 경우에 비해 낮은 값을 보임을 알 수 있다. 마찰판의 내구 특성 또한 첨가제 입자의 입도분포에 영향을 받음을 알 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 중량비가 30% 미만이면 연성의 Cu 소지 내 미세 경질입자의 균일 분산을 통해 얻고자 하는 분산강화효과가 얻어지기에는 불충분하고, 50%를 초과하면 앞서 기술된 30% 미만의 중량비에서와는 달리 물리적 특성이 감소하면서 부석효과를 나타낼 수 있는 입자 크기의 임계치에 미치지 못하는 입자의 분율이 증가하여 기계적 톡성의 저하를 가져오고, 그에 따른 마찰판의 내구 특성의 저하를 초래하였다.
On the contrary, in Comparative Example 1-6, the weight ratio of the additive having a particle size of 45 μm or less is less than 30% or more than 50%, and its physical and mechanical properties are lower than those in the range of 30% -50% Value. ≪ / RTI > It can be seen that the durability of the friction plate is also influenced by the particle size distribution of the additive particles. In detail, when the weight ratio is less than 30%, it is insufficient to obtain a dispersion strengthening effect to be obtained through uniform dispersion of fine hard particles in a soft Cu substrate. When the weight ratio is more than 50%, less than 30% Unlike the weight ratio, the physical properties are decreased and the fraction of the particles which do not reach the critical value of the particle size which can exhibit the pumice effect is increased, resulting in deterioration of the mechanical toque, resulting in deterioration of the durability of the friction plate.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

Claims (4)

중량%로, Cu:80~92%, Sn:3~8%, 흑연:1~6%, 그리고 Fe; Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상으로 조성된 ferro alloy; 및 Cr 중 선택된 1종이상으로 조성된 첨가제:0.1~6%를 포함하고, 상기 첨가제는 그 입자크기가 250㎛이하이고, 그 중 입자크기가 45㎛ 이하인 것이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 비율이 중량비로 30~50%인 것을 특징으로 하는 집전마찰판.
80 to 92% of Cu, 3 to 8% of Sn, 1 to 6% of graphite, and Fe; A ferro alloy composed of at least one selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; And Cr: 0.1 to 6%, wherein the additive has a particle size of 250 탆 or less and a particle size of 45 탆 or less in the total additive by weight ratio 30 to 50%.
제 1항에 있어서, 상기 첨가제에 1~200㎛의 입자크기를 갖는 Cu3P 분말을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 집전마찰판.
The collecting friction plate according to claim 1, further comprising Cu 3 P powder having a particle size of 1 to 200 탆 in the additive.
중량%로, Cu:80~92%, Sn:3~8%, 흑연:1~6%, 그리고 Fe; Fe-Mo, Fe-Ti 및 Fe-Cr중 선택된 1종이상으로 조성된 ferro alloy; 및 Cr 중 선택된 1종이상으로 조성된 첨가제분말:0.1~6%를 포함하는 원료혼합분말을 마련하는 공정;
상기 혼합분말을 가압성형한후 650~900℃에서 소결하는 공정; 및
상기로부터 제조된 소결체에 기계유를 함침하는 공정;을 포함하고, 상기 첨가제는 입자크기가 250㎛이하이고, 그 중 입자크기가 45㎛ 이하인 것이 전체 첨가제에 대하여 차지하는 비율이 중량비로 30~50%인 것을 특징으로 하는 집전마찰판 제조방법.
80 to 92% of Cu, 3 to 8% of Sn, 1 to 6% of graphite, and Fe; A ferro alloy composed of at least one selected from Fe-Mo, Fe-Ti and Fe-Cr; And Cr; 0.1 to 6% of an additive powder composed of at least one selected from the group consisting of Cr and Cr;
Pressing the mixed powder and sintering at 650 to 900 ° C; And
And a step of impregnating the sintered body manufactured from the above with machine oil, wherein the additive has a particle size of 250 mu m or less and a particle size of 45 mu m or less in the total additive is 30 to 50% Wherein the first and second friction plates are made of a metal.
제 3항에 있어서, 상기 원료분말은 1~200㎛의 입자크기를 갖는 Cu3P 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 집전마찰판 제조방법.
4. The method of claim 3, wherein the raw material powder comprises Cu 3 P powder having a particle size of 1 to 200 μm.
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