TWI255296B - Wear resistant trolley wire and method of producing the same - Google Patents

Description

1255296 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係有關於耐摩耗性優良之觸輪線 。特別是有關於能夠以低價提供耐摩耗性與 觸輪線製造方法。 (二） 先前技術 在以往，作爲構成與電車之導電弓架接 電力給電車之觸輪線之材料中，乃是利用純 在〇。3質量百分比以下之銅合金。 但是，近年來，電車係高速化，觸輪線 增強變得需要。對應於如此要求之技術方面 專利特開平6 - 8 7 5 9號公報所記載之物件。 在此項技術中，首先，氧含量在0.1質 ’含有0.2〜0.5質量百分比之錫，其餘部分爲 避免之混合物所構成之鑄造材料透過連續鑄 接著，將所獲得之鑄造材料在6 0 0 °C以上之溫 以上之加工度連續地施行熱作加工，獲得直毛 上之線材。然後，將該線材在1 5 0 r以下之溫 以上之加工度連續地施行冷作加工，獲得電 金導體。所獲得之銅合金導體可維持與以往 ，實現高強度。 但是，較利用前述之習知技術所獲得之 合金導體更具有優良耐摩耗性之觸輪線的開 及其製造方法 導電率優良之 觸、用以供應 銅或是含有錫 其架線張力的 ，例如有曰本 量百分比以下 銅Cu與不可 造加以獲得。 度中，以80% i在 2 4 m m 以 度中，以70% 車電線用銅合 同樣之導電率 電車電線用銅 發係受到喔目 一 5- 1255296 隨著電車的高速化，導電弓架與觸輪線之滑動速度亦 增大，導電弓架與觸輪線之間容易產生電弧。由於此電弧 ，會產生觸輪線之摩耗速度增快之問題。在前述習知技術 中，在強度與導電率之點上雖然滿足作爲觸輪線之要求特 性，但針對耐摩耗性仍有改善之餘地。特別是從觸輪線其 維修之簡單化以及降低更換頻率之點來看，勢必須要耐摩 耗性優良之觸輪線。 (三）發明內容 因此，本發明之目的係提供具有充分之強度與導電率βι 的同時，亦提供耐摩耗性優良之觸輪線及其製造方法。 本發明不僅是利用錫（Sn) ’亦可利用以所定之量添加 其他元素而達到上述目的。 本發明之耐摩耗性觸輪線，其特徵爲由含有0.2〜0.5 質量百分比之錫（Sn)，含有由銀（Ag)、銦（In)、緦（Sr)、鈣（Ca) 、鎂（Mg)中至少選擇一種其總量0·00〇5〜0.3質量百分比， 其餘部分爲銅（Ci〇與不可避免之混合物所加以構成，其伸 張強度在430N/mm2以上。 ® 不僅是錫（S η)，利用由銀（A g)、銦（I η)、總（S r)、釣（C a) 、鎂（Mg)中至少選擇一種以前述規定量添加之方式，能夠 除了高張力、高導電率之外，亦可獲得高耐摩耗性。 另一方面，本發明之耐摩耗性觸輪線之製造方法，其 特徵乃是具備有將由含有0.2〜0.5質量百分比之錫（Sn)，含 有由銀（Ag)、銦（In)、緦（S〇、鈣（Ca)、鎂（Mg)中至少選擇 一種其總量0.0 0 0 5〜0.3質量百分比，其餘部分爲銅（Ci〇與 1255296 不可避免之混合物所構成之鑄造材料透過連續鑄造 得之程序、對所獲得之鑄造材料在6 0 0 °C以上之溫度 5 0 %以上之加工度連續地施行熱作加工，獲得直徑在 以上之線材之程序、以及將該線材在1 5 (TC以下之溫 以5 0 %以上之加工度連續地施行冷作加工之程序。 由以上所述之本發明之觸輪線之製造方法來看 獲得具有充分之強度與導電率的同時，亦可獲得導 良之觸輪線。因此，能夠一邊對應電車之高速化， 行觸輪線之簡單化以及降低其更換頻率，本發明之 夠在更進一層高速化之鐵路領域上受到期待。 (四）實施方法 以下，將針對本發明加以詳細說明。 〈錫（Sn) : 0.2〜0·5質量百分比〉 錫（Sn)之含有量在〇.2質量百分比以上，乃是 得局強度以作爲觸輪線之原料，錫（S n)之含有量在〇 百分比以下，乃是爲了更加抑制導電率之降低。 〈銀（Ag)、銦（in)、緦（Sr)、鈣（Ca)、鎂（Mg)中 種.其總重0 · 0 0 0 5〜0 · 3質量百分比〉 在銅中，透過添加銀（Ag)、銦（in)、緦（Sr)、鈣 鎂（M g)中至少一種能夠使銅合金之強度提高，即使 弓架與觸輪線間之電弧而導致熱的發生時，銅合金 軟化，可提高耐熱性。 若是前述銀（Ag)等之添加元素之總含有量未滿 貝里百分比的話，會缺乏強度與耐熱性之提昇效果 加以獲 中，以 18mm 度中， ，能夠 電性優 一邊進 利用能 爲了獲 .5質量 至少一 (Ca) ' 因導電 亦不會 0.0005 。又， 1255296 雖然銀（A g)以金屬形態存在之場合時，具 導電率’但是銀（Ag)固體溶融於銅合金時 會降低。此外，銦（In)、緦（Sr)、鈣（C a)、 均較銅之導電率爲低。因此，前述添加元 上限在〇.3質量百分比以下，乃是爲了防 率降低。 〈伸張強度：43 0N/mm2以上〉 具有在 43 ON/mm2以上之伸張強度， 分對應隨著電車之高速化所產生之觸輪線 加。特別是’具有在436N/mm2以上之伸張 在44〇N/mm2以上之伸張強度爲更佳。 〈鑄造材料透過連續鑄造加以獲得之羊 獲得鑄造材料之程序中，以使用輪帶 可動鑄模之鑄造方式爲佳。利用前述方式 夠抑制製造成本。 〈對鑄造材料進行熱作加工獲得線材；; 透過對鑄造材料在6 0 0 °C以上之溫度中 加工度施行熱作加工，使鑄造組織細微化 強度。在熱作加工方面以熱作滾軋爲佳。 造連續進行熱軋製在製造性之點上爲佳。 將加工溫度設定在6 0 0 °C以上，可使熱 。又’亦能夠提高在後段程序之冷作加工 造材料會在熱軋製時產生氧化，在後段程 精等加以還原。此時，鑄造材料會因冷卻 有較銅爲更高之 銅合金之導電率 鎂（M g)任何一種 素之總含有量之 止觸輪線之導電 乃是爲了能夠充 之架線張力的增 強度爲佳，具有 g序〉 式或是雙帶式之 進行連續鑄造能 匕程序〉 ，以50%以上之 ，能夠提高線材 特別是與前述鑄 ^作加工容易進行 時之加工性。鑄 序中以浸漬於酒 而使得反應難以 -8- 1255296 進行，還原會變慢，所以由此點來看將加工溫度設定在 6 〇 〇 °C以上係相當重要。 將熱作加工之加工度設定在5 0 %以上，能夠使線材之 結晶組織細微化、提高強度。此加工度係指「（加工前之剖 面積•加工後之剖面積）/加工前之剖面積」。透過加入前述 添加元素，即使熱作加工度極端地變高，在後段程序之冷 作加工下亦可獲得充分強度之觸輪線。又，熱作加工之加 工度以70%爲佳，以80%爲更佳。 又，在熱作加工所獲得之線材之直徑設定在1 8 mm以 上。透過設定其線徑，在下一'個程序中可接受商加工度之 冷作加工。其結果，能夠使透過冷作加工所產生之線材強 度提昇之效果更爲顯著。在熱加工所獲得之線材之直徑在 2 4 m m以上爲佳。 〈對線材施行冷作加工之程序〉 在獲得直徑爲18mm以上之線材之後，在15〇°C以下之 溫度中以5 0 %以上之加工度施行冷作加工。透過冷作加工 ，能夠提高線材之強度。在此之加工度亦是指「（加工前之 剖面積-加工後之剖面積）/加工前之剖面積」。透過此項冷 作加工，能夠獲得高強度之觸輪線。 冷作加工乃是以拉線加工爲佳。加工溫度以在1 5 0 °C以 下爲佳，亦可在常溫下不加熱而進行加工。加工度設定在 5 0 %以上。利用加工度在5 0 %以上之冷作加工，能夠獲得具 有充分強度提高效果之線材。又，冷作加工之加工度以7 0 % 爲佳，以7 5 %爲更佳。 ~ 9 ~ 1255296 〈氧含量〉 在前述本發明之觸輪線中，以使其含有_ 0.0 1〜0.05質量百分比爲更佳。同樣地，在本發明之 之製造方法中，亦以鑄造材料含有氧元素0 · 0 1〜0.0 5 分比爲佳。透過在鑄造材料更含有氧元素0.2〜0.5質 比之方式，能夠抑制氧化銅之產生，亦能夠抑制在 以氧化銅爲起點之斷線。相反地，若是氧含量未滿（ 量百分比的話，在熱作加工時容易產生龜裂，在鑄 段程序中不易獲得筒品質之觸輪線。 此外，更針對本發明之實施形態加以說明。 以熔解-鑄造-熱作滾軋-> 拉線—製品之程序製 線。在此項程序中’由熔解到熱作滾軋爲止係透過 造軋製設備進行。首先，連續鑄造如第1表所示之 分之溶解銅合金。接著，以第2表所示之加工度進 滾乳而獲得線材。之後，針對所獲得之線材，同樣地 表所示之加工度進行冷作拉線加工，獲得剖面積爲： 又或者是1 1 〇 m2之觸輪線。 針對前述之觸輪線測量伸張強度與導電率。其 一倂揭示於第2表。伸張強度之臨界値爲43 6N/mm2 導電率之臨界値爲70%以上。 鼠元素 觸輪線 質量百 量百分 加工時 ).0 1 質 造之後 作觸輪 連續鑄 化學成 行熱作 以第2 I 7 0 m m2 結果亦 以上， 1255296 第1表

No. 組成(質量百分比） Sn Ag In Sr Ca Mg 氧 實 A1 0.35 0.0200 _ 0.0150 施 A2 0.38 0.0100 - 0.0200 例 A3 0.32 0.0010 - 0.0150 A4 0.30 0.0500 0.0250 A5 0.33 0.0800 - 0.0150 A6 0.40 0.0060 0.0030 0.0007 - - .00230 A7 0.40 - 0.0090 - 0.0008 0.0010 0.0200 A8 0.22 0.0050 0.0025 0.0250 A9 0.48 0.0100 0.0200 比 B1 0.10 0.0100 0.0200 較 B2 0.55 0.0020 0.0010 0.0210 例 B3 0.49 0.0100 - 0.0003 B4 0.30 0.0100 0.0002 B5 0.35 0.0080 麵 0.0300 B6 • - - 0.0250 習 Cl 0.29 - 0.0320 知 C2 0.27 - - 0.0350 例 C3 0.31 - - 0.0330 C4 - - - 0.0350 1255296 第2表

No. 軋製溫 熱加工 熱加工後之 冷加工度 冷加工後之 伸張強度 導電率 度fc) 度(％) 尺寸(mm) (%) 尺寸(mm) (N/mm2) (%IACS) 實 A1 620 66 30 76 170 440 79 施 A2 700 89 32 79 170 473 76 例 A3 620 50 32 79 170 440 77 A4 700 90 30 76 170 460 81 A5 620 78 24 59 170 450 79 A6 700 90 21 70 110 455 75 A7 620 87 18 59 110 445 79 A8 700 90 21 70 110 440 78 A9 700 89 32 79 170 470 72 比 B1 700 90 21 70 110 400 85 較 B2 700 90 19 37 170 410 65 例 B3 - 0 20 45 170 380 73 B4 — 0 30 85 110 400 74 B5 600 82 19 37 170 395 78 B6 700 89 32 79 170 370 99 習 Cl 650 92 21 46 170 397 81 知 C2 650 94 18 53 170 398 83 例 C3 650 89 30 76 170 465 82 C4 650 92 21 46 170 365 100 1255296 由第2表可得知，任何一個實施例均具有高 與導電率。對此，比較例中即使含有錫（S η)以外之 之物件其強度亦不足。 此外’針對前述之觸輪線之一部份，測量摩 耐摩耗性之評估。此評估係如以下所述般進行。 觸輪線與銅線燒結滑板之滑動速度設定爲50km/h 之接觸荷重設定爲7kgf(68.6N)，在施予直流電壓 、通電電流爲2 0 0A之狀態下令觸輪線與滑板進行 動。之後，求出觸輪線之摩耗面積，將該摩耗面 線弓架之滑動次數之數値作爲摩耗率進行評價。 小表示耐摩耗性愈佳。其結果由第3表加以表示。 第3表

No. 摩耗率 _實施例 A1 0.20 _實施例 A2 0.20 _實施例 A8 0.21 _比較例 B1 0.25 習知例 Cl 0.26 習知例 C3 0.23 習知例 C4 0.28 ※摩耗率：（mm2/X 1 04次通過導電弓架） 由第3表可得知，除了錫Sn之外加入了其他 之N 〇 . A 1、A 2、A 8，當然比未加入任何添加元素 -1 3- 伸張強度 銀（A g)等 耗率進行 首先，將 ，與滑板 :爲 200V 1〇4次滑 積除以電 摩耗率愈 添加元素 之 No.C4 1255296 、僅添加錫之No .Cl、No. C 3(相當於日本專利特開平卜8 7 5 9 號公報所記載之發明）之耐磨率小，其耐摩耗性優良係受到 確認。No.Al、A2、A8從伸張強度與導電率之點來看亦比 臨界値爲高。又，除了錫（Sn)之外雖然添加有銀（Ag)，錫（Sn) 含有量較少之No.B1在摩耗率之點上較No.ai、A2、A8略 遜一籌’亦無法獲得充分之伸張強度。

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 1 . 一種耐摩耗性觸輪線，其特徵爲：含有〇 . 2〜〇 . 5質量百分 比之錫（Sn)，含有由銀（Ag)、銦（In)、緦（sr)、鈣（Ca)、 鎂（M g)中至少選擇一種其總和量〇 · 〇 〇 〇 5〜〇 . 3質量百分比 ’其餘部分爲銅（C u)與不可避免之混合物所加以構成； 其伸張強度在43 0N/mm2以上。 2。依申請專利範圍第1項之耐摩耗性觸輪線，其中更含有 0·01〜0.05質量百分比之氧。 3 · —種耐摩耗性觸輪線之製造方法，其特徵爲具備有：將 由含有〇·、2〜0.5質量百分比之錫（Sn)，含有由銀（Ag)、銦 (In)、緦（Sr)、鈣（C a)、鎂（Mg)中至少選擇一種其總和量 0.0005〜0.3質量百分比，其餘部分爲銅（Cu)與不可避免 之混合物所構成之鑄造材料透過連續鑄造加以獲得之程 序；對所獲得之鑄造材料在600 °C以上之溫度中，以50% 以上之加工度連續地施行熱作加工，獲得直徑在1 8mm 以上之線材之程序；將該線材在1 5 0 °C以下之溫度中，以 5 0 %以上之加工度連續地施行冷作加工之程序。 4 ·依申請專利範圍第3項之耐摩耗性觸輪線之製造方法， 其中前述鑄造材料，更含有0·01〜0.〇5質量百分比之氧。 5 ·依申請專利範圍第3或4項之耐摩耗性觸輪線之製造方 法，其中熱作加工之加工度爲8 0 %以上，冷作加工之加 工度爲7 5 %以上。