WO2011036728A1 - 銅合金トロリ線 - Google Patents

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trolley wire
wire
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北原伸寛
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三菱マテリアル株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/13—Trolley wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Definitions

  • the present invention relates to a trolley line of a train line in a high-speed electric railway.
  • a wire made of pure copper or a copper alloy containing Sn: 0.3% by weight has been used as a trolley wire of a train line in an electric railway.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 Zr: 0.001 to 0.35% and Cr: 0.01 to 1.2% by weight%. 1 or 2 selected from Mg: 0.3% or less, Zn: 1.5% or less, Ag: 0.2% or less, and Cd: 0.5% or less as necessary
  • a copper alloy trolley wire having a composition including 1.5% or less in total and the balance: Cu and inevitable impurities is described.
  • Sn 100 ppm or less
  • Si 50 ppm or less
  • P 50 ppm or less
  • Fe 100 ppm or less
  • Ni 100 ppm or less
  • Pb 20 ppm or less
  • Bi 20 ppm or less
  • S: The content of each impurity is limited to 10 ppm or less.
  • trolley wires made of pure copper or copper alloy are manufactured as follows. First, an ingot of pure copper or a copper alloy having a predetermined composition is manufactured, and a large diameter short pure copper or copper alloy coarse rolled coil is produced by hot rolling or hot extrusion of the ingot. The large diameter short pure copper or copper alloy rough rolled coil is press-welded and then drawn to a predetermined size. The trolley wire is manufactured by the above.
  • An object of the present invention is to provide a trolley wire having excellent properties in terms of tensile strength, strength of a press-contact portion, and current-collecting sliding wear resistance, no ingot cracking, and excellent workability.
  • the inventors of the present invention have studied to obtain a copper alloy trolley wire that is made of a copper alloy having a component composition excellent in pressure contact property, and has further improved current collection sliding wear resistance and tensile strength.
  • it contains Cr: 0.15-0.8%, Zr: 0.01-0.25%, Si: 0.01-0.1%, Hf: 0.1-30ppm, and further required
  • a copper alloy containing Mg: 0.001 to 0.05% if the oxygen content is limited to 10 ppm or less and the crystal grain size is 30 ⁇ m or less, the current-collecting sliding wear resistance and It was found that the tensile strength was improved and the press contact was also improved.
  • the present invention has been made based on such knowledge and has the following requirements.
  • the copper alloy trolley wire of the present invention is, by weight, Cr: 0.15 to 0.8%, Zr: 0.01 to 0.25%, Si: 0.01 to 0.1%, Hf: 0.00. It is made of a copper alloy having a composition containing 1 to 30 ppm, oxygen: 10 ppm or less, and the balance including Cu and inevitable impurities, and the crystal grain size is 30 ⁇ m or less.
  • the copper alloy may further contain Mg: 0.001 to 0.05% by weight.
  • the trolley wire of the present invention has excellent properties in terms of tensile strength and current-collecting sliding wear resistance. Furthermore, it is excellent in the strength of the pressure contact portion, and excellent pressure contact properties can be obtained. Moreover, there is no ingot cracking and excellent workability. For this reason, a trolley wire can be manufactured at low cost. In recent years, with the increase in the speed of electric vehicles, the tension of the trolley wire has increased, and the trolley wire has been severely damaged and worn. For this reason, the number of maintenance inspections such as replacement of trolley wires has increased, but the number of maintenance inspections can be reduced by using the trolley wires of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for measuring current-collecting sliding characteristics.
  • Si Si has the effect of improving the pressure contact strength and further improving the sliding wear characteristics. However, if the content is less than 0.01%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if Si is contained in an amount exceeding 0.1%, the conductivity is lowered. Therefore, the Si content is determined to be 0.01 to 0.1%.
  • (C) Mg Mg may be contained as required, but Mg also has the effect of improving the sliding wear characteristics, like Si. However, if the content is less than 0.001%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if Mg is contained in excess of 0.05%, the familiarity with the current collector plate is deteriorated. Therefore, the content is determined to be 0.001 to 0.05%.
  • Hf Hf refines the crystal grains of the ingot, thereby reducing casting defects and improving the soundness and manufacturing yield of the ingot, as well as hot working of the ingot and subsequent cold working. It has the effect of improving workability and thereby suppressing the occurrence of defects such as cracks.
  • the final product copper alloy trolley wire
  • the content is less than 0.1 ppm, the effect of crystal grain refinement cannot be obtained.
  • Hf is contained in excess of 30 ppm, the effect is not sufficiently obtained, resulting in an increase in cost and a decrease in conductivity. For this reason, the content of Hf is set to 0.1 to 30 ppm.
  • reducing gas is blown into molten copper obtained by dissolving ordinary oxygen-free copper through a graphite nozzle. Copper oxide is temporarily added in the course of blowing the reducing gas, and then the reducing gas is blown to produce an extremely low oxygen copper melt of oxygen: 0.5 ppm or less.
  • a predetermined amount of Cr is added to this ultra-low oxygen copper melt, and a predetermined amount of Zr, Si and Hf, and Mg is added as necessary. Thereafter, casting is performed to produce a cylindrical or prismatic ingot.
  • the ingot is heated to 850 ° C. to 1050 ° C., preferably in a reducing atmosphere, and hot processed to produce a rough wire.
  • This rough wire is hot-welded or cold-welded, and then subjected to a solution treatment consisting of holding at 800 to 1050 ° C. for 0.1 to 2 hours, and then rapid cooling. Further, a trolley wire having a predetermined cross-sectional dimension is produced by cold working.
  • electrolytic copper having an oxygen content of 20 ppm was prepared.
  • This electrolytic copper was charged into a graphite crucible and dissolved in an Ar gas atmosphere.
  • CO gas at a flow rate of about 10 l / min was blown through a graphite nozzle and was blown continuously for 10 minutes.
  • 1000 g of Cu 2 O powder was instantaneously blown through the graphite nozzle, and the CO gas was blown continuously for 10 minutes.
  • an extremely low oxygen copper melt having O 2 of 0.5 ppm or less was produced.
  • Cr was added to the molten metal, and Zr, Si and Mg were further added and stirred.
  • the obtained molten copper alloy was cast into a mold to obtain a cylindrical copper alloy ingot having a diameter of 250 mm and a length of 3 m.
  • the columnar copper alloy ingot was heated in a CO gas atmosphere under the conditions of temperature: 900 ° C. and holding for 1 hour to produce a rough rolled wire having a diameter of 25 mm and a length of 300 m.
  • This rough rolled wire was hot-welded to form a long hot rough rolled wire, and then subjected to a solution treatment comprising a temperature of 950 ° C. for 1 hour and subsequent water cooling in a CO gas atmosphere.
  • the surface oxide of the rough rolled wire having a diameter of 25 mm subjected to the solution treatment was removed. And cold drawing was repeated 8 times, and finally the wire of diameter: 12mm was produced.
  • the copper alloy wire thus obtained was further charged into a photolithography annealing furnace and subjected to an aging precipitation treatment at 450 ° C. for 1.5 hours.
  • the trolley wires 1-1 to 1-5, 2 to 8, the trolley wires 1 to 15 of the comparative example, and the trolley wires of the conventional example having the composition shown in Table 1 were manufactured.
  • the tensile strength at the portion other than the press contact portion and the tensile strength at the press contact portion were measured by the method shown in JIS E2101.
  • the strength of the press-contact part the tensile strength of 95% or more is secured with respect to the tensile strength of the part other than the press-contact part, and the tensile strength of 85% to less than 95% is secured.
  • a sample having a tensile strength of less than 85% was determined to be C, and the results are shown in Table 2.
  • the conductivity was measured at a measurement length of 1 m by a four-terminal method in accordance with JIS C 3001. The obtained results are shown in Table 2.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring current-collecting sliding wear characteristics.
  • 1 is a rotating body
  • 2 is a trolley wire
  • 3 is a current collector plate (slip plate)
  • 4 is a line-separation rate. It is a total.
  • the trolley wires 1-1 to 1-5, 2 to 8 of the present invention example, the trolley wires 1 to 15 of the comparative example, and the trolley wire of the conventional example have a diameter of 50 cm. It was wound around the rotating body 1.
  • a current collector plate 3 made of a pantograph iron-based sliding plate (M-39, trade name) was pressed against the trolley wire with a pressing force of 2 kgf.
  • the rotating body 1 is rotated at a peripheral speed of 15 km / hour for 60 minutes while a 20 A, 100 V direct current is passed through the current collecting plate 3 to collect current collecting plate wear rate, trolley wire cross-sectional area wear rate, arc generation rate, etc.
  • the current-collecting sliding wear characteristics were measured.
  • the measured values obtained are shown in Table 3.
  • the current collector plate wear rate was determined by dividing the weight reduction amount of the current collector plate by the value obtained by converting the number of rotations of the rotating body into a distance.
  • the trolley wire cross-sectional area wear rate was determined by accurately measuring the diameter of the trolley wire after the test with a micrometer and dividing the decrease by the number of revolutions. Further, since a potential difference of 10 to 20 V is generated when an arc is generated, it was determined that an arc was generated when the potential difference was 6 V or more and 50 V or less. Then, during the current collection wear test, this potential difference was measured for 10 seconds every 2 minutes using a wire separation rate meter. This was continuously recorded on a chart to determine the arc generation time. The percentage of arc generation time for this 10 seconds was determined as the arc generation rate.
  • ingot cracking was evaluated by the following methods, and the obtained results are shown in Table 4.
  • a (good) indicates that there are no practically harmful defects such as cracks on the outer surface and cross section
  • C (bad) indicates that there are practically harmful defects such as cracks.
  • the crystal grain size was measured as follows in accordance with the comparative method defined in JIS H 0501. First, mechanical polishing and mirror finishing were performed on the cross section perpendicular to the axis of the manufactured trolley wire sample, and then etching was performed. Then, the etched cross section was observed with an optical microscope, and the image or photograph was compared with a standard photograph to measure the crystal grain size.
  • the trolley wires 1-1 to 1-5 and 2 to 8 of the present invention are both tensile strength and resistance to sliding wear resistance compared to the trolley wires of the conventional example. It has been found that it has excellent characteristics. Further, it can be understood that there is no ingot cracking, excellent workability, and manufacturing costs can be reduced.
  • trolley wires 1-1 to 1-5 and 2 to 8 of the present invention containing 0.1 to 30 ppm of Hf have no ingot cracking and have a crystal grain size of 30 ⁇ m or less. It can be seen that the fatigue characteristics are excellent.
  • the trolley wire of the present invention has excellent properties in terms of tensile strength and current-collecting sliding wear resistance, damage and wear can be suppressed even when a large overhead wire tension is applied. For this reason, it can be suitably used as a trolley wire for an electric vehicle such as a Shinkansen that operates at high speed.

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Abstract

　この銅合金トロリ線は、重量％で、Ｃｒ：０．１５～０．８％、Ｚｒ：０．０１～０．２５％、Ｓｉ：０．０１～０．１％、Ｈｆ：０．１～３０ｐｐｍ、酸素：１０ｐｐｍ以下を含有し、残部としてＣｕおよび不可避不純物を含む組成の銅合金からなり、結晶粒径が３０μｍ以下である。前記銅合金は、重量％で、Ｍｇ：０．００１～０．０５％をさらに含有してもよい。

Description

銅合金トロリ線
　本発明は、高速電気鉄道における電車線のトロリ線に関する。
　一般に、電気鉄道における電車線のトロリ線としては、純銅またはＳｎ：０．３重量％含有の銅合金からなる線材が用いられていた。
　しかしながら、新幹線に見られるように、近年、新しく製造される電気車は、ますます高速化する傾向にあり、それに伴ってトロリ線の架線張力を大きくする必要があり、一層の高張力を有するトロリ線が求められている。
　上記高張力トロリ線は現在でも提案されており、例えば、特許文献１および特許文献２には、重量％で、Ｚｒ：０．００１～０．３５％とＣｒ：０．０１～１．２％を含み、さらに必要に応じて、Ｍｇ：０．３％以下、Ｚｎ：１．５％以下、Ａｇ：０．２％以下、及びＣｄ：０．５％以下から選択される１種または２種以上を合計で１．５％以下を含み、残部：Ｃｕと不可避不純物からなる組成の銅合金トロリ線が記載されている。前記不可避不純物として、Ｓｎ：１００ppm以下、Ｓｉ：５０ppm以下、Ｐ：５０ppm以下、Ｆｅ：１００ppm 以下、Ｎｉ：１００ppm以下、Ｐｂ：２０ppm以下、Ａｓ：２０ppm以下、Ｓｂ：２０ppm以下、Ｂｉ：２０ppm以下、Ｓ：１０ppm以下に各不純物の含有量が制限されている。
　これら純銅または銅合金からなるトロリ線は、以下のように製造される。まず純銅または所定の成分組成を有する銅合金の鋳塊を製造し、この鋳塊を熱間圧延または熱間押出しにより大径短尺の純銅または銅合金の粗圧延コイルを作製する。この大径短尺の純銅または銅合金の粗圧延コイルを圧接接合した後、所定の寸法に線引き加工する。以上によりトロリ線が製造されている。
　しかし、上記した特許文献１および特許文献２に記載のトロリ線は、耐集電摺動摩耗性および引張り強さが十分に満足できるものではない。さらに圧接性が悪いところから、引抜き加工時に圧接部およびその近傍に破断を生じることがあるだけでなく、さらに圧接部の引張り強さが低いと架線状態にあるトロリ線が圧接部で切断することがあり、事故の原因となることがあった。
特開平３－５６６３２号公報 特開平３－５６６３３号公報
　本発明は、引張り強さ、圧接部の強度および耐集電摺動摩耗特性において優れた特性を有し、かつ鋳塊割れがなく、加工性にも優れたトロリ線の提供を目的とする。
　本発明者等は、圧接性に優れた成分組成の銅合金からなり、耐集電摺動摩耗性および引張り強さが従来よりも更に優れた銅合金トロリ線を得るべく研究を行った。
　その結果、Ｃｒ：０．１５～０．８％、Ｚｒ：０．０１～０．２５％、Ｓｉ：０．０１～０．１％、Ｈｆ：０．１～３０ｐｐｍを含有し、さらに必要に応じてＭｇ：０．００１～０．０５％を含む銅合金において、酸素含有量を１０ｐｐｍ以下に制限し、かつ結晶粒径を３０μｍ以下とすると、従来よりも更に耐集電摺動摩耗性および引張り強さが向上し、さらに圧接性も改善されるという知見を得た。
　この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであって、以下の要件を有する。
　本発明の銅合金トロリ線は、重量％で、Ｃｒ：０．１５～０．８％、Ｚｒ：０．０１～０．２５％、Ｓｉ：０．０１～０．１％、Ｈｆ：０．１～３０ｐｐｍ、酸素：１０ｐｐｍ以下を含有し、残部としてＣｕおよび不可避不純物を含む組成の銅合金からなり、結晶粒径が３０μｍ以下である。
　本発明の銅合金トロリ線では、前記銅合金は、重量％で、Ｍｇ：０．００１～０．０５％をさらに含有してもよい。
　本発明のトロリ線によると、引張り強さおよび耐集電摺動摩耗特性において優れた特性を有する。さらに、圧接部の強度にも優れており、優れた圧接性が得られる。また鋳塊割れがなく、加工性にも優れている。このため、安価にトロリ線を製造できる。
　近年、電気車の高速化に伴って、トロリ線の架線張力が大きくなり、トロリ線の損傷および摩耗が激しくなっている。このために、トロリ線の交換など保守点検回数が増加しているが、この発明のトロリ線を用いることにより、保守点検回数を減らすことができる。
図１は、集電摺動特性を測定するための装置の概略図である。
　この発明のトロリ線を構成する銅合金の成分組成を上記の如く限定した理由について説明する。
　（ａ）Ｃｒ，Ｚｒ
　ＣｒおよびＺｒは、共にＣｕ素地中に分散粒子として存在することにより、耐摩耗性を向上させる。さらに耐熱強度の向上をもたらす成分である。しかし、Ｃｒ含有量が０．８％を越える場合、又はＺｒ含有量が０．２５％を越える場合、上記分散粒子が大きくなり、加工後の仕上り線の圧接部強度が低下する。そしてアーク発生率が高くなり、耐集電摺動摩耗性が低下する。一方、Ｃｒ含有量が０．１５％未満の場合、又はＺｒ含有量が０．０１％未満の場合、所望の効果が得られない。したがって、Ｃｒ：０．１５～０．８％、Ｚｒ：０．０１～０．２５％の範囲となるようにそれぞれの含有量を定めた。
　（ｂ）Ｓｉ
　Ｓｉは、圧接強度を向上させ、さらに摺動摩耗特性を向上させる作用がある。しかし、その含有量が０．０１％未満では、所望の効果が得られない。一方、Ｓｉを、０．１％を越えて含有させると、導電率が低下する。このため、Ｓｉの含有量は０．０１～０．１％に定めた。
　（ｃ）Ｍｇ
　Ｍｇは、必要に応じて含有してもよいが、ＭｇもＳｉと同様に、摺動摩耗特性を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が０．００１％未満では、所望の効果が得られない。一方、Ｍｇを、０．０５％を越えて含有させると、集電板とのなじみが悪くなる。このため、その含有量を０．００１～０．０５％に定めた。
　（ｄ）Ｈｆ
　Ｈｆは、鋳塊の結晶粒を微細化させ、これにより鋳造欠陥を低減させて、鋳塊の健全性および製造歩留りを向上させる作用、及び鋳塊の熱間加工およびそれ以降の冷間加工の加工性を向上させ、これにより割れなどの欠陥発生を抑制する作用を有する。これら作用と共に、最終製品（銅合金トロリ線）の結晶粒径を３０μｍ以下とし、これにより疲労強度を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が０．１ｐｐｍ未満では、結晶粒微細化の効果が得られない。一方、Ｈｆを、３０ｐｐｍを越えて含有させても、効果が十分得られず、コストアップを招くとともに導電率が低下する。このため、Ｈｆの含有量は０．１～３０ｐｐｍに定めた。
　（ｅ）酸素
　酸素は、１０ｐｐｍを越えて含有すると、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｍｇと酸化物を主体とした晶出物を形成し、その大きさが２μｍ以上になりやすい。２μｍ以上の晶出物がトロリ線素地中に残存すると、圧接後の接合部およびその近傍の強度が低下する。そしてアーク発生率が高くなり、トロリ線の損傷が激しくなる。このため、酸素含有量は１０ｐｐｍ以下に定めた。
　次に、本発明の銅合金トロリ線の製造方法の一例を以下に示す。
　まず、通常の無酸素銅を溶解して得られた溶銅に、黒鉛ノズルを通して還元性ガスを吹込む。上記還元性ガスを吹込む途中で一時的に酸化銅を添加し、さらに続けて還元性ガスを吹込むことにより酸素：０．５ｐｐｍ以下の極低酸素銅溶湯を作製する。この極低酸素銅溶湯に所定量のＣｒを添加し、さらに所定量のＺｒ，ＳｉおよびＨｆと、必要に応じてＭｇを添加する。その後、鋳造して円柱または角柱状の鋳塊を製造する。
　この鋳塊を好ましくは還元性雰囲気下で８５０℃～１０５０℃に加熱し、熱間加工して粗線を製造する。この粗線を熱間圧接または冷間圧接し、次いで８００～１０５０℃にて０．１～２時間の保持と、その後の急冷とからなる溶体化処理を施す。さらに冷間加工することにより所定の断面寸法のトロリ線を作製する。
　原料として、酸素含有量：２０ｐｐｍの電気銅を用意した。この電気銅を黒鉛るつぼに装入し、Ａｒガス雰囲気中にて溶解した。溶銅温度が１２００℃になった時点で、約１０ｌ／分の流量のＣＯガスを、黒鉛ノズルを通して吹込み、１０分間続けて吹込んだ。その後、上記黒鉛ノズルを通して１０００ｇのＣｕ２Ｏ粉末を瞬間的に吹込み、さらに上記ＣＯガスを１０分間続けて吹込んだ。以上によりＯ２：０．５ｐｐｍ以下の極低酸素銅溶湯を作製した。この溶湯中にＣｒを添加し、さらにＺｒ，ＳｉおよびＭｇを添加して攪拌した。次いで、得られた銅合金溶湯を金型に鋳込んで、直径：２５０ｍｍ、長さ：３ｍの寸法を有する円柱状銅合金鋳塊を得た。
　この円柱状銅合金鋳塊をＣＯガス雰囲気中、温度：９００℃、１時間保持の条件で加熱し、直径：２５ｍｍ、長さ：３００ｍの粗圧延線を製造した。この粗圧延線を熱間圧接して長尺の熱間粗圧延線とし、次いでＣＯガス雰囲気中、温度：９５０℃、１時間の保持と、その後の水冷とからなる溶体化処理を施した。
　かかる溶体化処理を施した直径：２５ｍｍの粗圧延線の表面酸化物を除去した。そして、冷間引抜き加工を８回繰返して、最終的に直径：１２ｍｍの線材を作製した。このようにして得られた銅合金線材を、さらに光揮焼鈍炉に装入し、４５０℃に１．５時間保持の時効析出処理を施した。以上により、表１に示される成分組成の本発明例のトロリ線１－１～１－５、２～８、比較例のトロリ線１～１５および従来例のトロリ線を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これらトロリ線について、ＪＩＳ　Ｅ　２１０１に示される方法で、圧接部以外の部分の引張り強さおよび圧接部における引張り強さを測定した。圧接部の強度については、圧接部以外の部分の引張り強さに対して９５％以上の引張り強さが確保されているものをＡ、８５％以上～９５％未満の引張り強さが確保されているものをＢ、８５％未満の引張り強さが確保されているものをＣと判定し、その結果を表２に示した。
　さらにＪＩＳ　Ｃ　３００１に準拠した四端子法により、測定長：１ｍで導電率を測定した。得られた結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、図１に示される装置を用いて集電摺動摩耗特性を測定した。図１は、集電摺動摩耗特性を測定するための装置の概略図であり、図１において、１は回転体、２はトロリ線、３は集電板（すり板）、４は離線率計である。
　図１のトロリ線２に示されるように、本発明例のトロリ線１－１～１－５、２～８、比較例のトロリ線１～１５および従来例のトロリ線を、直径：５０ｃｍの回転体１に巻付けた。一方、パンタグラフ用鉄系すり板（Ｍ－３９、商品名）からなる集電板３を上記トロリ線に押付力：２ｋｇｆで押付けた。そして、集電板３に２０Ａ，１００Ｖの直流を流しながら、上記回転体１を周速度：１５ｋｍ／時で６０分間回転させ、集電板摩耗率、トロリ線断面積摩耗率およびアーク発生率などの集電摺動摩耗特性を測定した。
　得られた測定値を表３に示した。
　なお、上記集電板摩耗率は、集電板の重量減少量を、回転体の回転数を距離に換算した値で除することにより求めた。
　トロリ線断面積摩耗率は、試験後のトロリ線の直径をマイクロメーターで正確に計り、その減少量を回転数で除することにより求めた。
　またアーク発生時には１０～２０Ｖの電位差が生じるので、電位差が６Ｖ以上５０Ｖ以下の場合をアーク発生と判断した。そして、集電摩耗試験時、２分毎に１０秒間この電位差を離線率計により測定した。これを連続的にチャートに記録し、アーク発生時間を求めた。この１０秒間に対するアーク発生時間の百分率をアーク発生率として求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　また、鋳塊割れ、結晶粒径、加工性、および疲労特性について、以下の方法により評価し、得られた結果を表４に示した。
　鋳塊割れについては、外表面および断面に、実用上有害な割れ等の欠陥が無い場合をＡ（ｇｏｏｄ）、実用上有害な割れ等の欠陥が有る場合をＣ（ｂａｄ）とした。
　結晶粒径は、ＪＩＳ　Ｈ　０５０１に定める比較法に準拠し、以下のように測定した。まず、製造したトロリ線の試料の軸直角断面に機械研磨と鏡面仕上げを施し、次いでエッチングを行った。そして、エッチングした断面を光学顕微鏡により観察し、その映像または写真を標準写真と比較して、結晶粒径を測定した。
　加工性については、鋳塊に対して熱間加工および冷間加工を施した際に、使用上有害な割れ・巻き込み等の欠陥が発生しなかった場合をＡ（ｇｏｏｄ）、使用上有害な割れ・巻き込み等の欠陥が発生した場合をＣ（ｂａｄ）とした。
　疲労特性は、トロリ線を長さ１ｍで支持し，１９．６ｋＮの引張荷重を発生させた状態で支持点間の中央にひずみ振幅を与える疲れ試験により評価した。従来のトロリ線と比べて、疲れ限度あるいは時間強さに５％以上の優位性がある場合をＡ（ｇｏｏｄ）、同等もしくは５％以上の優位性が見られない場合をＢ（ｆａｉｒ）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１～表４に示される結果から、本発明トロリ線１－１～１－５、２～８は、従来例のトロリ線と比較して、いずれも引張り強さおよび耐集電摺動摩耗特性において優れた特性を有することが分かった。さらに、鋳塊割れがなく、加工性にも優れており、製造コストも下げうることが理解できる。
　また、Ｈｆを０．１～３０ｐｐｍ含有する本発明例のトロリ線１－１～１－５、２～８は、鋳塊割れがなく、また結晶粒径が３０μｍ以下であるため、加工性および疲労特性に優れていることがわかる。
　電気車の高速化に伴って、トロリ線の架線張力が大きくなり、トロリ線の損傷および摩耗が激しくなっている。このために、トロリ線の交換など保守点検回数が増加しているが、この発明のトロリ線を用いることにより、保守点検回数を減らすことができる。
　本発明のトロリ線は、引張り強さおよび耐集電摺動摩耗特性において優れた特性を有するため、大きな架線張力がかかった状態でも損傷および摩耗を抑制できる。このため、新幹線などの高速運転する電気車用のトロリ線として好適に用いることができる。
　１　回転体、２　トロリ線、３　集電板、４　離線率計。

Claims (2)

  1. 重量％で、Ｃｒ：０．１５～０．８％、Ｚｒ：０．０１～０．２５％、Ｓｉ：０．０１～０．１％、Ｈｆ：０．１～３０ｐｐｍ、酸素：１０ｐｐｍ以下を含有し、残部としてＣｕおよび不可避不純物を含む組成の銅合金からなり、
    　結晶粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする銅合金トロリ線。
  2. 前記銅合金は、重量％で、Ｍｇ：０．００１～０．０５％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の銅合金トロリ線。
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