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JPH0649510A - 集電摺動用耐摩焼結合金の製造法 - Google Patents

集電摺動用耐摩焼結合金の製造法

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Publication number
JPH0649510A
JPH0649510A JP20352992A JP20352992A JPH0649510A JP H0649510 A JPH0649510 A JP H0649510A JP 20352992 A JP20352992 A JP 20352992A JP 20352992 A JP20352992 A JP 20352992A JP H0649510 A JPH0649510 A JP H0649510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wear
powder
sintered
sintered alloy
sliding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20352992A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneki Azetsu
常喜 畔津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TEIKOKU CARBON IND
TEIKOKU CARBON KOGYO KK
Original Assignee
TEIKOKU CARBON IND
TEIKOKU CARBON KOGYO KK
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Filing date
Publication date
Application filed by TEIKOKU CARBON IND, TEIKOKU CARBON KOGYO KK filed Critical TEIKOKU CARBON IND
Priority to JP20352992A priority Critical patent/JPH0649510A/ja
Publication of JPH0649510A publication Critical patent/JPH0649510A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 JR在来線や私鉄において、100〜200
km/H前後で走行する電気車のパンタグラフ用すり板
として好適な集電摺動用耐摩焼結合金を得る。 【構成】 重量比にて、単体Cr3〜20%、BN0.
2〜4%、Sn3〜7%、Fe20〜60%、P1%以
下と潤滑剤として金属硫化物3〜8%、Pb2〜7%の
一種ないし複数種と残部Cuよりなる各原料粉を均一に
混合し、その混合粉を圧縮成形後非酸化雰囲気中あるい
は還元雰囲気中で焼結して焼結体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、潤滑油を用いないで集
電摺動部分に使用される耐摩性と潤滑性に秀れた焼結合
金、特にJR在来線、私鉄において100〜200km
/H前後で走行する電気車パンタグラフ用として好適な
集電摺動用耐摩焼結合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在JRにおいて電気車用焼結合金製パ
ンタグラフ用すり板は、在来線においてJRS1512
1−1G−15AR9E、改正昭和54年4月28日登
録と、JRS15121−7A−15AR2E、制定昭
和57年8月31日登録の銘柄が使用されている。前記
登録銘柄の焼結合金製パンタグラフ用すり板には潤滑剤
として黒鉛2〜7%、硫化銅,硫化鉄3〜5%、MoS
2 3〜5%の範囲で含有されている。
【0003】また本発明者は、過去銅系パンタグラフ用
すり板として特許第419107号(特公昭38−18
058号)と、特許第509195号(特公昭42−1
4286号)と、特許第1053072号(特公昭55
−44143号)を得ており、現在もJR、私鉄で使用
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、JR在来線
や私鉄においては、速度をアップさせることが実行され
ており、これにともなって速度100〜200km/H
の走行に好適なパンタグラフ用焼結合金製すり板が要望
されている。しかし乍ら、前記の先発明などによるすり
板は、60〜100km/Hより更に高速100〜20
0km/Hにアップさせた場合には、なお改善の余地が
あることを知った。すなわち、すり板中に潤滑剤として
含有する黒鉛や金属硫化物 MoS2,WS2 は、すり板
と架線との摺動集電に起因する摺動面の温度が400℃
以下ならば摩擦係数は前者が約0.5、後者は約0.2
で潤滑効果は大である。しかし電気車の速度が約100
km/Hから約200km/Hに近付くとパンタグラフ
すり板の架線に対する追随性が更に悪くなって、すり板
と架線との離線回数が多くなり、すり板の摺動面はアー
クによる温度上昇とすり板の摺動速度の増加による摺動
熱の上昇が加算されて、450℃以上になるとすり板に
含有されている摺動面のCやMoS2,WS2は酸化を初
め、800℃以上になるとこれらの潤滑剤は燃焼消失す
ることが実験の結果分かった。従って電気車が高速運行
してすり板の摺動面が450℃以上になれば摺動面にお
けるすり板中に含有する潤滑剤は酸化減少し焼失を始め
るので、すり板と架線の摩耗が急増する。それ故速度1
00km/Hと200km/Hの速度で使用したときの
すり板の比摩耗率は前者の2倍以上多くなる。その結果
すり板の異常摩耗の故障をもたらすことになる。
【0005】本発明は前記の如き課題を改善し、電気車
の速度が約100km/Hから約200km/Hに加速
された際、すり板の摺動面の一部が1,000℃前後に
なった場合でもきわめて安定した潤滑性能と耐摩性能を
長期に亘り発揮し得る電気車パンタグラフ用焼結合金性
すり板を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の如き課題
を解決するため、重量比にて、単体Cr3〜20%、B
N0.2〜4%、Sn3〜7%、P1%以下、Fe20
〜60%と潤滑剤として(MoS2,WS2)3〜8%、
Pb2〜7%の一種ないし複数種と残部Cuよりなる各
原料粉を混合機で均一に混合した混合粉を圧縮成形後非
酸化雰囲気中あるいは還元雰囲気中で焼結して得ること
を特徴とする。
【0007】
【作用】本発明は、Cuのみを母材としたすり板に比し
耐熱性と強度と耐摩耗性を高めると共に、Feのみを母
材としたすり板に比し集電摺動時のトロリー線に対する
衝撃をやわらげるため、Cu−Feを母材とし、速度1
00〜200km/Hの使用に好適な焼結合金パンタグ
ラフすり板を製造するため、Fe20〜60%、単体C
r3〜20%、Sn3〜7%、BN0.2〜4%を配合
し、機械的強度を増加させるためP1%以下を添加し、
潤滑剤として金属硫化物(MoS2,WS2)3〜8%、
Pb2〜7%の一種ないし複数種と残部Cuよりなる原
料粉を均一に混合し、その混合粉を圧縮成形後非酸化雰
囲気中あるいは還元雰囲気中で焼結して本発明の焼結合
金を得た。
【0008】Crは3%未満では耐摩性、耐錆性の効果
少なく、20%以上になると機械的強度が低下する。潤
滑剤のMoS2,WS2は450℃付近から酸化減量を始
め、すり板の摺動面の摩擦係数μが上昇し始め、800
℃で殆ど燃焼しμが急上昇することが分かったので、6
00℃位まではPbとMoS2またはWS2およびBNの
潤滑性能を合算して活用し、600〜1,000℃の範
囲ではPbの一部とBNの熱安定性による潤滑性能を活
用した。すなわちBNは常温より1,000℃前後まで
μは0.2程度で良好な潤滑性能を示す。しかしながら
BN粉と金属粉とはぬれ性が悪く、金属粉とBN粉の圧
縮成形焼結は困難であると刊行書などに示されている。
これはBN粉自身は高温においても優秀な潤滑性能を示
すが、BN粉を直接または単独の状態で母材Cu−Fe
粉と混合した混合粉は圧縮成形の際ぬれ性が悪いことに
起因する。しかるに本発明おいてBN粉は0.2〜4%
が適量で、これと潤滑剤として金属硫化物とPbとの一
種ないし複数種を適量の比率でCu−Fe−Cr−Sn
粉と撹拌混合した混合粉を圧縮成形後焼結すると、目的
とする焼結合金が得られることを確認した。すなわち組
成分中の潤滑剤としてのMoS2,WS2などの金属硫化
物とPb添加の一種ないし複数種は、Cu−Fe粉との
混合粉に添加したBN粉のぬれ性の悪いのを緩和させる
役目と、組成混合粉を高圧で圧縮成形する際押型を痛め
ずに容易に圧縮成形することが出来る役目を果し、か
つ、すり板自身の潤滑性能を良好にさせることができ
る。金属硫化物MoS2,WS2の各単独または合計配合
量は3〜8%が適量で、3%以下ではBN粉と金属粉と
のぬれ性が悪いことに対する緩和性能と焼結体の潤滑性
能の効果少なく、8%以上では過剰となって機械的強度
を低下させる。Pの添加はCu−Fe−Snにおいて一
部Cu−Sn−Pの燐青銅を形成し、焼結体の機械的強
度をCu−Snの青銅に比し増加させる。又Pは前記F
e、Cr、金属硫化物の混合粉よりなる成形体を焼結す
る際、その強い脱酸作用によって鉄を清浄化すると共
に、焼結の初期に形成されるFe2 P−Fe共晶組成の
液相量を増して、焼結体中に耐摩性の目的で混合してい
るCrと潤滑性増強の目的で混合している金属硫化物と
を確りと抱き込んだ状態で収縮し、焼結体の緻密化を促
進させるものである。そしてPの配合量は1%以上にな
るとかえって詭弱となる。またPは焼結炉内の還元雰囲
気と各原料粉が清浄であれば零に近付けて良い。Snは
3〜7%が適量で、CuとPの含有の下に青銅および燐
青銅をつくる役目をするが、3%以下では効果少なく不
足で、7%以上では焼結体の耐熱温度を低下させる。F
eは、20%以下ではすり板母材の耐熱度と強度と耐摩
耗性を高めるのに不十分であり、60%以上ではCuの
配合比が低くなりすぎて集電摺動時のトロリー線に対す
る衝撃をやわらげると共に摺動音を低くする作用を果す
ことができない。Pbは2%以下では潤滑性能の効果少
なく、Pbの含有量2〜8%であればμは0.5程度で
安定するが、8%以上の過剰になるとすり板の摺動面の
膜厚みが過大となってμは0.8〜1に近付き大とな
る。なお前記配合量において、Feの一部を小量のN
i,Ti,Wなどの単体またはこれら合金の一種ないし
数種におきかえても、すり板と架線の耐摩耗性に大きな
影響がない。従ってFeの少量を前記の如き物質におき
かえることも本発明に包含される。以下実施例はPbを
含有させたもので示したが、鉛合金を含有することも当
然本発明に包含される。
【0009】
【実施例】次に、本発明のCu−Fe系焼結合金製すり
板の製造法を具体的に説明する。
【0010】耐摩剤として原料粉単体Cr80〜150
メッシュと潤滑剤BN粉を、他の潤滑剤の一種または複
数種と残りの各原料粉と共に、表1に示す配合割合で混
合機により均一に混合し、その混合粉を8T/cm2
圧縮成形し、還元雰囲気で930〜1,030℃で30
分間焼結して本発明のBN入りCu−Fe系焼結合金を
得た。
【0011】
【表1】
【0012】前記実施例1〜6より得られた焼結合金の
機械的特性を示すと表2の通りである。
【0013】
【表2】
【0014】上記各実施例1〜6により得られた焼結合
金より切出して得た各試験片10×25×90mmと現
在JR在来線で使用している銅系焼結合金製すり板より
切出して得た試験片10×25×90mmをつくり、こ
れらを回転式摺動試験機に取付け、押上力5.5Kg、
通電電流AC100A、摺動速度65km/H、60分
間無潤滑で架線に摺動させ、その時の各試験片の比摩耗
率と相手方架線に対しパンタに取付けられた各試験片が
1万回通過当りの架線の摩耗厚mmを測定した。その結
果を表3に示す。
【0015】
【表3】
【0016】前記表2により明らかな如く本発明の実施
例1〜6より得られたCu−Fe系焼結合金は、在来線
電気車のパンタグラフ用すり板として必要な機械的特性
を具備し、かつ表2,表3により明らかな如く、現在J
R在来線で使用されている銅系すり板に比較すると、耐
熱性、強度、耐摩耗性を顕著に向上せしめると共に、相
手方架線の損耗を少なくすることが実証された。さらに
上記の試験方法では明らかでないが、BNが1,000
℃前後まで安定した潤滑性能を発揮し得ることを考慮す
ると、本発明により得たCu−Fe系焼結合金性パンタ
グラフ用すり板は100〜200km/Hの高速運行時
にJR在来線で使用されている銅系すり板より格段と秀
れた耐摩耗性を発揮し得ることが明らかである。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、在来
線の高速電気車において耐摩耗性を顕著に向上せしめる
と共に、その摺動面が平滑で光沢があり、相手方架線の
摺動面も滑らかで光沢があり、架線の損傷と摩耗とを顕
著に減少せしめ得る効果があり、100〜200km/
Hの在来線高速電気車パンタグラフ用すり板としてきわ
めて有益である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 1/05 U

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比にて、単体Cr3〜20%、BN
    0.2〜4%、Sn3〜7%、P1%以下、Fe20〜
    60%と潤滑剤として金属硫化物(MoS2,WS2)3
    〜8%、Pb2〜7%の一種ないし複数種と残部Cuよ
    りなる各原料粉を均一に混合し、その混合粉を圧縮成形
    後非酸化雰囲気中あるいは還元雰囲気中で焼結して焼結
    体を得ることを特徴とする集電摺動用耐摩焼結合金の製
    造法。
JP20352992A 1992-07-30 1992-07-30 集電摺動用耐摩焼結合金の製造法 Pending JPH0649510A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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