JPH08246112A - 耐摩耗性のすぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材Info
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- JPH08246112A JPH08246112A JP7826595A JP7826595A JPH08246112A JP H08246112 A JPH08246112 A JP H08246112A JP 7826595 A JP7826595 A JP 7826595A JP 7826595 A JP7826595 A JP 7826595A JP H08246112 A JPH08246112 A JP H08246112A
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- Japan
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- impregnated
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- zinc
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性にすぐれ、かつ相手攻撃性の低い亜
鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材を
提供する。 【構成】 集電用パンタグラフすり板材が、重量％で、
分散相としてＴｉＣ：１〜５％、同じく分散相として
Ｗ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０％を
含有し、残りが素地を形成するＦｅ系合金からなる組成
を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜０．５
％、Ｗ：１〜２０％を含有し、残りがＦｅと不可避不純
物からなる組成を有し、さらに２〜１５％の気孔率を有
するＦｅ基焼結合金本体に、ＺｎまたはＺｎ合金を含浸
してなる亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金からなる。
鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材を
提供する。 【構成】 集電用パンタグラフすり板材が、重量％で、
分散相としてＴｉＣ：１〜５％、同じく分散相として
Ｗ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０％を
含有し、残りが素地を形成するＦｅ系合金からなる組成
を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜０．５
％、Ｗ：１〜２０％を含有し、残りがＦｅと不可避不純
物からなる組成を有し、さらに２〜１５％の気孔率を有
するＦｅ基焼結合金本体に、ＺｎまたはＺｎ合金を含浸
してなる亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
有し、かつ相手攻撃性の低い亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製
集電用パンタグラフすり板材に関するものである。
有し、かつ相手攻撃性の低い亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製
集電用パンタグラフすり板材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にＦｅ系合金の素地に硬質粒
子が分散相として存在する組織、並びに２〜１５％の気
孔率を有するＦｅ基焼結合金本体に、ＰｂまたはＰｂ合
金やＣｕまたはＣｕ合金を含浸または溶浸してなる鉛含
浸および銅溶浸Ｆｅ基焼結合金で構成された集電用パン
タグラフすり板材が各種提案され、実用に供されてい
る。
子が分散相として存在する組織、並びに２〜１５％の気
孔率を有するＦｅ基焼結合金本体に、ＰｂまたはＰｂ合
金やＣｕまたはＣｕ合金を含浸または溶浸してなる鉛含
浸および銅溶浸Ｆｅ基焼結合金で構成された集電用パン
タグラフすり板材が各種提案され、実用に供されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の電気車の
高速化はめざましく、これに伴ない、集電用パンタグラ
フすり板材（以下、集電すり板材という）にもより一段
の耐摩耗性が要求されているが、集電すり板材の場合、
耐摩耗性を向上させると相手攻撃性が増大し、反対に相
手攻撃性を抑制すると耐摩耗性の低下が避けられないの
が現状であり、したがって低い相手攻撃性で、より一段
とすぐれた耐摩耗性を示す集電すり板材の開発が強く望
まれている。
高速化はめざましく、これに伴ない、集電用パンタグラ
フすり板材（以下、集電すり板材という）にもより一段
の耐摩耗性が要求されているが、集電すり板材の場合、
耐摩耗性を向上させると相手攻撃性が増大し、反対に相
手攻撃性を抑制すると耐摩耗性の低下が避けられないの
が現状であり、したがって低い相手攻撃性で、より一段
とすぐれた耐摩耗性を示す集電すり板材の開発が強く望
まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、相手攻撃性を高めることなく、
耐摩耗性を向上させた集電すり板材を開発すべく研究を
行なった結果、集電すり板材を、重量％で（以下、組成
に関する％は重量％を示す）、分散相として炭化チタン
（以下、ＴｉＣで示す）：１〜５％、同じく分散相とし
てＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０
％、を含有し、残りが素地を形成するＦｅ系合金からな
る組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜
０．５％、 Ｗ：１〜２０％、を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成を有し、さらに２〜
１５％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金本体に、Ｚｎま
たはＺｎ合金を含浸してなる亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で
構成すると、上記分散相を構成するＴｉＣはビッカース
硬さで約３２００の高い硬さをもつことから、集電すり
板材はすぐれた耐摩耗性をもつようになり、また同じく
分散相を構成する上記Ｆｅ−Ｗ合金は同じくビッカース
硬さで約６００〜７００を有し、この硬さは素地のもつ
ビッカース硬さで約１２０の硬さと上記ＴｉＣの硬さの
中間硬さであることから、前記ＴｉＣによる相手攻撃性
を緩和するように作用するほか、自身もＴｉＣとの共存
において耐摩耗性の向上に寄与し、さらに素地中に固溶
含有するＣ成分とＷ成分は素地の強度を向上させると共
に、それぞれＴｉＣおよびＦｅ−Ｗ合金の素地に対する
密着性を向上させるように作用し、この結果集電すり板
材は、ＺｎまたはＺｎ合金含浸による潤滑性の向上と相
まって、相手攻撃性の著しく低い状態で、すぐれた耐摩
耗性をもつようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、相手攻撃性を高めることなく、
耐摩耗性を向上させた集電すり板材を開発すべく研究を
行なった結果、集電すり板材を、重量％で（以下、組成
に関する％は重量％を示す）、分散相として炭化チタン
（以下、ＴｉＣで示す）：１〜５％、同じく分散相とし
てＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０
％、を含有し、残りが素地を形成するＦｅ系合金からな
る組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜
０．５％、 Ｗ：１〜２０％、を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成を有し、さらに２〜
１５％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金本体に、Ｚｎま
たはＺｎ合金を含浸してなる亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金で
構成すると、上記分散相を構成するＴｉＣはビッカース
硬さで約３２００の高い硬さをもつことから、集電すり
板材はすぐれた耐摩耗性をもつようになり、また同じく
分散相を構成する上記Ｆｅ−Ｗ合金は同じくビッカース
硬さで約６００〜７００を有し、この硬さは素地のもつ
ビッカース硬さで約１２０の硬さと上記ＴｉＣの硬さの
中間硬さであることから、前記ＴｉＣによる相手攻撃性
を緩和するように作用するほか、自身もＴｉＣとの共存
において耐摩耗性の向上に寄与し、さらに素地中に固溶
含有するＣ成分とＷ成分は素地の強度を向上させると共
に、それぞれＴｉＣおよびＦｅ−Ｗ合金の素地に対する
密着性を向上させるように作用し、この結果集電すり板
材は、ＺｎまたはＺｎ合金含浸による潤滑性の向上と相
まって、相手攻撃性の著しく低い状態で、すぐれた耐摩
耗性をもつようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、分散相としてＴｉＣ：１〜５
％、同じく分散相としてＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−
Ｗ合金：１５〜３０％、を含有し、残りが素地を形成す
るＦｅ系合金からなる組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金
が、Ｃ：０．１〜０．５％、 Ｗ：１〜２０
％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びに２〜１５％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金
本体に、ＺｎまたはＺｎ合金を含浸してなる亜鉛含浸Ｆ
ｅ基焼結合金で構成した集電すり板材に特徴を有するも
のである。
なされたものであって、分散相としてＴｉＣ：１〜５
％、同じく分散相としてＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−
Ｗ合金：１５〜３０％、を含有し、残りが素地を形成す
るＦｅ系合金からなる組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金
が、Ｃ：０．１〜０．５％、 Ｗ：１〜２０
％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びに２〜１５％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金
本体に、ＺｎまたはＺｎ合金を含浸してなる亜鉛含浸Ｆ
ｅ基焼結合金で構成した集電すり板材に特徴を有するも
のである。
【０００６】つぎに、この発明の集電すり板材におい
て、これを構成するＦｅ基焼結合金本体の組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 Ａ．組成 （ａ） ＴｉＣ ＴｉＣ成分には、上記の通り素地に分散し、自身のもつ
高硬度によって耐摩耗性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が１％未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その含有量が５％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１〜５％、望ましくは１．５〜３．５％と定めた。
て、これを構成するＦｅ基焼結合金本体の組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 Ａ．組成 （ａ） ＴｉＣ ＴｉＣ成分には、上記の通り素地に分散し、自身のもつ
高硬度によって耐摩耗性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が１％未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その含有量が５％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１〜５％、望ましくは１．５〜３．５％と定めた。
【０００７】（ｂ） Ｆｅ−Ｗ合金 Ｆｅ−Ｗ合金成分には、上記の通り素地に分散し、Ｔｉ
Ｃ成分による相手攻撃性の緩和に寄与するほか、自身も
ＴｉＣ成分との共存において耐摩耗性の向上に寄与する
作用があるが、その含有量が１５％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その含有量が３０％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１５〜３０％、望ましくは１８〜２５％と定めた。ま
た、Ｆｅ−Ｗ合金のＷ含有量は６０〜９０％にする必要
があり、これは、その含有量が６０％未満では自身の硬
さが低下するようになって上記作用を満足に発揮させる
ことができず、一方その含有量が９０％を越えると、硬
さが高くなって相手攻撃性増大の原因になるという理由
によるものであり、望ましくは７０〜８５％の含有がよ
い。
Ｃ成分による相手攻撃性の緩和に寄与するほか、自身も
ＴｉＣ成分との共存において耐摩耗性の向上に寄与する
作用があるが、その含有量が１５％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その含有量が３０％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１５〜３０％、望ましくは１８〜２５％と定めた。ま
た、Ｆｅ−Ｗ合金のＷ含有量は６０〜９０％にする必要
があり、これは、その含有量が６０％未満では自身の硬
さが低下するようになって上記作用を満足に発揮させる
ことができず、一方その含有量が９０％を越えると、硬
さが高くなって相手攻撃性増大の原因になるという理由
によるものであり、望ましくは７０〜８５％の含有がよ
い。
【０００８】（ｃ） Ｆｅ系合金のＣ 素地を構成するＦｅ系合金のＣ成分には、素地に固溶し
て強度を高めると共に、特にＴｉＣの素地に対する密着
性を向上させる作用があるが、その含有量が素地に占め
る割合で０．１％未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方その含有量が０．５％を越えると炭化物
が形成されるようになって素地の靭性が低下することか
ら、その含有量を０．１〜０．５％、望ましくは０．１
５〜０．３５％と定めた。
て強度を高めると共に、特にＴｉＣの素地に対する密着
性を向上させる作用があるが、その含有量が素地に占め
る割合で０．１％未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方その含有量が０．５％を越えると炭化物
が形成されるようになって素地の靭性が低下することか
ら、その含有量を０．１〜０．５％、望ましくは０．１
５〜０．３５％と定めた。
【０００９】（ｄ） Ｆｅ系合金のＷ 同じく素地を構成するＦｅ系合金のＷ成分には、素地に
固溶して強度を向上させるほか、上記Ｆｅ−Ｗ合金の素
地に対する密着性を向上させる作用があるが、その含有
量が素地に占める割合で１％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が２０％を越えると素
地の靭性が低下するようになることから、その含有量を
１〜２０％、望ましくは１．５〜１０％と定めた。
固溶して強度を向上させるほか、上記Ｆｅ−Ｗ合金の素
地に対する密着性を向上させる作用があるが、その含有
量が素地に占める割合で１％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が２０％を越えると素
地の靭性が低下するようになることから、その含有量を
１〜２０％、望ましくは１．５〜１０％と定めた。
【００１０】Ｂ． 気孔率 気孔率が２％未満では、含浸材の含浸割合が十分でな
く、この結果摺動時の摩擦熱で溶融して摩擦面の潤滑性
を向上させるという含浸効果が十分に発揮できず、一方
気孔率が１５％を越えると強度が急激に低下するように
なることから、気孔率を５〜１５％、望ましくは７〜１
３％と定めた。
く、この結果摺動時の摩擦熱で溶融して摩擦面の潤滑性
を向上させるという含浸効果が十分に発揮できず、一方
気孔率が１５％を越えると強度が急激に低下するように
なることから、気孔率を５〜１５％、望ましくは７〜１
３％と定めた。
【００１１】
【実施例】つぎに、この発明の集電すり板材を実施例に
より具体的に説明する。原料粉末として、いずれも１〜
１５０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ１〜
９５％の範囲内の所定のＷ含有量の各種のＦｅ−Ｗ合金
粉末、およびＴｉＣ粉末、さらに平均粒径：１５０μｍ
のアトマイズ鉄粉および同１０μｍの黒鉛粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、Ｖ型ミ
キサーで３０分間混合した後、３〜７ton ／cm2 の範囲
内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を
真空中、温度：１２００〜１２５０℃に８０分間保持の
条件で焼結することにより表１，２に示される組成並び
に気孔率を有し、かつ幅２５mm×厚さ：１０mm×長さ８
０mmの寸法をもったＦｅ基焼結合金本体Ａ〜Ｔを形成
し、ついでこれらのＦｅ基焼結合金本体Ａ〜Ｔのそれぞ
れに表３に示される組合せで、アンモニア分解ガス雰囲
気中、４５０〜５５０℃の範囲内の所定温度に加熱した
純ＺｎまたはＺｎ−０．４％Ｃｕ−０．１％Ｔｉ合金の
浴中に１時間浸漬保持の条件で亜鉛含浸を施すことによ
り本発明亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電すり板材（以
下、本発明集電すり板材という）１〜１４および比較亜
鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電すり板材（以下、比較集電
すり板材という）１〜６をそれぞれ製造した。なお、比
較集電すり板材１〜６は、これを構成するＦｅ基焼結合
金本体が、これの構成成分のうち、特に耐摩耗性および
相手攻撃性に影響を及ぼす成分含有量（表２に※印を付
す）がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
より具体的に説明する。原料粉末として、いずれも１〜
１５０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ１〜
９５％の範囲内の所定のＷ含有量の各種のＦｅ−Ｗ合金
粉末、およびＴｉＣ粉末、さらに平均粒径：１５０μｍ
のアトマイズ鉄粉および同１０μｍの黒鉛粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、Ｖ型ミ
キサーで３０分間混合した後、３〜７ton ／cm2 の範囲
内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を
真空中、温度：１２００〜１２５０℃に８０分間保持の
条件で焼結することにより表１，２に示される組成並び
に気孔率を有し、かつ幅２５mm×厚さ：１０mm×長さ８
０mmの寸法をもったＦｅ基焼結合金本体Ａ〜Ｔを形成
し、ついでこれらのＦｅ基焼結合金本体Ａ〜Ｔのそれぞ
れに表３に示される組合せで、アンモニア分解ガス雰囲
気中、４５０〜５５０℃の範囲内の所定温度に加熱した
純ＺｎまたはＺｎ−０．４％Ｃｕ−０．１％Ｔｉ合金の
浴中に１時間浸漬保持の条件で亜鉛含浸を施すことによ
り本発明亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電すり板材（以
下、本発明集電すり板材という）１〜１４および比較亜
鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電すり板材（以下、比較集電
すり板材という）１〜６をそれぞれ製造した。なお、比
較集電すり板材１〜６は、これを構成するＦｅ基焼結合
金本体が、これの構成成分のうち、特に耐摩耗性および
相手攻撃性に影響を及ぼす成分含有量（表２に※印を付
す）がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
【００１２】ついで、この結果得られた各種集電すり板
材について加速摩耗試験を行なった。加速摩耗試験は、
モータの水平回転軸に中心を固定することにより直立支
持された外径：２．２ｍの円板の前記固定側とは反対の
側面に、模擬トロリ線として外径：２ｍ×幅：５mm×厚
さ：１５mmの硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１００・ＢＢ−
Ｈ）を５０mm偏心して取付けた装置を用い、上記硬銅リ
ングの直径線上の両側にそれぞれ上記集電すり板材を
５．５kgの押付力で長さ：８０mm×幅：２５mmの寸法面
を両接触させ、上記模擬トロリ線と集電すり板材間に１
５０Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を５分で２
００km／hrの回転速度に上げ、この速度に５．５分間保
持した後、５．５分かけて停止を１サイクルとし、これ
を６回繰り返すことにより行ない、集電すり板材の比摩
耗量と相手材である模擬トロリ線の摩耗深さを測定し
た。この測定結果を表３に示した。
材について加速摩耗試験を行なった。加速摩耗試験は、
モータの水平回転軸に中心を固定することにより直立支
持された外径：２．２ｍの円板の前記固定側とは反対の
側面に、模擬トロリ線として外径：２ｍ×幅：５mm×厚
さ：１５mmの硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１００・ＢＢ−
Ｈ）を５０mm偏心して取付けた装置を用い、上記硬銅リ
ングの直径線上の両側にそれぞれ上記集電すり板材を
５．５kgの押付力で長さ：８０mm×幅：２５mmの寸法面
を両接触させ、上記模擬トロリ線と集電すり板材間に１
５０Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を５分で２
００km／hrの回転速度に上げ、この速度に５．５分間保
持した後、５．５分かけて停止を１サイクルとし、これ
を６回繰り返すことにより行ない、集電すり板材の比摩
耗量と相手材である模擬トロリ線の摩耗深さを測定し
た。この測定結果を表３に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】
【００１６】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明集
電すり板材１〜１４は、いずれも低い相手攻撃性を保持
した状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較
集電すり板材１〜６に見られるように、これを構成する
Ｆｅ基焼結合金本体におけるＴｉＣ含有量およびＦｅ−
Ｗ合金含有量、さらにＦｅ−Ｗ合金におけるＷ含有量が
この発明の範囲から外れると耐摩耗性または相手攻撃性
の劣ったものになることが明らかである。上述のよう
に、この発明の集電すり板材は、すぐれた耐摩耗性とき
わめて低い相手攻撃性を具備しているものであり、電気
車の高速化に十分満足に対応でき、長期に亘ってすぐれ
た性能を発揮するのである。
電すり板材１〜１４は、いずれも低い相手攻撃性を保持
した状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較
集電すり板材１〜６に見られるように、これを構成する
Ｆｅ基焼結合金本体におけるＴｉＣ含有量およびＦｅ−
Ｗ合金含有量、さらにＦｅ−Ｗ合金におけるＷ含有量が
この発明の範囲から外れると耐摩耗性または相手攻撃性
の劣ったものになることが明らかである。上述のよう
に、この発明の集電すり板材は、すぐれた耐摩耗性とき
わめて低い相手攻撃性を具備しているものであり、電気
車の高速化に十分満足に対応でき、長期に亘ってすぐれ
た性能を発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 分散相として炭化チタン：１〜５％、 同じく分散相としてＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合
金：１５〜３０％、を含有し、残りが素地を形成するＦ
ｅ系合金からなる組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、 Ｃ：０．１〜０．５％、 Ｗ：１〜２０％、を
含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
し、さらに２〜１５％の気孔率を有するＦｅ基焼結合金
本体に、ＺｎまたはＺｎ合金を含浸してなる亜鉛含浸Ｆ
ｅ基焼結合金で構成したことを特徴とする耐摩耗性のす
ぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフす
り板材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826595A JPH08246112A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐摩耗性のすぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826595A JPH08246112A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐摩耗性のすぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246112A true JPH08246112A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=13657160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7826595A Withdrawn JPH08246112A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 耐摩耗性のすぐれた亜鉛含浸Ｆｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08246112A (ja) |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP7826595A patent/JPH08246112A/ja not_active Withdrawn
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