JPH0456787B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0456787B2 JPH0456787B2 JP60214250A JP21425085A JPH0456787B2 JP H0456787 B2 JPH0456787 B2 JP H0456787B2 JP 60214250 A JP60214250 A JP 60214250A JP 21425085 A JP21425085 A JP 21425085A JP H0456787 B2 JPH0456787 B2 JP H0456787B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- metal
- materials
- carbon material
- fiber
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属フアイバーで、性能を改善した摺
動・集電用炭素材料の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 電気車輌等の摺動集電材料は車輌の高速化と冷
房設備等による消費電力の増大に対応するため、
炭素の優れた摺動特性と金属の電気伝導性を生か
した炭素−金属複合材の開発が行なわれている。 たとえば、(1)特公昭56−14732号公報では炭素
材の持つ気孔に特定の金属を加圧含浸する方法が
提案されている。また、(2)特公昭58−39216号公
報では、特定の金属に炭素繊維を10〜70体積％介
在させて成る集電用材料が提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記した(1)、(2)の方法は、炭素
−金属の複合化に工夫がなされているが、たとえ
ば(1)の方法では炭素材の微細気孔には金属が充分
入つていないため、電気抵抗の低下効率が悪く、
また金属を含浸するために金属の溶融する高温で
減圧・加圧のできる特殊な設備が必要となる。 また、(2)の方法では炭素繊維の配合率が70体積
％以下のため炭素のもつ優れた摺動性が充分発揮
されない難点がある。 そこで、本発明の目的は、集電効率を上げるた
め、電気抵抗を金属並みに下げ、しかも摺動性を
損わないよう炭素含浸率を70体積（vol）％以上
に維持し、かつ耐衝撃性の改善を行ない、耐摩耗
性の優れた炭素材を提供しようとするものであ
る。 〔問題点解決のための手段〕 前記問題点を解決するために、本発明では、炭
素骨材と結合材を混練または混合後解砕した炭素
材料用原料、またはコールタールを熱処理し発生
する油分を真空蒸留で積極的に除去した後粉砕し
た炭素材料用原料に、金属フアイバーを2vol％以
上30vol％未満配合した後、型込め成型、焼成す
る手段と採つている。 〔作用〕 本発明は、配合する金属が炭素材の電気抵抗を
効率的に下げ、かつ補強材としても有効に働くこ
とができるよう考究したところ、金属フアイバー
がこの点で有効なことを見出した。 すなわち、金属フアイバーを炭素材中に分散す
ることにより、従来法と同量の金属含有率で比較
すると、金属フアイバーの炭素材中における連続
性により電気抵抗が著しく低下し、かつ炭素の欠
点であつた「脆さ」「欠け易さ」が金属フアイバ
ーで改善され、耐衝撃性が著しく向上し、曲げ強
度テストでは降伏点を過ぎても破壊されず、曲が
るという特定が付与されることが判つた。 このように、金属フアイバーの混合は炭素材の
電気抵抗を金属なみに下げ耐衝撃性を向上し欠け
難い炭素材の製造を可能にするものである。 さらに、炭素骨材と結合材を混練または混合後
解砕した炭素材料用原料、またはコールタールを
熱処理し発生する油分を真空蒸留で積極的に除去
した後粉砕した炭素材料用原料を用い、型込め成
型、焼成することにより、従来のものでは焼成時
のガスの発生等により炭素材に微細気泡が残り緻
密な炭素材料を得ることができず欠け易かつた
が、解砕による微粒化や結合材の使用量の減少ま
たは真空蒸留で積極的に油分の除去を行い、焼成
過程で発生するガス分の減少を図り、さらに型込
め成型を組み合わせることにより緻密な炭素材料
を得ることができるため、その後金属含浸を行わ
なくとも導電性・耐久性に優れ、摺動・集電用に
好適な炭素材料を得ることができる。 〔発明の具体例〕 以下、本発明をさらに詳説する。 本発明で使用する炭素材用原料は、粉砕したコ
ークス等の骨材とコールタール等のバインダー成
分を混練した後、解砕した粉末、またはコールタ
ールを熱処理し、発生する油分を真空蒸留で積極
的に除去した後、粉砕した原料等であり、これら
を加圧成型した後、焼成して炭素材が製造できる
原料粉をいう。 金属フアイバーの組成は銅、鉄等又はこれらの
混合物であつて、特に限定するものではないが、
電気抵抗が低く、強度が大きく、かつ融点の高い
金属が望ましい。この面で銅または銅合金は最適
である。金属の融点が低いと炭素材の焼成中に金
属が溶け出すため、焼成温度が上げられず好まし
くない。 金属フアイバーの形状は特に限定するものでは
ないが、繊維径１mm以下、繊維長10mm以下が好ま
しい。 また、金属フアイバーの配合率は２〜30vol％
（30vol％を含まず）好ましくは６〜20vol％が適
する。 金属フアイバーの配合率が2vol％以下の場合
は、金属フアイバーによる電気抵抗の低下等の効
果があらわれない。 また、金属フアイバーの配合率が30vol％を超
えると、炭素材料が金属フアイバーを充分接着で
きず強度の低下を招くため好ましくない。 次に炭素材料と金属フアイバーの混合方法は振
とう式、Ｖブレンダー等の一般的な方法でよく、
特に限定するものではないが、混練機による強制
的な混合で金属フアイバーが折れ曲がり球形とな
る場合は好ましくない。 以上のようにして得られた混合原料を一軸加圧
成型、または、等方加圧成型等の方法で型込め成
型した後、非酸化性雰囲気中で炭化および黒鉛化
のための焼成を行う。焼成温度は金属フアイバー
の融点前後の温度まで行なう。焼成処理が終わる
と、所定の形状に加工し、摺動・集電用炭素材料
を得ることができる。この際、金属含浸は行わな
い。 〔実施例および比較例〕 石油コークスを平均粒径30μｍに微粉砕し軟化
点80℃の中ピツチを30重量％配合した後、混錬機
で約120℃に加熱しながら５時間混錬した。この
混合物を放冷した後、解砕し炭素材用原料粉を得
た。 次いで、一例として糸径50μｍで糸の長さ約３
mmの銅フアイバー又はスチールフアイバーを所定
量配合し充分振り混ぜてこの混合粉を金型に入れ
2t／cm2の成型圧で50×90mm、厚さ15mmの板状に成
型した後、粉コークスを詰めた鉄箱に成型体を埋
め、窒素雰囲気中で10℃／hrの速度で1050℃まで
昇温し５時間保持した。結果を第１表に示す。 銅フアイバーの配合率が本発明範囲のものを実
施例１〜３、スチールフアイバーの場合を実施例
４〜６、金属フアイバーを全く配合しない場合、
および銅フアイバーを50vol％配合したものを比
較例１，２、粒径20μｍの銅粉末を20vol％配合し
たものを比較例３とした。 また、摩耗量は120＃サイドペーパーで面荒さ
を揃えた銅製デイスクを1200rpmで回転し、これ
にサイズ8φ×40mmの試験片を６Kgの圧力で押
し付け銅製デイスクを５×105回転したときの摩
耗容量で示した。
動・集電用炭素材料の製造方法に関する。 〔従来の技術〕 電気車輌等の摺動集電材料は車輌の高速化と冷
房設備等による消費電力の増大に対応するため、
炭素の優れた摺動特性と金属の電気伝導性を生か
した炭素−金属複合材の開発が行なわれている。 たとえば、(1)特公昭56−14732号公報では炭素
材の持つ気孔に特定の金属を加圧含浸する方法が
提案されている。また、(2)特公昭58−39216号公
報では、特定の金属に炭素繊維を10〜70体積％介
在させて成る集電用材料が提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記した(1)、(2)の方法は、炭素
−金属の複合化に工夫がなされているが、たとえ
ば(1)の方法では炭素材の微細気孔には金属が充分
入つていないため、電気抵抗の低下効率が悪く、
また金属を含浸するために金属の溶融する高温で
減圧・加圧のできる特殊な設備が必要となる。 また、(2)の方法では炭素繊維の配合率が70体積
％以下のため炭素のもつ優れた摺動性が充分発揮
されない難点がある。 そこで、本発明の目的は、集電効率を上げるた
め、電気抵抗を金属並みに下げ、しかも摺動性を
損わないよう炭素含浸率を70体積（vol）％以上
に維持し、かつ耐衝撃性の改善を行ない、耐摩耗
性の優れた炭素材を提供しようとするものであ
る。 〔問題点解決のための手段〕 前記問題点を解決するために、本発明では、炭
素骨材と結合材を混練または混合後解砕した炭素
材料用原料、またはコールタールを熱処理し発生
する油分を真空蒸留で積極的に除去した後粉砕し
た炭素材料用原料に、金属フアイバーを2vol％以
上30vol％未満配合した後、型込め成型、焼成す
る手段と採つている。 〔作用〕 本発明は、配合する金属が炭素材の電気抵抗を
効率的に下げ、かつ補強材としても有効に働くこ
とができるよう考究したところ、金属フアイバー
がこの点で有効なことを見出した。 すなわち、金属フアイバーを炭素材中に分散す
ることにより、従来法と同量の金属含有率で比較
すると、金属フアイバーの炭素材中における連続
性により電気抵抗が著しく低下し、かつ炭素の欠
点であつた「脆さ」「欠け易さ」が金属フアイバ
ーで改善され、耐衝撃性が著しく向上し、曲げ強
度テストでは降伏点を過ぎても破壊されず、曲が
るという特定が付与されることが判つた。 このように、金属フアイバーの混合は炭素材の
電気抵抗を金属なみに下げ耐衝撃性を向上し欠け
難い炭素材の製造を可能にするものである。 さらに、炭素骨材と結合材を混練または混合後
解砕した炭素材料用原料、またはコールタールを
熱処理し発生する油分を真空蒸留で積極的に除去
した後粉砕した炭素材料用原料を用い、型込め成
型、焼成することにより、従来のものでは焼成時
のガスの発生等により炭素材に微細気泡が残り緻
密な炭素材料を得ることができず欠け易かつた
が、解砕による微粒化や結合材の使用量の減少ま
たは真空蒸留で積極的に油分の除去を行い、焼成
過程で発生するガス分の減少を図り、さらに型込
め成型を組み合わせることにより緻密な炭素材料
を得ることができるため、その後金属含浸を行わ
なくとも導電性・耐久性に優れ、摺動・集電用に
好適な炭素材料を得ることができる。 〔発明の具体例〕 以下、本発明をさらに詳説する。 本発明で使用する炭素材用原料は、粉砕したコ
ークス等の骨材とコールタール等のバインダー成
分を混練した後、解砕した粉末、またはコールタ
ールを熱処理し、発生する油分を真空蒸留で積極
的に除去した後、粉砕した原料等であり、これら
を加圧成型した後、焼成して炭素材が製造できる
原料粉をいう。 金属フアイバーの組成は銅、鉄等又はこれらの
混合物であつて、特に限定するものではないが、
電気抵抗が低く、強度が大きく、かつ融点の高い
金属が望ましい。この面で銅または銅合金は最適
である。金属の融点が低いと炭素材の焼成中に金
属が溶け出すため、焼成温度が上げられず好まし
くない。 金属フアイバーの形状は特に限定するものでは
ないが、繊維径１mm以下、繊維長10mm以下が好ま
しい。 また、金属フアイバーの配合率は２〜30vol％
（30vol％を含まず）好ましくは６〜20vol％が適
する。 金属フアイバーの配合率が2vol％以下の場合
は、金属フアイバーによる電気抵抗の低下等の効
果があらわれない。 また、金属フアイバーの配合率が30vol％を超
えると、炭素材料が金属フアイバーを充分接着で
きず強度の低下を招くため好ましくない。 次に炭素材料と金属フアイバーの混合方法は振
とう式、Ｖブレンダー等の一般的な方法でよく、
特に限定するものではないが、混練機による強制
的な混合で金属フアイバーが折れ曲がり球形とな
る場合は好ましくない。 以上のようにして得られた混合原料を一軸加圧
成型、または、等方加圧成型等の方法で型込め成
型した後、非酸化性雰囲気中で炭化および黒鉛化
のための焼成を行う。焼成温度は金属フアイバー
の融点前後の温度まで行なう。焼成処理が終わる
と、所定の形状に加工し、摺動・集電用炭素材料
を得ることができる。この際、金属含浸は行わな
い。 〔実施例および比較例〕 石油コークスを平均粒径30μｍに微粉砕し軟化
点80℃の中ピツチを30重量％配合した後、混錬機
で約120℃に加熱しながら５時間混錬した。この
混合物を放冷した後、解砕し炭素材用原料粉を得
た。 次いで、一例として糸径50μｍで糸の長さ約３
mmの銅フアイバー又はスチールフアイバーを所定
量配合し充分振り混ぜてこの混合粉を金型に入れ
2t／cm2の成型圧で50×90mm、厚さ15mmの板状に成
型した後、粉コークスを詰めた鉄箱に成型体を埋
め、窒素雰囲気中で10℃／hrの速度で1050℃まで
昇温し５時間保持した。結果を第１表に示す。 銅フアイバーの配合率が本発明範囲のものを実
施例１〜３、スチールフアイバーの場合を実施例
４〜６、金属フアイバーを全く配合しない場合、
および銅フアイバーを50vol％配合したものを比
較例１，２、粒径20μｍの銅粉末を20vol％配合し
たものを比較例３とした。 また、摩耗量は120＃サイドペーパーで面荒さ
を揃えた銅製デイスクを1200rpmで回転し、これ
にサイズ8φ×40mmの試験片を６Kgの圧力で押
し付け銅製デイスクを５×105回転したときの摩
耗容量で示した。
【表】
以上のように、本発明によると、炭素材原料の
前処理、成型方法の選定、および金属フアイバー
の配合により、金属粉末を配合した場合より著し
く電気抵抗が下がり、さらに金属含浸の余分な工
程を必要とせずに耐摩耗性、耐衝撃性に優れた炭
素材料を製造することができる。
前処理、成型方法の選定、および金属フアイバー
の配合により、金属粉末を配合した場合より著し
く電気抵抗が下がり、さらに金属含浸の余分な工
程を必要とせずに耐摩耗性、耐衝撃性に優れた炭
素材料を製造することができる。
Claims (1)
- １ 炭素骨材と結合材を混練または混合後解砕し
た炭素材料用原料、またはコールタールを熱処理
し発生する油分を真空蒸留で積極的に除去した後
粉砕した炭素材料用原料に、金属フアイバーを
2vol％以上30vol％未満配合した後、型込め成型、
焼成することを特徴とする摺動・集電用炭素材料
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214250A JPS6272564A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 摺動・集電用炭素材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214250A JPS6272564A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 摺動・集電用炭素材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272564A JPS6272564A (ja) | 1987-04-03 |
| JPH0456787B2 true JPH0456787B2 (ja) | 1992-09-09 |
Family
ID=16652653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60214250A Granted JPS6272564A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 摺動・集電用炭素材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272564A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02160662A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭素・金属複合材 |
| JPH0676259B2 (ja) * | 1990-02-28 | 1994-09-28 | 新日鐵化学株式会社 | 摺動集電用炭素材料の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4170486A (en) * | 1975-05-05 | 1979-10-09 | Cabot Corporation | Carbon black compositions and black-pigmented compositions containing same |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP60214250A patent/JPS6272564A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6272564A (ja) | 1987-04-03 |
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