JPH0522801A - ２重金属充填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材 - Google Patents
２重金属充填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材Info
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- JPH0522801A JPH0522801A JP19584391A JP19584391A JPH0522801A JP H0522801 A JPH0522801 A JP H0522801A JP 19584391 A JP19584391 A JP 19584391A JP 19584391 A JP19584391 A JP 19584391A JP H0522801 A JPH0522801 A JP H0522801A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材の強度向上
をはかる。 【構成】 Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材が、空孔
率：７〜３０％を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金基体と、
空孔の１５〜７０体積％を占める割合で溶浸されたＣｕ
またはＣｕ合金からなる１次溶浸導電材と、残りの空孔
に含浸されたＰｂまたはＰｂ合金からなる２次含浸潤滑
材とからなる。
をはかる。 【構成】 Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材が、空孔
率：７〜３０％を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金基体と、
空孔の１５〜７０体積％を占める割合で溶浸されたＣｕ
またはＣｕ合金からなる１次溶浸導電材と、残りの空孔
に含浸されたＰｂまたはＰｂ合金からなる２次含浸潤滑
材とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度を有する２重
金属充填構造のＦｅ基焼結合金製電気車すり板材に関す
るものである。
金属充填構造のＦｅ基焼結合金製電気車すり板材に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に電気車のすり板材には、特
に導電性と潤滑性が要求されることから、例えば特開昭
５８−２２４１３８号公報に記載される通り、導電材と
してＣｕやＣｕ合金粉末、固体潤滑材として金属硫化物
粉末や黒鉛粉末、さらにＰｂやＰｂ合金粉末などを用
い、これら原料粉末をＦｅ粉末などと共に所定の配合割
合に配合し、混合した後、圧粉体にプレス成形し、この
圧粉体を焼結することにより製造されたＦｅ基焼結合金
が用いられている。
に導電性と潤滑性が要求されることから、例えば特開昭
５８−２２４１３８号公報に記載される通り、導電材と
してＣｕやＣｕ合金粉末、固体潤滑材として金属硫化物
粉末や黒鉛粉末、さらにＰｂやＰｂ合金粉末などを用
い、これら原料粉末をＦｅ粉末などと共に所定の配合割
合に配合し、混合した後、圧粉体にプレス成形し、この
圧粉体を焼結することにより製造されたＦｅ基焼結合金
が用いられている。
【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、これに伴ないすり板材（集電材）
にも薄肉化および小型化による軽量化が強く要求される
傾向にあるが、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製電気車すり
板材においては、固体潤滑材として金属硫化物や黒鉛、
あるいはＰｂやＰｂ合金などを含有し、これらの固体潤
滑材は他の合金成分とのぬれ性が悪く、焼結性を低下さ
せる作用が強く、このため高強度を確保することができ
ないので、これらの要求に十分満足に対応することがで
きないのが現状である。
高速化はめざましく、これに伴ないすり板材（集電材）
にも薄肉化および小型化による軽量化が強く要求される
傾向にあるが、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製電気車すり
板材においては、固体潤滑材として金属硫化物や黒鉛、
あるいはＰｂやＰｂ合金などを含有し、これらの固体潤
滑材は他の合金成分とのぬれ性が悪く、焼結性を低下さ
せる作用が強く、このため高強度を確保することができ
ないので、これらの要求に十分満足に対応することがで
きないのが現状である。
【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、高強度を有する電気車すり板材
を開発すべく研究を行なった結果、少なくとも固体潤滑
材を含有しない多孔質Ｆｅ基焼結合金基体（固体潤滑材
の含有がないので高強度を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金
基体の製造が可能となる）を形成し、まず前記基体の空
孔の一部にＣｕまたはＣｕ合金からなる導電材を部分溶
浸させ、ついで残りの空孔にＰｂまたはＰｂ合金からな
る潤滑材を含浸させてなる２重金属充填構造のＦｅ基焼
結合金で電気車のすり板材を構成すると、この結果の電
気車すり板材は、特に上記Ｆｅ基焼結合金基体によって
高強度が確保され、かつ上記１次溶浸導電材および２次
含浸潤滑材によってすぐれた導電性と耐摩耗性も具備す
る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、高強度を有する電気車すり板材
を開発すべく研究を行なった結果、少なくとも固体潤滑
材を含有しない多孔質Ｆｅ基焼結合金基体（固体潤滑材
の含有がないので高強度を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金
基体の製造が可能となる）を形成し、まず前記基体の空
孔の一部にＣｕまたはＣｕ合金からなる導電材を部分溶
浸させ、ついで残りの空孔にＰｂまたはＰｂ合金からな
る潤滑材を含浸させてなる２重金属充填構造のＦｅ基焼
結合金で電気車のすり板材を構成すると、この結果の電
気車すり板材は、特に上記Ｆｅ基焼結合金基体によって
高強度が確保され、かつ上記１次溶浸導電材および２次
含浸潤滑材によってすぐれた導電性と耐摩耗性も具備す
る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、空孔率：７〜３０％を有し、か
つ固体潤滑材を含有しない多孔質Ｆｅ基焼結合金基体
と、空孔の１５〜７０体積％を占める割合で溶浸された
ＣｕまたはＣｕ合金からなる１次溶浸導電材と、残りの
空孔に含浸されたＰｂまたはＰｂ合金からなる２次含浸
潤滑材と、で構成してなる２重金属充填構造の高強度Ｆ
ｅ基焼結合金製電気車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、空孔率：７〜３０％を有し、か
つ固体潤滑材を含有しない多孔質Ｆｅ基焼結合金基体
と、空孔の１５〜７０体積％を占める割合で溶浸された
ＣｕまたはＣｕ合金からなる１次溶浸導電材と、残りの
空孔に含浸されたＰｂまたはＰｂ合金からなる２次含浸
潤滑材と、で構成してなる２重金属充填構造の高強度Ｆ
ｅ基焼結合金製電気車すり板材に特徴を有するものであ
る。
【０００６】なお、この発明の電気車すり板材におい
て、基体の空孔率を７〜３０％としたのは、その空孔率
が７％未満では、１次溶浸導電材および２次含浸潤滑材
の充填割合が少なくなりすぎて、所望のすぐれた導電性
および耐摩耗性を確保することができず、一方その空孔
率が３０％を越えると、所望の高強度を確保するのが困
難になるという理由にもとづくものである。
て、基体の空孔率を７〜３０％としたのは、その空孔率
が７％未満では、１次溶浸導電材および２次含浸潤滑材
の充填割合が少なくなりすぎて、所望のすぐれた導電性
および耐摩耗性を確保することができず、一方その空孔
率が３０％を越えると、所望の高強度を確保するのが困
難になるという理由にもとづくものである。
【０００７】また、この発明の電気車すり板材におい
て、基体の空孔の１次溶浸導電材による溶浸割合を１５
〜７０体積％と定めたのは、その割合が１５％未満では
所望のすぐれた導電性を確保することができず、一方そ
の割合が７０％を越えると、相対的に２次含浸潤滑材の
含浸割合が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。
て、基体の空孔の１次溶浸導電材による溶浸割合を１５
〜７０体積％と定めたのは、その割合が１５％未満では
所望のすぐれた導電性を確保することができず、一方そ
の割合が７０％を越えると、相対的に２次含浸潤滑材の
含浸割合が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。
【０００８】
【実施例】つぎに、この発明の電気車すり板材を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、３０〜２０
０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するＣｒ粉末、Ｆ
ｅ−Ｃｒ合金（Ｃｒ：６０％含有）粉末、Ｆｅ−Ｍｏ合
金（Ｍｏ：６０含有）粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ−Ｐ合金
（Ｐ：２５％含有）粉末、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ合金（Ｍ
ｏ：４５％，Ｓｉ：１０％含有）粉末、および平均粒
径：３μｍのＭｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれ
ぞれ表１に示される配合組成に配合し、ステアリン酸亜
鉛：１％を加えてミキサーにて３０分間混合した後、５
〜７ ton／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５００℃に３０分間保持して脱脂
し、ついでアンモニア分解ガス雰囲気中、１１００〜１
２００℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で焼
結して同じく表１に示される空孔率を有し、かつ配合組
成と実質的に同一の組成をもった多孔質Ｆｅ基焼結合金
基体を形成し、ついでこれらの基体に、メタン変成ガス
雰囲気中、表２に示される材質のＣｕまたはＣｕ合金か
らなる１次溶浸導電材を載置した状態で（前記１次溶浸
導電材の量を調整することにより空孔の溶浸割合が調整
される）、温度：１１００℃に１５分間保持の条件で溶
浸処理を行ない、表２に示される溶浸割合の導電材を溶
浸し、引続いて窒素雰囲気中、同じく表２に示される材
質のＰｂまたはＰｂ合金からなり、かつ５００〜７００
℃の範囲内の所定の温度に加熱された２次含浸潤滑材の
浴中に浸漬し、浴表面に８kg／cm2 の圧力を付加した状
態で１時間保持の条件で含浸処理を行なうことにより
幅：２５mm×厚さ：１０mm×長さ：８０mmの寸法をもっ
た２重金属充填構造の本発明電気車すり板材１〜１０を
それぞれ製造した。
により具体的に説明する。原料粉末として、３０〜２０
０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するＣｒ粉末、Ｆ
ｅ−Ｃｒ合金（Ｃｒ：６０％含有）粉末、Ｆｅ−Ｍｏ合
金（Ｍｏ：６０含有）粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ−Ｐ合金
（Ｐ：２５％含有）粉末、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ合金（Ｍ
ｏ：４５％，Ｓｉ：１０％含有）粉末、および平均粒
径：３μｍのＭｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれ
ぞれ表１に示される配合組成に配合し、ステアリン酸亜
鉛：１％を加えてミキサーにて３０分間混合した後、５
〜７ ton／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５００℃に３０分間保持して脱脂
し、ついでアンモニア分解ガス雰囲気中、１１００〜１
２００℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で焼
結して同じく表１に示される空孔率を有し、かつ配合組
成と実質的に同一の組成をもった多孔質Ｆｅ基焼結合金
基体を形成し、ついでこれらの基体に、メタン変成ガス
雰囲気中、表２に示される材質のＣｕまたはＣｕ合金か
らなる１次溶浸導電材を載置した状態で（前記１次溶浸
導電材の量を調整することにより空孔の溶浸割合が調整
される）、温度：１１００℃に１５分間保持の条件で溶
浸処理を行ない、表２に示される溶浸割合の導電材を溶
浸し、引続いて窒素雰囲気中、同じく表２に示される材
質のＰｂまたはＰｂ合金からなり、かつ５００〜７００
℃の範囲内の所定の温度に加熱された２次含浸潤滑材の
浴中に浸漬し、浴表面に８kg／cm2 の圧力を付加した状
態で１時間保持の条件で含浸処理を行なうことにより
幅：２５mm×厚さ：１０mm×長さ：８０mmの寸法をもっ
た２重金属充填構造の本発明電気車すり板材１〜１０を
それぞれ製造した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】つぎに、この結果得られた本発明電気車す
り板材１〜１０について、強度を評価する目的で引張強
さとシャルピー衝撃値を測定し、さらに電気比抵抗を測
定すると共に、加速摩耗試験を行なった。これらの測定
結果を表２に示した。
り板材１〜１０について、強度を評価する目的で引張強
さとシャルピー衝撃値を測定し、さらに電気比抵抗を測
定すると共に、加速摩耗試験を行なった。これらの測定
結果を表２に示した。
【００１２】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
の円板の片側面に、模擬トロリー線として外径：２ｍ×
高さ：１５mm×幅：５mmの硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１
００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm偏心して取付けた装置を用
い、上記硬銅リングに、直径線上の２個所で２本のすり
板材をそれぞれ５kgの押付力で長さ：８０mm×幅：２５
mmの寸法面を面接触させ、上記模擬トロリー線とすり板
材間に１００Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を
５．５分で２８０km／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分間かけて停止を１サイ
クルとし、これを３回繰り返すことにより行ない、すり
板材の比摩耗量および相手材である模擬トロリー線の摩
耗深さを測定した。この結果を模擬トロリー線５０００
回転当りの値に換算し、かつ２本のすり板材の平均値と
して表２に示した。
心を固定することにより直立支持された外径：２．２ｍ
の円板の片側面に、模擬トロリー線として外径：２ｍ×
高さ：１５mm×幅：５mmの硬銅リング（ＪＩＳ・Ｃ１１
００・ＢＢ−Ｈ）を５０mm偏心して取付けた装置を用
い、上記硬銅リングに、直径線上の２個所で２本のすり
板材をそれぞれ５kgの押付力で長さ：８０mm×幅：２５
mmの寸法面を面接触させ、上記模擬トロリー線とすり板
材間に１００Ａの電流を流しながら、上記円板の回転を
５．５分で２８０km／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分間かけて停止を１サイ
クルとし、これを３回繰り返すことにより行ない、すり
板材の比摩耗量および相手材である模擬トロリー線の摩
耗深さを測定した。この結果を模擬トロリー線５０００
回転当りの値に換算し、かつ２本のすり板材の平均値と
して表２に示した。
【００１３】
【発明の効果】表２に示される結果から、本発明電気車
すり板材１〜１０は、一般に引張強さ：１８〜２２kg／
mm2 、シャルピー衝撃値：１．０〜１．３kg・cm／c
m2 、および電気比抵抗：３０〜４０μΩ・cmを示し、
かつ同一条件での加速摩耗試験で１０〜１５×１０-7mm
3 ／kg・mm程度の比摩耗量を示す従来の固体潤滑材分散
型Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材に比して、一段と高
い強度を有し、かつこれと同等あるいはこれ以上の導電
性および耐摩耗性を示すことが明らかである。
すり板材１〜１０は、一般に引張強さ：１８〜２２kg／
mm2 、シャルピー衝撃値：１．０〜１．３kg・cm／c
m2 、および電気比抵抗：３０〜４０μΩ・cmを示し、
かつ同一条件での加速摩耗試験で１０〜１５×１０-7mm
3 ／kg・mm程度の比摩耗量を示す従来の固体潤滑材分散
型Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材に比して、一段と高
い強度を有し、かつこれと同等あるいはこれ以上の導電
性および耐摩耗性を示すことが明らかである。
【００１４】上述のように、この発明のＦｅ基焼結合金
製電気車すり板材は、これを構成するＦｅ基焼結合金基
体が固体潤滑材を含有せず、潤滑材は導電材の１次溶浸
処理後の含浸処理によって含有されるので、固体潤滑材
含有が原因の強度低下がなく、高強度を確保することが
でき、かつすぐれた導電性と耐摩耗性を具備することか
ら、実用に際しては薄肉化や小型化による軽量化を可能
とすると共に、すぐれた性能を長期に亘って発揮するの
である。
製電気車すり板材は、これを構成するＦｅ基焼結合金基
体が固体潤滑材を含有せず、潤滑材は導電材の１次溶浸
処理後の含浸処理によって含有されるので、固体潤滑材
含有が原因の強度低下がなく、高強度を確保することが
でき、かつすぐれた導電性と耐摩耗性を具備することか
ら、実用に際しては薄肉化や小型化による軽量化を可能
とすると共に、すぐれた性能を長期に亘って発揮するの
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年８月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 また、この発明の電気車すり板材におい
て、基体の空孔の１次溶浸導電材による溶浸割合を１５
〜７０体積％と定めたのは、その割合が１５％未満では
所望のすぐれた導電性を確保することができず、一方そ
の割合が７０％を越えると、相対的に２次含浸潤滑材の
含浸割合が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。さらに、この発明の電気車すり板材を構成する基体
は、重量％で（以下組成に関する％は重量％を示す）、
Ｍｏ：３〜１５％、 Ｎｉ：１〜５％、 Ｃｒ：２
〜１０％、を含有し、さらに必要に応じて、 Ｓｉ：
０．５〜３％、 Ｐ：０．３〜１％、 Ｓ：０．１〜
１％、のうちの１種または２種以上、を含有し、残りが
Ｆｅと不可避不純物からなる組成、並びに上記の通り７
〜３０体積％の空孔率を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金で
構成するのが望ましい。 同じく、１次溶浸導電材とし
て用いられるＣｕ合金としては、 Ｃｏ：１〜５％、
Ｆｅ：０．５〜２％、 Ｍｎ：０．５〜２％、
Ｓｎ：１〜１０％、 Ｚｎ：０．５〜２％、 Ｐ
ｂ：１〜４０％、のうちの１種または２種以上、を含有
し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣ
ｕ合金の使用が望ましい。 さらに、また同じく２次含
浸潤滑材として用いられるＰｂ合金としては、 Ｓｎ：
１〜６０％、を含有し、残りがＰｂと不可避不純物から
なる組成を有するＰｂ合金の使用が望ましい。
て、基体の空孔の１次溶浸導電材による溶浸割合を１５
〜７０体積％と定めたのは、その割合が１５％未満では
所望のすぐれた導電性を確保することができず、一方そ
の割合が７０％を越えると、相対的に２次含浸潤滑材の
含浸割合が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。さらに、この発明の電気車すり板材を構成する基体
は、重量％で（以下組成に関する％は重量％を示す）、
Ｍｏ：３〜１５％、 Ｎｉ：１〜５％、 Ｃｒ：２
〜１０％、を含有し、さらに必要に応じて、 Ｓｉ：
０．５〜３％、 Ｐ：０．３〜１％、 Ｓ：０．１〜
１％、のうちの１種または２種以上、を含有し、残りが
Ｆｅと不可避不純物からなる組成、並びに上記の通り７
〜３０体積％の空孔率を有する多孔質Ｆｅ基焼結合金で
構成するのが望ましい。 同じく、１次溶浸導電材とし
て用いられるＣｕ合金としては、 Ｃｏ：１〜５％、
Ｆｅ：０．５〜２％、 Ｍｎ：０．５〜２％、
Ｓｎ：１〜１０％、 Ｚｎ：０．５〜２％、 Ｐ
ｂ：１〜４０％、のうちの１種または２種以上、を含有
し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣ
ｕ合金の使用が望ましい。 さらに、また同じく２次含
浸潤滑材として用いられるＰｂ合金としては、 Ｓｎ：
１〜６０％、を含有し、残りがＰｂと不可避不純物から
なる組成を有するＰｂ合金の使用が望ましい。
─────────────────────────────────────────────────────
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 1/04 Ｑ 7412−4Ｋ
33/02 １０１ 7412−4Ｋ
Claims (2)
- 【請求項１】 空孔率：７〜３０％を有する多孔質Ｆｅ
基焼結合金基体と、空孔の１５〜７０体積％を占める割
合で溶浸されたＣｕまたはＣｕ合金からなる１次溶浸導
電材と、 残りの空孔に含浸されたＰｂまたはＰｂ合金からなる２
次含浸潤滑材と、で構成してなる２重金属充填構造を有
する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材。 - 【請求項２】 上記基体が固体潤滑材を含有しない空孔
率：７〜３０％を有する高強度多孔質Ｆｅ基焼結合金か
らなることを特徴とする上記請求項１記載の２重金属充
填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19584391A JPH0522801A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | ２重金属充填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19584391A JPH0522801A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | ２重金属充填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522801A true JPH0522801A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16347934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19584391A Withdrawn JPH0522801A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | ２重金属充填構造を有する高強度Ｆｅ基焼結合金製電気車すり板材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0522801A (ja) |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP19584391A patent/JPH0522801A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |