JPH05239598A - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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- JPH05239598A JPH05239598A JP4362092A JP4362092A JPH05239598A JP H05239598 A JPH05239598 A JP H05239598A JP 4362092 A JP4362092 A JP 4362092A JP 4362092 A JP4362092 A JP 4362092A JP H05239598 A JPH05239598 A JP H05239598A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は良好な摺動性と高い導電性を合せ持つ
安価な摺動部材を提供することを目的とする。 【構成】主成分として重量％でＦｅを１０〜９０％、Ｃ
ｕを１０〜９０％、ＣをＦｅに対して１０％以下含み、
少なくともＣの一部が球状黒鉛であることを特徴とす
る。
安価な摺動部材を提供することを目的とする。 【構成】主成分として重量％でＦｅを１０〜９０％、Ｃ
ｕを１０〜９０％、ＣをＦｅに対して１０％以下含み、
少なくともＣの一部が球状黒鉛であることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えばモータのブラシ、
架線、接点、パンタグラフ、トロリ線等に適用される摺
動部材に関する。
架線、接点、パンタグラフ、トロリ線等に適用される摺
動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の摺動部材には、炭素系材
料、貴金属材料のほか、Ｃｕ系の材料およびＦｅ系の材
料等が利用されている。Ｃｕ系材料は、トロリ線等によ
く利用されている。合金トロリ線の場合は、耐熱性を上
げるためにＳｎを添加したものがある。
料、貴金属材料のほか、Ｃｕ系の材料およびＦｅ系の材
料等が利用されている。Ｃｕ系材料は、トロリ線等によ
く利用されている。合金トロリ線の場合は、耐熱性を上
げるためにＳｎを添加したものがある。
【０００３】また、複合構造をもつものとしては、中心
部に鋼心を有し、周囲をＣｕにしたものがある。但し、
このものは、先に示した硬銅材料よりも長寿命である
が、表面がＣｕで被覆されているため、耐摩耗性には限
界がある。さらに小形モータ整流子やスイッチボリュー
ム等にはＣｕ−Ｚｎ系合金材料、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｐ
系合金材料等も利用されていたが、いずれの材料におい
ても強度不足という欠点がある。
部に鋼心を有し、周囲をＣｕにしたものがある。但し、
このものは、先に示した硬銅材料よりも長寿命である
が、表面がＣｕで被覆されているため、耐摩耗性には限
界がある。さらに小形モータ整流子やスイッチボリュー
ム等にはＣｕ−Ｚｎ系合金材料、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｐ
系合金材料等も利用されていたが、いずれの材料におい
ても強度不足という欠点がある。
【０００４】Ｆｅ系材料については、パンタグラフのす
り板が有名で、Ｐｂを１７〜２７％、Ｃｕを０．１〜３
％、Ｍｏを０．１〜５％含んだ焼結合金の適用例があ
る。しかし焼結合金は価格が高く、Ｆｅを主成分として
いるため導電性が悪いという欠点がある。これを改良す
るため鋳造により、すり板を製造する試みがあるが、機
械的強さと電気的強さに優れているものの、潤滑性に難
点がある。
り板が有名で、Ｐｂを１７〜２７％、Ｃｕを０．１〜３
％、Ｍｏを０．１〜５％含んだ焼結合金の適用例があ
る。しかし焼結合金は価格が高く、Ｆｅを主成分として
いるため導電性が悪いという欠点がある。これを改良す
るため鋳造により、すり板を製造する試みがあるが、機
械的強さと電気的強さに優れているものの、潤滑性に難
点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、Ｆｅ系
材料のもつ摺動性とＣｕ系材料のもつ導電性とを合せ持
つ安価な材料は知られていないのが現状である。
材料のもつ摺動性とＣｕ系材料のもつ導電性とを合せ持
つ安価な材料は知られていないのが現状である。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、良好摺動性と高い導電性を合せ持つ安価な摺動
部材を提供することを目的とする。
もので、良好摺動性と高い導電性を合せ持つ安価な摺動
部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の摺動
部材は、主成分として重量％でＦｅを１０〜９０％、Ｃ
ｕを１０〜９０％、ＣをＦｅに対して１０％以下含み、
少なくともＣの一部が球状黒鉛であることを特徴とす
る。
部材は、主成分として重量％でＦｅを１０〜９０％、Ｃ
ｕを１０〜９０％、ＣをＦｅに対して１０％以下含み、
少なくともＣの一部が球状黒鉛であることを特徴とす
る。
【０００８】ここでＦｅは部材強度を高めるための材料
であり、下限を１０％としたのは、これより少ないと強
度劣化をもたらすためである。上限を９０％としたの
は、これを越えると導電率が低下するためである。強度
および導電率、さらに後述する球状黒鉛の保持材として
の性質から、Ｆｅの望ましい含有範囲は２０〜８０％で
ある。
であり、下限を１０％としたのは、これより少ないと強
度劣化をもたらすためである。上限を９０％としたの
は、これを越えると導電率が低下するためである。強度
および導電率、さらに後述する球状黒鉛の保持材として
の性質から、Ｆｅの望ましい含有範囲は２０〜８０％で
ある。
【０００９】Ｃｕは導電性確保のための材料であり、そ
の下限を１０％としたのは、これより少ないと十分な導
電性が確保できないためである。上限を９０％としたの
は、これを越えると強度が低下するためである。
の下限を１０％としたのは、これより少ないと十分な導
電性が確保できないためである。上限を９０％としたの
は、これを越えると強度が低下するためである。
【００１０】Ｃは材料硬度の調整材であるとともに、球
状黒鉛として素材中に析出し、摺動時に摺動面に露出し
て、潤滑材の役目を果たす材料である。すなわち、球状
黒鉛としてのＣの粉体は、使用時に摺動部材間に流れ込
み、摺動面の摩擦を低減させる。ＣのＦｅに対する含有
率を１０％以下としたのは、これを越えると硬度が高く
なり過ぎて、摺動する相手部材の「かじり」を生じるた
めである。なお望ましくは、球状黒鉛が十分に析出する
ようにするためＣの含有量の下限を２％とし、また硬度
抑制面から上限を８％とする。
状黒鉛として素材中に析出し、摺動時に摺動面に露出し
て、潤滑材の役目を果たす材料である。すなわち、球状
黒鉛としてのＣの粉体は、使用時に摺動部材間に流れ込
み、摺動面の摩擦を低減させる。ＣのＦｅに対する含有
率を１０％以下としたのは、これを越えると硬度が高く
なり過ぎて、摺動する相手部材の「かじり」を生じるた
めである。なお望ましくは、球状黒鉛が十分に析出する
ようにするためＣの含有量の下限を２％とし、また硬度
抑制面から上限を８％とする。
【００１１】上記構成の摺動部材によると、使用時に摺
動面に球状黒鉛が表出して相手部材との潤滑を促進する
ことができるので、潤滑材の供給量が減少しても、相手
材への「かじり」を防止することができ、例えばブラ
シ、トロリ線、接点（一部コネクタを含む）、架線等に
好適なものとなる。
動面に球状黒鉛が表出して相手部材との潤滑を促進する
ことができるので、潤滑材の供給量が減少しても、相手
材への「かじり」を防止することができ、例えばブラ
シ、トロリ線、接点（一部コネクタを含む）、架線等に
好適なものとなる。
【００１２】本発明において望ましくは、重量％でＣｒ
をＦｅに対して１〜２０％含有させる。Ｃｒは耐食性を
向上させるうえで有効な材料であり、下限を１％とした
のは、これより少ないと錆の発生抑制効果が小さいため
である。また上限を２０％としたのは、これを越えると
加工性が低下するためである。望ましい含有範囲は、２
〜１５％である。
をＦｅに対して１〜２０％含有させる。Ｃｒは耐食性を
向上させるうえで有効な材料であり、下限を１％とした
のは、これより少ないと錆の発生抑制効果が小さいため
である。また上限を２０％としたのは、これを越えると
加工性が低下するためである。望ましい含有範囲は、２
〜１５％である。
【００１３】上記部材の製造については、一般的な溶解
法が採用できるが、製造能率およびコスト等の面を考慮
した場合、溶湯急冷法の採用が望ましい。
法が採用できるが、製造能率およびコスト等の面を考慮
した場合、溶湯急冷法の採用が望ましい。
【００１４】溶湯急冷法による製造に際しては、例えば
双ロール式連続溶解により、上記成分の溶湯を５０℃／
sec 以上、望ましくは１００℃／sec 以上の速度で急冷
して板材を作製する。冷却速度を５０℃／sec 以上とす
るのは、これより遅いと、Ｆｅ，Ｃ，Ｃｕの偏析が起こ
ることが多いためである。
双ロール式連続溶解により、上記成分の溶湯を５０℃／
sec 以上、望ましくは１００℃／sec 以上の速度で急冷
して板材を作製する。冷却速度を５０℃／sec 以上とす
るのは、これより遅いと、Ｆｅ，Ｃ，Ｃｕの偏析が起こ
ることが多いためである。
【００１５】この場合、溶湯に球状黒鉛製造用の補助材
料として、Ｍｇ，Ｃｅ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｂａ，
Ｓｒ，Ｚｎのうち少くとも一種を添加する。球状黒鉛の
形成を容易に行うには溶湯量に対して重量％で０．０１
％以上を添加することが望ましく、さらに望ましくは
０．０２％以上である。
料として、Ｍｇ，Ｃｅ，Ｃａ，Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｂａ，
Ｓｒ，Ｚｎのうち少くとも一種を添加する。球状黒鉛の
形成を容易に行うには溶湯量に対して重量％で０．０１
％以上を添加することが望ましく、さらに望ましくは
０．０２％以上である。
【００１６】また、Ｐ，Ｓｂ，Ｃｏ等は黒鉛の球状化を
阻害するため、これらの含有量は１％以下に抑えること
が望ましい。
阻害するため、これらの含有量は１％以下に抑えること
が望ましい。
【００１７】さらに本発明の主要材料はＦｅ、Ｃｕ、Ｃ
であるが、それぞれの部品の目的に合せてＡｌ，Ｎｉ，
Ｚｎ等を添加してもよく、また析出物を積極的に作り、
硬度を上げるため、Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｖ等
を１％以下添加してもよい。
であるが、それぞれの部品の目的に合せてＡｌ，Ｎｉ，
Ｚｎ等を添加してもよく、また析出物を積極的に作り、
硬度を上げるため、Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｖ等
を１％以下添加してもよい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１９】表１に示す実施例１〜７，９につき、図１
に示す双ロール式連続溶解装置を用い、溶湯急冷法によ
り試料を作製した。すなわち、タンディッシュ１から一
対の冷却ドラム（双ロール）２ａ，２ｂに溶湯３を連続
的に抽出し、その後、中間ロール４を通過させて２mm厚
までの板材５を作製した。
に示す双ロール式連続溶解装置を用い、溶湯急冷法によ
り試料を作製した。すなわち、タンディッシュ１から一
対の冷却ドラム（双ロール）２ａ，２ｂに溶湯３を連続
的に抽出し、その後、中間ロール４を通過させて２mm厚
までの板材５を作製した。
【００２０】冷却速度は、実施例１〜５については１５
０℃／sec 、実施例６，７，９については２００℃／se
c とした。
０℃／sec 、実施例６，７，９については２００℃／se
c とした。
【００２１】その後、必要に応じて加熱炉６で板材５に
熱処理（焼入、焼鈍等）を施し、最終的に５０％の冷間
圧延を行って１mm厚とし、表１に示す成分をもつ試料
（実施例１〜９，）を得た。焼入および焼鈍条件や、球
状黒鉛生成のための補助材の添加については、表１に記
載したとおりである。
熱処理（焼入、焼鈍等）を施し、最終的に５０％の冷間
圧延を行って１mm厚とし、表１に示す成分をもつ試料
（実施例１〜９，）を得た。焼入および焼鈍条件や、球
状黒鉛生成のための補助材の添加については、表１に記
載したとおりである。
【００２２】なお、実施例８の試料については、フラッ
クスを用い、ＦｅとＣｕとを溶解させる方法で作製し
た。そして、鍛造および熱間加工の後、７００〜９００
℃の範囲で焼鈍および冷間圧延を繰返し、１mm厚までの
板材にした。
クスを用い、ＦｅとＣｕとを溶解させる方法で作製し
た。そして、鍛造および熱間加工の後、７００〜９００
℃の範囲で焼鈍および冷間圧延を繰返し、１mm厚までの
板材にした。
【００２３】以上の各実施例による試料の構成を微視的
に観察すると、図２に模式的に示すように、試料である
摺動部材１０にＦｅ相１１とＣｕ相１２とが相互に隣接
した構成となっており、Ｆｅ相１１には球状黒鉛１３が
析出している。この球状黒鉛１３は、相手材１４と摺動
した場合、図２に示すように摺動部材表面に露出して潤
滑材として機能することになる。
に観察すると、図２に模式的に示すように、試料である
摺動部材１０にＦｅ相１１とＣｕ相１２とが相互に隣接
した構成となっており、Ｆｅ相１１には球状黒鉛１３が
析出している。この球状黒鉛１３は、相手材１４と摺動
した場合、図２に示すように摺動部材表面に露出して潤
滑材として機能することになる。
【００２４】このような各実施例の試料について、硬さ
試験（ビッカース硬度、単位：Ｈｖ）を行ったところ、
表１に示すように、全て１９０（Ｈｖ）以上と、極めて
高い値を示すことが認められた。
試験（ビッカース硬度、単位：Ｈｖ）を行ったところ、
表１に示すように、全て１９０（Ｈｖ）以上と、極めて
高い値を示すことが認められた。
【００２５】また、導電率評価（純銅を１００とした時
の相対値、単位：ＩＡＣＳ％）を行ったところ、同表に
示すように、Ｆｅ含有率が高い実施例２，８を除いて、
十分に高い導電率が得られた。
の相対値、単位：ＩＡＣＳ％）を行ったところ、同表に
示すように、Ｆｅ含有率が高い実施例２，８を除いて、
十分に高い導電率が得られた。
【００２６】そして、摺動性を示す指標として、表面を
金属工具で引掻いた時の力を測定するスクラッチ試験を
行ったところ、全て５Ｎ以上の高い値が得られた。
金属工具で引掻いた時の力を測定するスクラッチ試験を
行ったところ、全て５Ｎ以上の高い値が得られた。
【００２７】さらに、各実施例による板材を円盤状に加
工し、ＳＵＳ３１６のピンを用いてピンオンディスク試
験を行い、３００時間の回転試験を行った。表１に、ピ
ンおよびディスクの摩耗の少かったものを○印、大きか
ったものを×印で示している。本実施例では全て○印で
示すように、ピンおよびディスクの摩耗が少いことが確
認された。
工し、ＳＵＳ３１６のピンを用いてピンオンディスク試
験を行い、３００時間の回転試験を行った。表１に、ピ
ンおよびディスクの摩耗の少かったものを○印、大きか
ったものを×印で示している。本実施例では全て○印で
示すように、ピンおよびディスクの摩耗が少いことが確
認された。
【００２８】以上の実施例に対し、表１に示すように比
較例として、従来のＣｕ−Ｆｅ合金（比較例１，３，
４）やＣｕ−Ｚｎ合金（比較例２）についても同様の試
験を行った。各比較例とも、硬さおよび導電率について
は高い値が示されたが、スクラッチ試験の結果について
は、比較例２のＣｕ−Ｚｎ合金が５Ｎ以下であり、ピン
オンディスク試験の結果については、各比較例とも×で
相手材または比較材自体に摩耗が大きく現れた。
較例として、従来のＣｕ−Ｆｅ合金（比較例１，３，
４）やＣｕ−Ｚｎ合金（比較例２）についても同様の試
験を行った。各比較例とも、硬さおよび導電率について
は高い値が示されたが、スクラッチ試験の結果について
は、比較例２のＣｕ−Ｚｎ合金が５Ｎ以下であり、ピン
オンディスク試験の結果については、各比較例とも×で
相手材または比較材自体に摩耗が大きく現れた。
【００２９】以上の比較から、本発明の摺動部材は従来
のものと遜色ない硬さおよび導電率を有しつつ、摺動性
については従来のものに比して優れた特性を有すること
が確認できた。
のものと遜色ない硬さおよび導電率を有しつつ、摺動性
については従来のものに比して優れた特性を有すること
が確認できた。
【００３０】そして、実施例１の材料を用いて家庭電気
製品の接点を、実施例２の材料を用いて電車用レール
を、実施例３の材料を用いてケーブル用ピンプラグコネ
クタを、実施例４の材料を用いてモータ用ブラシシャフ
トを、実施例５の材料を用いてパンタグラフを、実施例
６の材料を用いてトロリ線を、実施例７の材料を用いて
可変抵抗器のスライダーを、実施例８の材料を用いて車
輪を、実施例９の材料を用いてスイッチ用接点を、それ
ぞれ試作した結果、繰返しの使用に対して良好な摺動特
性を示すことが認められた。
製品の接点を、実施例２の材料を用いて電車用レール
を、実施例３の材料を用いてケーブル用ピンプラグコネ
クタを、実施例４の材料を用いてモータ用ブラシシャフ
トを、実施例５の材料を用いてパンタグラフを、実施例
６の材料を用いてトロリ線を、実施例７の材料を用いて
可変抵抗器のスライダーを、実施例８の材料を用いて車
輪を、実施例９の材料を用いてスイッチ用接点を、それ
ぞれ試作した結果、繰返しの使用に対して良好な摺動特
性を示すことが認められた。
【００３１】なお、本発明は上記以外に抜差しの多いリ
ードフレーム、ボルト・ナット、磁気ヘッド部品、カセ
ットテープの回転・摺動部品、コンプレッサ部品等にも
応用可能である。この時、場合によってはＮｉを添加し
て本発明の摺動部品を非磁性にすることもできる。
ードフレーム、ボルト・ナット、磁気ヘッド部品、カセ
ットテープの回転・摺動部品、コンプレッサ部品等にも
応用可能である。この時、場合によってはＮｉを添加し
て本発明の摺動部品を非磁性にすることもできる。
【００３２】また、放熱性と強度を兼備した部材でもあ
るので、摩擦による発熱を防ぐことも可能であり、した
がってサーマルヘッド部品や熱交換器の摺動部等、応用
範囲も広い。
るので、摩擦による発熱を防ぐことも可能であり、した
がってサーマルヘッド部品や熱交換器の摺動部等、応用
範囲も広い。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｆｅ系
材料のもつ良好な摺動性とＣｕ系材料のもつ高い導電
性、および放熱性を合せ持つ摺動部材が安価に得られる
ようになる。
材料のもつ良好な摺動性とＣｕ系材料のもつ高い導電
性、および放熱性を合せ持つ摺動部材が安価に得られる
ようになる。
【図１】本発明の一実施例に使用される溶湯急冷設備を
示す図。
示す図。
【図２】同実施例による摺動部材の組織を示す模式図。
１０ 摺動部材 １１ Ｆｅ相 １２ Ｃｕ相 １３ 球状黒鉛
Claims (1)
- 【請求項１】 主成分として重量％でＦｅを１０〜９０
％、Ｃｕを１０〜９０％、ＣをＦｅに対して１０％以下
含み、少なくともＣの一部が球状黒鉛であることを特徴
とする摺動部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4362092A JPH05239598A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4362092A JPH05239598A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05239598A true JPH05239598A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=12668890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4362092A Pending JPH05239598A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05239598A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1141428A4 (en) * | 1998-12-16 | 2002-10-30 | Victorian Rail Track | LOW RESISTANCE MATERIALS AND IMPROVED WEAR PERFORMANCE FOR ELECTRIC POWER TRANSFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| EP1471161A1 (en) * | 1999-09-21 | 2004-10-27 | Nisshin Steel Co., Ltd. | A stainless steel sheet having Cu-enriched grains dispersed in its matrix and/or a Cu-condensed layer |
| WO2016192230A1 (zh) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | 苏州晓锋知识产权运营管理有限公司 | 集电滑动材料的制备方法和其制得产品的应用 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4362092A patent/JPH05239598A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1141428A4 (en) * | 1998-12-16 | 2002-10-30 | Victorian Rail Track | LOW RESISTANCE MATERIALS AND IMPROVED WEAR PERFORMANCE FOR ELECTRIC POWER TRANSFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US6679933B1 (en) | 1998-12-16 | 2004-01-20 | Victorian Rail Track | Low resistivity materials with improved wear performance for electrical current transfer and methods for preparing same |
| EP1471161A1 (en) * | 1999-09-21 | 2004-10-27 | Nisshin Steel Co., Ltd. | A stainless steel sheet having Cu-enriched grains dispersed in its matrix and/or a Cu-condensed layer |
| WO2016192230A1 (zh) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | 苏州晓锋知识产权运营管理有限公司 | 集电滑动材料的制备方法和其制得产品的应用 |
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