JPH0772319B2 - 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 - Google Patents
集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［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鉄系焼結合金、特に速度270〜3
50km/Hで走行する高速電気車のパンタグラフ用摺板とし
て好適な、鉛を含まない集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の
製造法に関するものである。
耐摩性と潤滑性に秀れた鉄系焼結合金、特に速度270〜3
50km/Hで走行する高速電気車のパンタグラフ用摺板とし
て好適な、鉛を含まない集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の
製造法に関するものである。
［従来の技術］ 現在、速度220〜240km/HのJR新幹線用パンタグラフ摺板
として使用されている鉄系耐摩焼結合金は、鉄粉が主体
で潤滑性に欠けるため、鉛を２〜27％含有した焼結合金
が使用されている。これ等の銘柄の内、鉛を17〜27％と
比較的多量に含有する品種と、２〜10％と比較的少量含
有する品種において、走行寿命は前者が著しく短いこと
は周知の通りである。これは鉛を比較的多量に含有して
いる摺板は重いため摺板と架線が離線してその際に発生
する火花放電の回数が多くなり、摺板の摺動表面より過
剰の鉛が溶出し放失して摺板の表面を荒損するからであ
る。また、架線の摺動面がスパーク発生回数増加のため
著しく荒損し架線の寿命が短くなる欠点がある。また、
鉛粉を鉄道沿線に飛散して公害の心配がある。
として使用されている鉄系耐摩焼結合金は、鉄粉が主体
で潤滑性に欠けるため、鉛を２〜27％含有した焼結合金
が使用されている。これ等の銘柄の内、鉛を17〜27％と
比較的多量に含有する品種と、２〜10％と比較的少量含
有する品種において、走行寿命は前者が著しく短いこと
は周知の通りである。これは鉛を比較的多量に含有して
いる摺板は重いため摺板と架線が離線してその際に発生
する火花放電の回数が多くなり、摺板の摺動表面より過
剰の鉛が溶出し放失して摺板の表面を荒損するからであ
る。また、架線の摺動面がスパーク発生回数増加のため
著しく荒損し架線の寿命が短くなる欠点がある。また、
鉛粉を鉄道沿線に飛散して公害の心配がある。
本発明者は、前記の如き問題点を改善し摺板を軽量化す
ると共に公害をなくするため、鉄粉中に二硫化モリブデ
ン，二硫化タングステンなどの金属硫化物を配合してそ
の金属硫化物により鉛に代わる潤滑性能を発揮させ、か
つ焼結合金中に60〜150メッシュの粒粉状の単体クロー
ムをしっかりと抱き込んだ焼結合金の製造法を発明した
（特許第1009420号、特公昭54−42332号公報参照）。
ると共に公害をなくするため、鉄粉中に二硫化モリブデ
ン，二硫化タングステンなどの金属硫化物を配合してそ
の金属硫化物により鉛に代わる潤滑性能を発揮させ、か
つ焼結合金中に60〜150メッシュの粒粉状の単体クロー
ムをしっかりと抱き込んだ焼結合金の製造法を発明した
（特許第1009420号、特公昭54−42332号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］ この先発明によれば、速度220〜240km/H程度であれば良
好な耐摩性能と潤滑性能とを発揮できるが、それ以上の
270〜350km/Hにアップさせた場合には耐摩性能及び潤滑
性能がやや不十分である。本発明は前記の如き従来技術
の問題点に鑑み、速度270〜350km/Hにおいても優秀な耐
摩性能を発揮すると共に、摺板及び架線の耐久力を著し
く向上させることが出来、しかも鉛公害を皆無に出来る
集電摺動用鉄系耐摩焼結合金を提供せんとするものであ
る。
好な耐摩性能と潤滑性能とを発揮できるが、それ以上の
270〜350km/Hにアップさせた場合には耐摩性能及び潤滑
性能がやや不十分である。本発明は前記の如き従来技術
の問題点に鑑み、速度270〜350km/Hにおいても優秀な耐
摩性能を発揮すると共に、摺板及び架線の耐久力を著し
く向上させることが出来、しかも鉛公害を皆無に出来る
集電摺動用鉄系耐摩焼結合金を提供せんとするものであ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記の如き目的を達成するため、重量比に
て、耐摩成として60〜150メッシュの単体クローム23〜3
5％、潤滑成分として金属硫化物７〜15％、燐１％以
下、残部鉄粉よりなる粉末を混合し、これを８〜9t/cm2
で圧縮成形後、非酸化雰囲気あるいは還元雰囲気におい
て1190〜1270℃で焼結し、その後同雰囲気中において75
0〜900℃で焼鈍することを特徴とする。
て、耐摩成として60〜150メッシュの単体クローム23〜3
5％、潤滑成分として金属硫化物７〜15％、燐１％以
下、残部鉄粉よりなる粉末を混合し、これを８〜9t/cm2
で圧縮成形後、非酸化雰囲気あるいは還元雰囲気におい
て1190〜1270℃で焼結し、その後同雰囲気中において75
0〜900℃で焼鈍することを特徴とする。
［作用］ 本発明は、前記の如く鉄粉を主体とし、これに270〜350
km/Hの高速における耐摩性能と潤滑性能を発揮させるた
めに、先発明（特許第1009420号、特公昭54−42332号公
報参照）のクローム0.3〜７％に対し本発明はクローム2
3〜35％に増量し、これに従って潤滑剤の金属硫化物0.2
〜６％も本発明は７〜15％に増量した。また、先発明の
圧粉体は6t/cm2で加圧したが、本発明の圧粉体は８〜9t
/cm2で加圧した。次に先発明の圧粉体の焼結温度は還元
雰囲気中1150℃−30分であったが、本発明は1190〜1270
℃−50分で焼結する。このようにして焼結するとマトリ
ックスにFe−Crが所定通りに固溶し、焼結合金の母体中
に先発明より多量のクロームを、主成分の鉄と潤滑剤の
金属硫化物がしっかりと抱き込むことになる。更にこの
焼結合金を非酸化雰囲気中あるいは還元雰囲気中で750
〜900℃−60分間焼鈍して、270〜350km/Hの高速に適応
する耐摩性、潤滑性及び機械的強度と靭性を増加した集
電摺動用鉄系耐摩焼結合金を得た。
km/Hの高速における耐摩性能と潤滑性能を発揮させるた
めに、先発明（特許第1009420号、特公昭54−42332号公
報参照）のクローム0.3〜７％に対し本発明はクローム2
3〜35％に増量し、これに従って潤滑剤の金属硫化物0.2
〜６％も本発明は７〜15％に増量した。また、先発明の
圧粉体は6t/cm2で加圧したが、本発明の圧粉体は８〜9t
/cm2で加圧した。次に先発明の圧粉体の焼結温度は還元
雰囲気中1150℃−30分であったが、本発明は1190〜1270
℃−50分で焼結する。このようにして焼結するとマトリ
ックスにFe−Crが所定通りに固溶し、焼結合金の母体中
に先発明より多量のクロームを、主成分の鉄と潤滑剤の
金属硫化物がしっかりと抱き込むことになる。更にこの
焼結合金を非酸化雰囲気中あるいは還元雰囲気中で750
〜900℃−60分間焼鈍して、270〜350km/Hの高速に適応
する耐摩性、潤滑性及び機械的強度と靭性を増加した集
電摺動用鉄系耐摩焼結合金を得た。
すなわち、新幹線で使用されている摺板の機械的規格の
うち最も重要なものは衝撃値であるが、前記の如く混合
粉を８〜9t/cm2で圧縮成形した後、これを1190〜1270℃
の高温で焼結すると、硬度が上りすぎて衝撃値が低下
し、安全走行が不能となる。こゝにおいて本発明は、前
記条件で得られた焼結合金を750〜900℃で焼鈍し、硬度
を115以内に入るように下げることにより衝撃値を１以
上にすることができた。
うち最も重要なものは衝撃値であるが、前記の如く混合
粉を８〜9t/cm2で圧縮成形した後、これを1190〜1270℃
の高温で焼結すると、硬度が上りすぎて衝撃値が低下
し、安全走行が不能となる。こゝにおいて本発明は、前
記条件で得られた焼結合金を750〜900℃で焼鈍し、硬度
を115以内に入るように下げることにより衝撃値を１以
上にすることができた。
本発明に使用する二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、硫化鉄、硫化銅などの金属硫化物は７〜15％が適正
で、７％以下では潤滑性能が不十分で15％以上では機械
的強度が不足する。
ン、硫化鉄、硫化銅などの金属硫化物は７〜15％が適正
で、７％以下では潤滑性能が不十分で15％以上では機械
的強度が不足する。
燐は、前記鉄粉，クローム，金属硫化物の混合圧粉体を
焼結する際、その強い脱酸作用によって焼結の際形成さ
れるFe3P−Fe共晶組成の液相量を増して、焼結体中に耐
摩耗の目的で混入しているクローム、及び潤滑の目的で
混入している金属硫化物をしっかりと抱き込んだ状態で
収縮し、緻密化して強度を促進させるものである。ただ
し１％を越える配合をするとかえって脆弱となる。また
燐は焼結炉内の還元雰囲気が完全に近くかつ原料が清浄
であれば、その配合料を減じて零に近づけても前記の作
用効果を発揮させることができる。
焼結する際、その強い脱酸作用によって焼結の際形成さ
れるFe3P−Fe共晶組成の液相量を増して、焼結体中に耐
摩耗の目的で混入しているクローム、及び潤滑の目的で
混入している金属硫化物をしっかりと抱き込んだ状態で
収縮し、緻密化して強度を促進させるものである。ただ
し１％を越える配合をするとかえって脆弱となる。また
燐は焼結炉内の還元雰囲気が完全に近くかつ原料が清浄
であれば、その配合料を減じて零に近づけても前記の作
用効果を発揮させることができる。
単体クロームは、60〜150メッシュのものを使用する。
クロームは燐の配合と成形圧の増加と、先発明の焼結温
度1150℃を1190〜1270℃に向上することによって収縮緻
密化された鉄系焼結合金中において、クローム単体及び
マトリックスが一部鉄と固溶して脱落することなく強く
抱き込まれた状態で存在し、クローム特有の耐錆、耐摩
性能を発揮する。その含有量は270〜350km/Hにおいて23
％以下では耐摩性の向上に不十分であり、35％以上では
含有焼結合金の機械的強度を低下させる。
クロームは燐の配合と成形圧の増加と、先発明の焼結温
度1150℃を1190〜1270℃に向上することによって収縮緻
密化された鉄系焼結合金中において、クローム単体及び
マトリックスが一部鉄と固溶して脱落することなく強く
抱き込まれた状態で存在し、クローム特有の耐錆、耐摩
性能を発揮する。その含有量は270〜350km/Hにおいて23
％以下では耐摩性の向上に不十分であり、35％以上では
含有焼結合金の機械的強度を低下させる。
［実施例］ 以下本発明の具体例を各実施例により説明する。
実施例１ 重量比にて、60〜150メッシュの粒粉Cr 23％,MoS2 7％,
P 0.7％,Cu 0.4％,Co 0.5％,WS2 0.3％,Ni 0.5％，残部
鉄粉の割合で各原料を配合混和した後、9t/cm2で圧縮成
形し、還元雰囲気中で1190℃−50分間焼結した。得られ
た焼結合金を還元雰囲気中で750℃−60分間で焼鈍し
て、本発明の焼結合金を製造した。
P 0.7％,Cu 0.4％,Co 0.5％,WS2 0.3％,Ni 0.5％，残部
鉄粉の割合で各原料を配合混和した後、9t/cm2で圧縮成
形し、還元雰囲気中で1190℃−50分間焼結した。得られ
た焼結合金を還元雰囲気中で750℃−60分間で焼鈍し
て、本発明の焼結合金を製造した。
実施例２ 重量比にて、60〜150メッシュの粒粉Cr 28％,MoS2 9％,
P 0.5％,W 0.5％,CuS 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料
を配合混和した後、8t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中
で1250℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元雰
囲気中で820℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金
を製造した。
P 0.5％,W 0.5％,CuS 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料
を配合混和した後、8t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中
で1250℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元雰
囲気中で820℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金
を製造した。
実施例３ 重量比にて、60〜150メッシュの粒粉Cr 31％,MoS2 12
％,P 0.4％,Ti 0.5％,C 0.3％、残部鉄粉の割合で各原
料を配合混和した後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気
中で1220℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元
雰囲気中で820℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合
金を製造した。
％,P 0.4％,Ti 0.5％,C 0.3％、残部鉄粉の割合で各原
料を配合混和した後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気
中で1220℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元
雰囲気中で820℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合
金を製造した。
実施例４ 重量比にて、60〜150メッシュの粒粉Cr 35％,MoS2 14
％,P 0.3％,WS2 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料を配合
混和した後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中で1270
℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元雰囲気中
で900℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金を製造
した。
％,P 0.3％,WS2 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料を配合
混和した後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中で1270
℃−50分間焼結した。得られた焼結合金を還元雰囲気中
で900℃−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金を製造
した。
実施例５ 重量比にて、60〜150メッシュの粒粉Cr 30％,MoS2 15
％,P 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料を配合混和した
後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中で1250℃−50分
間焼結した。得られた焼結合金を還元雰囲気中で870℃
−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金を製造した。
％,P 0.3％、残部鉄粉の割合で各原料を配合混和した
後、9t/cm2で圧縮成形し、還元雰囲気中で1250℃−50分
間焼結した。得られた焼結合金を還元雰囲気中で870℃
−60分間で焼鈍して、本発明の焼結合金を製造した。
上記実施例１〜５により得た焼結合金の物理特性を示す
と第１表のとおりである。
と第１表のとおりである。
また前記各実施例１ないし５より得られた焼結合金より
切り出した各試験片、および現在JR新幹線（速度220km/
H）で使用している鉄系焼結合金よりなる試験片10×25
×90mmを回転式集電摺動試験機に取付け、押上力5.5k
g、通電電流AC150A、摺動速度75km/H、60分間無潤滑で
トロリー線に摺動させ、その時の各試験片の比摩耗率と
相手方トロリー線の厚みの摩耗を測定した。
切り出した各試験片、および現在JR新幹線（速度220km/
H）で使用している鉄系焼結合金よりなる試験片10×25
×90mmを回転式集電摺動試験機に取付け、押上力5.5k
g、通電電流AC150A、摺動速度75km/H、60分間無潤滑で
トロリー線に摺動させ、その時の各試験片の比摩耗率と
相手方トロリー線の厚みの摩耗を測定した。
その結果を第２表に示す。
前記第１表により明らかな如く、本発明により得られた
焼結合金は、270〜350km/Hの高速電車のパンタグラフす
り板として必要な特性を具備し、かつ第２表により明ら
かな如く、現在速度220km/H前後で使用されている鉄系
摺板と比較すると、その耐摩性を数倍に向上せしめると
共に相手方架線を痛めないことが実証された。また各実
施例ならびに第１表および第２表により明らかな如く、
クローム23〜35％，金属硫化物７〜15％，燐１％以下，
残部鉄粉よりなる圧粉体を焼結後焼鈍した本発明の焼結
合金において、鉄の少量をNi,W,Ti,Co,Cu,C,Crまたはそ
れらの化合物におきかえても上記組成の範囲内にある焼
結合金の耐摩性と潤滑性に大きな影響はない。従って上
記の焼結合金において鉄の少量を、前記の如き金属また
はその化合物におきかえることも本発明に包含される。
焼結合金は、270〜350km/Hの高速電車のパンタグラフす
り板として必要な特性を具備し、かつ第２表により明ら
かな如く、現在速度220km/H前後で使用されている鉄系
摺板と比較すると、その耐摩性を数倍に向上せしめると
共に相手方架線を痛めないことが実証された。また各実
施例ならびに第１表および第２表により明らかな如く、
クローム23〜35％，金属硫化物７〜15％，燐１％以下，
残部鉄粉よりなる圧粉体を焼結後焼鈍した本発明の焼結
合金において、鉄の少量をNi,W,Ti,Co,Cu,C,Crまたはそ
れらの化合物におきかえても上記組成の範囲内にある焼
結合金の耐摩性と潤滑性に大きな影響はない。従って上
記の焼結合金において鉄の少量を、前記の如き金属また
はその化合物におきかえることも本発明に包含される。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、摺板の耐摩性を顕
著に向上させると共に、その摺面が黒褐色の平滑で光沢
があり、相手方架線の摺動表面も滑らかで黒褐色の光沢
があり、架線の損傷と摩耗を顕著に減少せしめる効果が
あり、270〜350km/Hの高速電気車のパンタグラフ用摺板
として有益である。
著に向上させると共に、その摺面が黒褐色の平滑で光沢
があり、相手方架線の摺動表面も滑らかで黒褐色の光沢
があり、架線の損傷と摩耗を顕著に減少せしめる効果が
あり、270〜350km/Hの高速電気車のパンタグラフ用摺板
として有益である。
Claims (1)
- 【請求項１】重量比にて、単体クローム23〜35％、金属
硫化物７〜15％、燐１％以下、残部鉄粉よりなる粉末材
料を混合し、これを８〜9t/cm2で圧縮成形後、非酸化雰
囲気中あるいは還元雰囲気中において1190〜1270℃で焼
結し、その後同雰囲気中において750〜900℃で焼鈍する
ことを特徴とする鉛を含まない集電摺動用鉄系耐摩焼結
合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226767A JPH0772319B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2226767A JPH0772319B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04110442A JPH04110442A (ja) | 1992-04-10 |
| JPH0772319B2 true JPH0772319B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=16850298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2226767A Expired - Fee Related JPH0772319B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 集電摺動用鉄系耐摩焼結合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772319B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2511225B2 (ja) * | 1992-05-21 | 1996-06-26 | 帝国カーボン工業株式会社 | 集電摺動用耐摩焼結合金の製造法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5914537B2 (ja) * | 1976-09-29 | 1984-04-05 | 住友電気工業株式会社 | 焼結摺動部材 |
| JPS5442332A (en) * | 1977-08-25 | 1979-04-04 | Honda Motor Co Ltd | Production of fiberrreinforced composite material |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2226767A patent/JPH0772319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04110442A (ja) | 1992-04-10 |
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