JPH08100246A - 導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 - Google Patents
導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸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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- JPH08100246A JPH08100246A JP25922994A JP25922994A JPH08100246A JP H08100246 A JPH08100246 A JP H08100246A JP 25922994 A JP25922994 A JP 25922994A JP 25922994 A JP25922994 A JP 25922994A JP H08100246 A JPH08100246 A JP H08100246A
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- sintered alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸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、分散相形成
成分としてTiB2 および/またはZrB2 :5〜30
%、以下いずれも素地形成成分として、Ni,Cu、お
よびMnのうちの1種以上:0.1〜7%を含有し、さ
らに必要に応じてCrおよび/またはMo:0.05〜
3%、並びにC:0.05〜0.5%のいずれか、また
は両方を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成(以上重量%)、並びに5〜15%の気孔率を有する
Fe基焼結合金に、PbまたはPb合金を含浸してなる
鉛含浸Fe基焼結合金からなる。
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、分散相形成
成分としてTiB2 および/またはZrB2 :5〜30
%、以下いずれも素地形成成分として、Ni,Cu、お
よびMnのうちの1種以上:0.1〜7%を含有し、さ
らに必要に応じてCrおよび/またはMo:0.05〜
3%、並びにC:0.05〜0.5%のいずれか、また
は両方を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成(以上重量%)、並びに5〜15%の気孔率を有する
Fe基焼結合金に、PbまたはPb合金を含浸してなる
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、すぐれた導電性と耐
摩耗性を有し、したがって高集電能力を可能とした状態
で、長期に亘ってすぐれた性能を発揮する鉛含浸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。
摩耗性を有し、したがって高集電能力を可能とした状態
で、長期に亘ってすぐれた性能を発揮する鉛含浸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、一般に電気車の集電用パンタグラ
フすり板材として、素地に硬質粒子が分散分布した組
織、並びに5〜30%の気孔率を有するFe基焼結合金
に、PbまたはPb合金を含浸してなる各種の鉛含浸F
e基焼結合金が提案され、実用に供されている。
フすり板材として、素地に硬質粒子が分散分布した組
織、並びに5〜30%の気孔率を有するFe基焼結合金
に、PbまたはPb合金を含浸してなる各種の鉛含浸F
e基焼結合金が提案され、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
大型化および多連結化、さらに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には、できる
だけ多くの電流を取り入れることのできる特性、すなわ
ち高い導電性と、一段の耐摩耗性向上が要求されるが、
現在提案され、実用に供されている鉛含浸Fe基焼結合
金製集電用パンタグラフすり板材(以下、単に集電すり
板材という)においては、耐摩耗性にすぐれるものは導
電性が低く、反対に導電性の良好なものは耐摩耗性が劣
り、導電性と耐摩耗性の両特性を兼ね備えたものでない
ために、これらの要求に満足に対応することができない
のが現状である。
大型化および多連結化、さらに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には、できる
だけ多くの電流を取り入れることのできる特性、すなわ
ち高い導電性と、一段の耐摩耗性向上が要求されるが、
現在提案され、実用に供されている鉛含浸Fe基焼結合
金製集電用パンタグラフすり板材(以下、単に集電すり
板材という)においては、耐摩耗性にすぐれるものは導
電性が低く、反対に導電性の良好なものは耐摩耗性が劣
り、導電性と耐摩耗性の両特性を兼ね備えたものでない
ために、これらの要求に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、導電性および耐摩耗性にすぐれ
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)、分散相形成成分として、TiおよびZrのほ
う化物(以下、それぞれTiB2およびZrB2 で示
す)のうちの1種または2種:5〜30%、以下いずれ
も素地形成成分として、Ni,Cu,およびMnのうち
の1種または2種以上:0.1〜7%、を含有し、さら
に必要に応じて、(a) Crおよび/またはMo:
0.05〜3%、(b) C:0.05〜0.5%、以
上(a)および/または(b)を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成、並びに、5〜15%の気孔
率、を有するFe基焼結合金に、PbまたはPb合金を
含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成すると、上記
分散相を構成するTiB2 およびZrB2 は、表1に示
される通り、素地の主要成分であるFeとほぼ同等の比
抵抗を有し、かつ著しく高い硬さを有し、さらにFe基
合金素地との密着性にもすぐれていることから、この結
果の集電すり板材は、きわめて導電性のすぐれたものと
なるばかりでなく、すぐれた耐摩耗性を発揮するという
研究結果を得たのである。
上述のような観点から、導電性および耐摩耗性にすぐれ
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)、分散相形成成分として、TiおよびZrのほ
う化物(以下、それぞれTiB2およびZrB2 で示
す)のうちの1種または2種:5〜30%、以下いずれ
も素地形成成分として、Ni,Cu,およびMnのうち
の1種または2種以上:0.1〜7%、を含有し、さら
に必要に応じて、(a) Crおよび/またはMo:
0.05〜3%、(b) C:0.05〜0.5%、以
上(a)および/または(b)を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成、並びに、5〜15%の気孔
率、を有するFe基焼結合金に、PbまたはPb合金を
含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成すると、上記
分散相を構成するTiB2 およびZrB2 は、表1に示
される通り、素地の主要成分であるFeとほぼ同等の比
抵抗を有し、かつ著しく高い硬さを有し、さらにFe基
合金素地との密着性にもすぐれていることから、この結
果の集電すり板材は、きわめて導電性のすぐれたものと
なるばかりでなく、すぐれた耐摩耗性を発揮するという
研究結果を得たのである。
【0005】
【表1】
【0006】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、分散相形成成分として、TiB
2 および/またはZrB2 :5〜30%、以下いずれも
素地形成成分として、Ni,Cu,およびMnのうちの
1種または2種以上:0.1〜7%、を含有し、さらに
必要に応じて、(a) Crおよび/またはMo:0.
05〜3%、(b) C:0.05〜0.5%、以上
(a)および/または(b)を含有し、残りがFeと不
可避不純物からなる組成、並びに、5〜15%の気孔
率、を有するFe基焼結合金に、PbまたはPb合金を
含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成してなる、導
電性および耐摩耗性にすぐれ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、分散相形成成分として、TiB
2 および/またはZrB2 :5〜30%、以下いずれも
素地形成成分として、Ni,Cu,およびMnのうちの
1種または2種以上:0.1〜7%、を含有し、さらに
必要に応じて、(a) Crおよび/またはMo:0.
05〜3%、(b) C:0.05〜0.5%、以上
(a)および/または(b)を含有し、残りがFeと不
可避不純物からなる組成、並びに、5〜15%の気孔
率、を有するFe基焼結合金に、PbまたはPb合金を
含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成してなる、導
電性および耐摩耗性にすぐれた集電すり板材に特徴を有
するものである。
【0007】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基焼結合金の成分組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) TiB2 およびZrB2 これらの成分は、Fe成分とほぼ同等の比抵抗を有する
ので、これの含有によってすり板材の導電性が低下する
ことなく、著しく高い状態に保持され、かつ相対的に硬
質なものなので、耐摩耗性の向上効果も著しく、したが
ってこれらの成分の含有によってすり板材は高い導電性
とすぐれた耐摩耗性をもつようになるが、その含有量が
5%未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、
一方その含有量が30%を越えると、すり板材の強度が
低下するようになることから、その含有量を5〜30%
と定めた。なお、望ましくは8〜15%の含有がよい。
て、これを構成するFe基焼結合金の成分組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) TiB2 およびZrB2 これらの成分は、Fe成分とほぼ同等の比抵抗を有する
ので、これの含有によってすり板材の導電性が低下する
ことなく、著しく高い状態に保持され、かつ相対的に硬
質なものなので、耐摩耗性の向上効果も著しく、したが
ってこれらの成分の含有によってすり板材は高い導電性
とすぐれた耐摩耗性をもつようになるが、その含有量が
5%未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、
一方その含有量が30%を越えると、すり板材の強度が
低下するようになることから、その含有量を5〜30%
と定めた。なお、望ましくは8〜15%の含有がよい。
【0008】(b) Ni,Cu、およびMn これらの成分には、素地に固溶して、これを強化すると
共に、分散相を構成する硬質粒子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0.1%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7%を越えると靭性が低下するようになることから、
その含有量を0.1〜7%と定めた。望ましくは1.5
〜4%の含有がよい。
共に、分散相を構成する硬質粒子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0.1%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7%を越えると靭性が低下するようになることから、
その含有量を0.1〜7%と定めた。望ましくは1.5
〜4%の含有がよい。
【0009】(c) CrおよびMo これらの成分には、素地に固溶して、これの強度を一段
と向上させると共に、耐熱性を向上させ、もってすり板
材の耐摩耗性向上に寄与する作用があるので、必要に応
じて含有されるが、その含有量が0.05%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3%
を越えると、分散相形成の硬質粒子の素地に対する密着
性が低下し、この結果として耐摩耗性の低下をもたらす
ようになることから、その含有量を0.05〜3%と定
めた。望ましくは0.3〜1.5%の含有がよい。
と向上させると共に、耐熱性を向上させ、もってすり板
材の耐摩耗性向上に寄与する作用があるので、必要に応
じて含有されるが、その含有量が0.05%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3%
を越えると、分散相形成の硬質粒子の素地に対する密着
性が低下し、この結果として耐摩耗性の低下をもたらす
ようになることから、その含有量を0.05〜3%と定
めた。望ましくは0.3〜1.5%の含有がよい。
【0010】(d) C C成分には、素地に固溶して、これを強化し、かつ焼結
性を向上させる作用があるので、必要に応じて含有され
るが、その含有量が0.05%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0.5%を越える
と靭性が低下するようになることから、その含有量を
0.05〜0.5%と定めた。望ましくは0.1〜0.
3%の含有がよい。
性を向上させる作用があるので、必要に応じて含有され
るが、その含有量が0.05%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0.5%を越える
と靭性が低下するようになることから、その含有量を
0.05〜0.5%と定めた。望ましくは0.1〜0.
3%の含有がよい。
【0011】(e) 気孔率 その割合が5%未満では、Fe基焼結合金に含浸される
PbまたはPb合金の割合が少なすぎて、このPbおよ
びPb合金によってもたらされるすぐれた潤滑性を確保
することができず、一方その割合が15%を越えると、
Fe基焼結合金の強度、すなわちすり板材の強度が低下
するばかりでなく、耐アーク性も低下するようになるこ
とから、その割合を5〜15%と定めた。望ましくは7
〜10%がよい。
PbまたはPb合金の割合が少なすぎて、このPbおよ
びPb合金によってもたらされるすぐれた潤滑性を確保
することができず、一方その割合が15%を越えると、
Fe基焼結合金の強度、すなわちすり板材の強度が低下
するばかりでなく、耐アーク性も低下するようになるこ
とから、その割合を5〜15%と定めた。望ましくは7
〜10%がよい。
【0012】
【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するTiB2
粉末、ZrB2 粉末、Ni粉末、Cu粉末、およびMn
粉末、さらにいずれも80メッシュ以下の所定の粒度を
有するアトマイズ鉄粉、Fe−Cr合金(Cr:65%
含有)粉末、Fe−Mo合金(Mo:65%含有)粉
末、および325メッシュ以下の粒度を有する黒鉛粉末
を用意し、これら原料粉末を表2,3に示される配合組
成に配合し、混合した後、3〜6ton /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、ア
ンモニア分解ガス雰囲気中、1130〜1200℃の範
囲内の所定温度に1時間保持の条件で焼結して、実質的
に配合組成と同一の成分組成並びに表2,3に示される
気孔率をもったFe基焼結合金A〜Tを形成し、ついで
これらのFe基焼結合金A〜Tに、表4に示す通り純鉛
またはPb−30%Snの組成をもったPb合金を含浸
させることにより、幅:25mm×長さ:80mm×厚さ:
10mmの寸法をもった本発明集電すり板材1〜17およ
び比較集電すり板材1〜3をそれぞれ製造した。なお、
比較集電すり板材1〜3は、分散相を構成するTiB2
およびZrB2の含有量がこの発明の範囲から低い方に
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するTiB2
粉末、ZrB2 粉末、Ni粉末、Cu粉末、およびMn
粉末、さらにいずれも80メッシュ以下の所定の粒度を
有するアトマイズ鉄粉、Fe−Cr合金(Cr:65%
含有)粉末、Fe−Mo合金(Mo:65%含有)粉
末、および325メッシュ以下の粒度を有する黒鉛粉末
を用意し、これら原料粉末を表2,3に示される配合組
成に配合し、混合した後、3〜6ton /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、ア
ンモニア分解ガス雰囲気中、1130〜1200℃の範
囲内の所定温度に1時間保持の条件で焼結して、実質的
に配合組成と同一の成分組成並びに表2,3に示される
気孔率をもったFe基焼結合金A〜Tを形成し、ついで
これらのFe基焼結合金A〜Tに、表4に示す通り純鉛
またはPb−30%Snの組成をもったPb合金を含浸
させることにより、幅:25mm×長さ:80mm×厚さ:
10mmの寸法をもった本発明集電すり板材1〜17およ
び比較集電すり板材1〜3をそれぞれ製造した。なお、
比較集電すり板材1〜3は、分散相を構成するTiB2
およびZrB2の含有量がこの発明の範囲から低い方に
外れた組成をもつものである。
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】
【表4】
【0016】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50
mm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集電すり板材を6kgの押付力で長
さ:80mm×幅:25mmの寸法面を面接触させ、上記模
擬トロリ線と集電すり板材間に200Aの電流を流しな
がら、上記円板の回転を5分で230km/hrの回転速度
に上げ、この速度に4分間保持した後、5分かけて停止
を1サイクルとし、これを4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4に示し
た。また表4には導電性を評価する目的で集電すり板材
の比抵抗の測定結果も示した。
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50
mm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集電すり板材を6kgの押付力で長
さ:80mm×幅:25mmの寸法面を面接触させ、上記模
擬トロリ線と集電すり板材間に200Aの電流を流しな
がら、上記円板の回転を5分で230km/hrの回転速度
に上げ、この速度に4分間保持した後、5分かけて停止
を1サイクルとし、これを4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4に示し
た。また表4には導電性を評価する目的で集電すり板材
の比抵抗の測定結果も示した。
【0017】
【発明の効果】表2〜4に示される結果から、本発明集
電すり板材1〜17は、硬質のTiB2 およびZrB2
の含有にもかかわらず低い相手攻撃性を示し、かつ高い
導電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1〜3に見られるように、Fe
基焼結合金の硬質相を構成するTiB2 および/または
ZrB2 がこの発明の範囲が外れた低い含有量であると
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができないこと
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、すぐれた導電性と耐摩耗性を具備するので、電気
車の著しい進歩にも十分満足に対応することがてきるな
ど工業上有用な効果をもたらすものである。
電すり板材1〜17は、硬質のTiB2 およびZrB2
の含有にもかかわらず低い相手攻撃性を示し、かつ高い
導電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1〜3に見られるように、Fe
基焼結合金の硬質相を構成するTiB2 および/または
ZrB2 がこの発明の範囲が外れた低い含有量であると
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができないこと
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、すぐれた導電性と耐摩耗性を具備するので、電気
車の著しい進歩にも十分満足に対応することがてきるな
ど工業上有用な効果をもたらすものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/60 // C22C 33/02 103 G
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、 分散相形成成分として、TiおよびZrのほう化物のう
ちの1種または2種:5〜30%、 素地形成成分として、Ni,Cu,およびMnのうちの
1種または2種以上:0.1〜7%、 を含有し、残りが同じく素地形成成分としてのFeと不
可避不純物からなる組成、並びに、 5〜15%の気孔率、を有するFe基焼結合金に、Pb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成したことを特徴とする導電性および耐摩耗性にすぐ
れた鉛含浸Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板
材。 - 【請求項2】 重量%で、 分散相形成成分として、TiおよびZrのほう化物のう
ちの1種または2種:5〜30%、 以下いずれも素地形成成分として、 Ni,Cu,およびMnのうちの1種または2種以上:
0.1〜7%、 Crおよび/またはMo:0.05〜3%、を含有し、
残りがFeと不可避不純物からなる組成、並びに、 5〜15%の気孔率、を有するFe基焼結合金に、Pb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成したことを特徴とする導電性および耐摩耗性にすぐ
れた鉛含浸Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板
材。 - 【請求項3】 重量%で、 分散相形成成分として、TiおよびZrのほう化物のう
ちの1種または2種:5〜30%、 以下いずれも素地形成成分として、 Ni,Cu,およびMnのうちの1種または2種以上:
0.1〜7%、 C:0.05〜0.5%、を含有し、残りがFeと不可
避不純物からなる組成、並びに、 5〜15%の気孔率、を有するFe基焼結合金に、Pb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成したことを特徴とする導電性および耐摩耗性にすぐ
れた鉛含浸Fe基焼結合金製集電用パンタグラフすり板
材。 - 【請求項4】 重量%で、 分散相形成成分として、TiおよびZrのほう化物のう
ちの1種または2種:5〜30%、 以下いずれも素地形成成分として、 Ni,Cu,およびMnのうちの1種または2種以上:
0.1〜7%、 Crおよび/またはMo:0.05〜3%、 C:0.05〜0.5%、を含有し、残りがFeと不可
避不純物からなる組成、並びに、 5〜15%の気孔率、を有するFe基焼結合金に、Pb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成したことを特徴とする導電性および耐摩耗性にすぐ
れた鉛含浸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 |
|---|---|---|---|
| JP25922994A JPH08100246A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸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 |
|---|---|---|---|
| JP25922994A JPH08100246A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸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 |
|---|---|
| JPH08100246A true JPH08100246A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17331207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25922994A Withdrawn JPH08100246A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 導電性および耐摩耗性にすぐれた鉛含浸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) | JPH08100246A (ja) |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP25922994A patent/JPH08100246A/ja not_active Withdrawn
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