JPH0874007A - 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性にすぐれ、かつ相手攻撃性の低いＦ
ｅ基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、重量％で、
分散相としてＴｉＣ：１〜５％、同じく分散相として
Ｗ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０％を
含有し、残りが素地を形成するＦｅ系合金からなる組成
を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜０．５
％、Ｗ：１〜２０％を含有し、残りがＦｅと不可避不純
物からなる組成を有するＦｅ基焼結合金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
有し、かつ相手攻撃性の低い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、例えば特開平５−１０５９９４号
公報に記載されるように、Ｆｅ系合金の素地に硬質粒子
が分散相として存在する組織を有するＦｅ基焼結合金で
構成された集電用パンタグラフすり板材が各種提案さ
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
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（以下、集電すり板材という）にも耐摩耗性
の一段の向上が望まれているが、従来の集電すり板材に
おいては、耐摩耗性のすぐれたものは相手攻撃性が高
く、反対に相手攻撃性の低いものは耐摩耗性に劣るのが
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、相手攻撃性を高めることなく、
耐摩耗性を向上させ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、％は
重量％で示す）、分散相として炭化チタン（以下、Ｔｉ
Ｃで示す）：１〜５％、同じく分散相としてＷ：６０〜
９０％含有のＦｅ−Ｗ合金：１５〜３０％、を含有し、
残りが素地を形成するＦｅ系合金からなる組成を有し、
かつ前記Ｆｅ系合金が、Ｃ：０．１〜０．５％、
Ｗ：１〜２０％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物
からなる組成を有するＦｅ基焼結合金で構成すると、上
記分散相を構成するＴｉＣはビッカース硬さで約３２０
０の高い硬さをもつことから、集電すり板材はすぐれた
耐摩耗性をもつようになり、また同じく分散相を構成す
る上記Ｆｅ−Ｗ合金は同じくビッカース硬さで約６００
〜７００を有し、この硬さは素地のもつビッカース硬さ
で約１２０の硬さと上記ＴｉＣの硬さの中間硬さである
ことから、前記ＴｉＣによる相手攻撃性を緩和するよう
に作用するほか、自身もＴｉＣとの共存において耐摩耗
性の向上に寄与し、さらに素地中に固溶含有するＣ成分
とＷ成分は素地の強度を向上させると共に、それぞれＴ
ｉＣおよびＦｅ−Ｗ合金の素地に対する密着性を向上さ
せるように作用し、この結果集電すり板材は相手攻撃性
の低い状態で、すぐれた耐摩耗性をもつようになるとい
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、分散相としてＴｉＣ：１〜５
％、同じく分散相としてＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−
Ｗ合金：１５〜３０％、を含有し、残りが素地を形成す
るＦｅ系合金からなる組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金
が、Ｃ：０．１〜０．５％、 Ｗ：１〜２０％、を
含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有す
るＦｅ基焼結合金で構成してなる、耐摩耗性のすぐれた
Ｆｅ基焼結合金製集電すり板材に特徴を有するものであ
る。

【０００６】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基焼結合金の組成を上記の通り
に限定した理由を説明する。 （ａ） ＴｉＣ ＴｉＣ成分には、上記の通り素地に分散し、自身のもつ
高硬度によって耐摩耗性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が１％未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その含有量が５％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１〜５％、望ましくは１．５〜３．５％と定めた。

【０００７】（ｂ） Ｆｅ−Ｗ合金 Ｆｅ−Ｗ合金成分には、上記の通り素地に分散し、Ｔｉ
Ｃ成分による相手攻撃性の緩和に寄与するほか、自身も
ＴｉＣ成分との共存において耐摩耗性の向上に寄与する
作用があるが、その含有量が１５％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３０％を越え
ると相手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１５〜３０％、望ましくは１８〜２５％と定めた。ま
た、Ｆｅ−Ｗ合金のＷ含有量は６０〜９０％にする必要
があり、これは、その含有量が６０％未満では自身の硬
さが低下するようになって上記作用を満足に発揮させる
ことができず、一方その含有量が９０％を越えると、硬
さが高くなって相手攻撃性増大の原因になるという理由
によるものであり、望ましくは７０〜８５％の含有がよ
い。

【０００８】（ｃ） Ｆｅ系合金のＣ 素地を構成するＦｅ系合金のＣ成分には、素地に固溶し
て強度を高めると共に、特にＴｉＣの素地に対する密着
性を向上させる作用がるが、その含有量が素地に占める
割合で０．１％未満では前記作用に所望の向上効果が得
られず、一方その含有量が０．５％を越えると炭化物が
形成されるようになって素地の靭性が低下することか
ら、その含有量を０．１〜０．５％、望ましくは０．１
５〜０．３５％と定めた。

【０００９】（ｄ） Ｆｅ系合金のＷ 同じく素地を構成するＦｅ系合金のＷ成分には、素地に
固溶して強度を向上させるほか、上記Ｆｅ−Ｗ合金の素
地に対する密着性を向上させる作用があるが、その含有
量が素地に占める割合で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２０％を越えると素
地の靭性が低下するようになることから、その含有量を
１〜２０％、望ましくは１．５〜１０％と定めた。

【００１０】

【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し、かつ１〜
９５％の範囲内の所定のＷ含有量の各種のＦｅ−Ｗ合金
粉末、およびＴｉＣ粉末、さらに平均粒径：１５０μｍ
のアトマイズ鉄粉および同１０μｍの黒鉛粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、Ｖ型ミ
キサーで３０分間混合した後、６ton ／cm² の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空中、温度：１２
００〜１２５０℃に８０分間保持の条件で焼結すること
により表１に示される組成並びに理論密度比を有し、か
つ幅２５mm×厚さ：１０mm×長さ：８０mmの寸法をもっ
た本発明集電すり板材１〜１４および比較集電すり板材
１〜６をそれぞれ製造した。なお、比較集電すり板材１
〜６は、これを構成するＦｅ基焼結合金が、これの構成
成分のうち、特に耐摩耗性および相手攻撃性に影響を及
ぼす成分含有量（第２表に※印を付す）がこの発明の範
囲から外れた組成をもつものである。

【００１１】ついで、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の
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５０mm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上記集電すり板材を５
kg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２５０km
／hrの回転速度に上げ、この速度に５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５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１，２に示した。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明集
電すり板材１〜１４は、いずれも低い相手攻撃性を保持
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１〜６に見られるように、これを構成する
Ｆｅ基焼結合金におけるＴｉＣ含有量およびＦｅ−Ｗ合
金含有量、さらにＦｅ−Ｗ合金におけるＷ含有量がこの
発明の範囲から外れると耐摩耗性または相手攻撃性の劣
ったものになる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、すぐれた耐摩耗性ときわめて
低い相手攻撃性を具備しているものであり、電気車の高
速化に十分満足に対応でき、長期に亘ってすぐれた性能
を発揮するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 分散相として炭化チタン：１〜５％、 同じく分散相としてＷ：６０〜９０％含有のＦｅ−Ｗ合
   金：１５〜３０％、を含有し、残りが素地を形成するＦ
   ｅ系合金からなる組成を有し、かつ前記Ｆｅ系合金が、 Ｃ：０．１〜０．５％、 Ｗ：１〜２０％、を含有
   し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有するＦ
   ｅ基焼結合金で構成したことを特徴とする耐摩耗性のす
   ぐれたＦｅ基焼結合金製集電用パンタグラフすり板材。