JPS5827722B2 - 電気車用パンタグラフすり板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規な電気車用パンクグラフすり板に関する
。

電気車用パンタグラフすり板としては、従来鋼、または
銅系若しくは鉄系の焼結合金、或いはカーボン、黒鉛若
しくはこれらに鉛、銅などの金属を含浸させた材料等が
使用されている。

しかしながら銅、または銅系若しくは鉄系の焼結合金製
のすり板は機械的強度が犬で、集電容量も太きいが、一
般に潤滑性が不足しグリースの供給等外部からの潤滑が
必須であり、架線の摩耗や摺動音が比較的太であるとい
う欠点がある。

一方カーボン、黒鉛系の材料はそれ自身が潤滑性を有す
る材料である所より架線の摩耗や摺動音が小さいという
長所を持つが、電気抵抗が大きいため集電容量が小さく
、機械的強度も劣るという欠点があり、いずれも理想的
特性を具えた材料とは言い難い。

本発明は上記従来のパンタグラフすり板の欠点を改良し
、金属系の優れた機械的強度及び集電容量と、黒鉛系の
優れた潤滑性を兼備した集電摺動材料を提供することを
目的とするものである。

即ち、本発明は、銅４０〜６０重量係と黒鉛６０〜４０
重量係とからなる銅被覆黒鉛粉３０〜６０重量係、鉄、
クロム及びフェロモリブデンの少なくとも１種からなる
硬質金属粉３〜２０重量係、下記残余の銅粉を含む全銅
量とすず量との合計量に対するすずの割合が５〜１０重
量係重量品量のすず粉、及び残余銅粉からなる混合粉末
を焼結してなる電気車用パンタグラフすり板に係る。

本発明で使用される銅被覆黒鉛粉は、黒鉛粉の表面を銅
をもって被覆したものであって、例えば約８０〜２００
メツシユの粒状の人造黒鉛粉に、無電解メッキ法、電気
メツキ法その他の任意の方法により、厚さ約３〜５μの
銅被覆をできるだけ均−に施したものが好ましく、銅被
覆黒鉛粉における銅と黒鉛の割合は前者の約４０〜６０
％ （重量％、以下同じ）に対し、後者を約４０〜６
０係とするのが好ましい。

この場合銅被覆黒鉛粉を３０〜６０％配合した混合粉中
の黒鉛の割合は約１２〜３６％となる。

銅粉に通常の人造黒鉛粉をこの様に多量に単に配合した
場合には、例えば圧縮成形の際に人造黒鉛粉をスプリン
グバックが大きく、成形体に微細なりラックが発生した
り割れが生じて、成形が甚だ困難であるほか、たとえ成
形できたとしても黒鉛粒の分散度が悪く、黒鉛粒の偏在
を防ぐことが困難である。

銅被覆黒鉛粉を用いた場合は銅の被覆層が互にからみ合
って黒鉛粉のスプリングバックを抑えるため、成形時に
クラックの発生がなく且つ個々の黒鉛粉が相互にほぼ一
定の間隔を保って存在し偏析の恐れを全くなくすことが
できる。

従って黒鉛粉と銅粉との単なる混合粉でなく、銅を被覆
した黒鉛粉を配合することが本発明の必須要件の１つで
ある。

次に銅被覆黒鉛粉の配合量を３０〜６０％に限定した理
由について述べる。

第１図は銅被覆人造黒鉛粉を種々の割合で銅粉と混合し
、更に該被覆銅層及び銅粉と合金化して１０％ずず含有
の青銅とするのに必要なすず粉を加えて均一に混合し、
加距成形したものを加圧焼結して得た材料の抗折力を測
定した結果を示す。

また第２図は直径８００間の硬銅リングを相手材として
これに５ＫｙＱ）圧力で上記材料を押しつけ、すべり速
度６０ Ｋｙ／ ｈで、摺動距離５ ｋｍ 、無通電、
無潤滑の条件で摺動させたときの試料の摩耗量と摩察係
数を示したものである。

第１図から銅被覆黒鉛粉の配合量を増すと抗折力が低下
して機械的にぜい弱となり、銅被覆黒鉛を６０％以上配
合すると抗折力は約Ｆ３ Ｑ Ｑ Ｋｙ／ｃｘ’すなわ
ち高級なカーボン材程度の強度となる。

よって銅被覆黒鉛粉の配合量の上限は６０％とした。

また第２図から銅被覆黒鉛粉の配合量が２０％以下にな
ると、黒鉛による潤滑効果が不足して摩耗の様相が−変
し、磨迂量や摩擦係数が急増することが判り、摺動音も
急に大きくなる〜図中イは比摩耗量を、口は摩擦係数を
示す。

以上の結果から潤滑効果が充分であってしかもカーボン
材よりも優れた強度を保持する範囲として銅被覆黒鉛粉
の配合量は３０〜６０％と限定した。

本発明において鉄、クロムおよびフェロモリブデン粉は
焼結材の中に硬質相として散在させて耐摩耗性を一層向
上させるために加えるものであって、その量が３係以下
では耐摩耗性向上の効果が不充分であり、また２０％以
上では機械的強度が低下すると共に潤滑性を確保するた
めの黒鉛量が相可的に不足し高潤滑性という本発明の特
徴が失なわれる０で上限を２０％と限定した。

すす粉は残余添加する銅粉および黒鉛粉を被覆する銅層
とを合わせた金銅成分と焼結中に合金化して機械的強度
の高い青銅素地を構成するために加えるもので、必要と
する強度に応じて、銅とすずの合計量に対するすすの割
合が５〜１０％となるように配合する。

この割合が５係以下では焼結体ＯＪ）機械的強度が低下
し、また１０％以上ではそれ以上の強度向−ヒが期待で
きないことと、素地の融点が十−って耐アーク性が低下
する。

本発明では上記成分に更に残余として銅粉を配合して合
計ｉｏｏ％とする。

また本発明では上記成分以外に必要に応じて他の添加剤
、例えはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム等の
潤滑材、ニッケル等の強化剤を配合しても良い。

本発明のパンクグラフすり板を製造するには、上記各種
原料粉を例えは■型混合機等の混合機により均一に混合
した後、通常の粉末成形機により成形した後、加圧下又
は加圧せず焼結すれは良い。

成形は通常約２〜４トン／ｄの圧力で行われ、加圧する
場合には約５〜５ Ｑ Ｋｇ、／ｄの圧力を加えるのが
良い。

また焼結は水素、窒素、アンモニア分解ガス等の非酸化
性雰囲気の下、約７００〜９００’Ｃの温度で、通常約
０．５〜３時間加熱焼結するのが良い。

また本発明では上記原料粉を混合したものを直接加圧焼
結しても良い。

以下本発明の実施例を挙げて説明する。

実施例 １ ８０〜２００メツシユの人造黒鉛粉を硫酸銅溶液に浸し
攪拌しながら、亜鉛粉を加え置換法によって黒鉛の表面
に厚さ３〜５μの銅メッキ層を均一に析出せしめ、洗滌
、乾燥して重量比で約５０係の銅を含む銅被覆黒鉛粉を
得た。

この銅被覆黒鉛粉と電解銅粉、搗砕すず粉、還元鉄粉、
電解クロム搗砕粉及び潤滑材としてステアリン酸亜鉛を
第１表記載の割合で均一に混合し、４トン／ｃｒａ”の
圧力て圧縮成形の後、８５０°Ｃで１時間水素雰囲気中
でｌ Ｑ Ｋｙ、／ｃｘ”の圧力をかけながら加圧焼結
して、８０Ｘ２５Ｘ１０朋の試料１〜４を得た。

試料１〜２は本発明品、試料３〜４は比較品である。

また第２表にこれら試料の抗折力及び第２図に示した摩
耗試験と同じ条件の摩耗試験における比摩耗量と騒音レ
ベルの測定結果を示す。

尚表中の試料５として従来の銅系焼結合金すり板を用い
て同様の試験を行った。

第２表に示した比摩耗量とは試料の摩耗体積（ｍ７ｎ３
）を、押付力（Ｋ９）と摺動距離（關）の積で除したも
のである。

また騒音レベルは摩擦試験中の試料から３０ｃｍ離れた
位置で測定した指示１騒音計の指示値で、この時０）暗
騒音は６９ ａ Ｂ（Ａ）であった。

第２表の成績の示す通り本発明品である試料１及び２は
１００’ ＯＫ？／Ｃ７ｎ”以上の抗折力を有し、比摩
耗量も１×１０〜７ｍｍ２／ Ｋｇ以下に非常に小さく
、硬質耐摩粒子を含有しない比較品である試料３に比べ
一段と耐摩耗性が向上している。

また銅被覆黒鉛粉の配合量が本発明の範囲より少ない比
較品である試料４は強度は犬であるが、比摩耗量が格段
に大きく、試験中の騒音も犬であった。

また試料１及び２は従来品の試料５に比較して強度は低
いが、比摩耗量と摺動音が著しく小さいという特長があ
り経済的及び公衆環境の立場から有益な摺動材料である
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ銅被覆黒鉛粉の配合割合を
変化させた青銅系加圧焼結材についての抗折力測定値及
び摩擦試験の結果を示すグラフである。 曲線イは比摩耗量を、曲線口は摩擦係数を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銅４０〜６０重量係と黒鉛６０〜４０重量係とから
   なる銅被覆黒鉛粉３０〜６０重量係、鉄、クロム及びフ
   ェロモリブデンの少なくとも１種からなる硬質金属粉３
   〜２０重量係、下記残余の銅粉を含む全銅量とすす量と
   の合計量に対するすずの割合が５〜１０重量係重量品量
   のすず粉、及び残余銅粉からなる混合粉末を焼結してな
   る電気車用パンクグラフすす板。