JPS6210238A - 集電摺動用鉄系耐磨焼結合金の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
る耐塵性に秀れた鉄系焼結合金、特に、速度２６０ｋｍ
／Ｈ〜２７０ｋｍ／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集電摺動用鉄系耐磨焼結合金の
製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

現在新幹線用摺板として使用している鉄系耐層焼結合金
は、鉄粉が主体で潤滑性に欠けるため、所望の気孔率を
有する鉄系焼結合金母体をつくり。

その焼結合金母体中に１７〜２７％の鉛を含浸させてい
る。ところが、このように多量の鉛を含浸させると、鉛
は低融点金属であるため、架線と摺板とが離間する際の
火花放電により摺板の表面が溶解され、鉛が溶出して摺
板の表面を荒損するおそれがあり、これらの原因で摺動
磨耗が比較的多くて改良の余地が残されている。

本発明者などの一人は、前記の如き問題点を改善するた
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−硫化物により潤滑性
能を発揮させ、かつ、鉄系合金中に８０〜１５０メツシ
ユの粒粉状クロームを確りと抱き込み、粒粉状クローム
による耐塵性と金属硫化物による潤滑性能とを有する鉄
系耐層焼結合金の製造方法を先に発明した（特許第１０
０９４２０号、特公昭５４−４２３３２号公報参照）。

この先発明によれば、速度２２０１ｗ　／　Ｈ程度であ
れば鉛を含浸せしめることなく良好な耐塵性と潤滑性能
とを発揮させることができるが、それよす更に速度を２
６０ｋｍ　／　Ｈ−２７０ｋｍ　／　Ｈとアップさせた
場合には耐塵性および潤滑性能が不充分である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前記の如き従来技術の問題点に鑑み、速度２
６０ｋｍ／Ｈ〜２７０ｋｍ／Ｈにおいても優秀な耐塵性
を発揮すると共に、摺板および架線の耐久力をも向上さ
せることができる集電摺動用鉄系耐磨焼結合金を提供せ
んとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記の如き問題点を解決するため、重量比に
て、粒粉状クローム２〜１４％、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２
〜７％、燐１％以下、残部鉄粉よりなる粉末材料を混合
し、これを６〜８Ｔ／ｄで圧縮成形した後焼結して約“
１０％程度の気孔率を有する焼結合金母体をつくり、そ
の焼結合金母体中に鉛ないし鉛合金を２〜８％含浸せし
め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、これに高速度
における耐塵性の向上のために先発明より多量のクロー
ムを配合してこれを焼結合金母体中に確りと抱き込むと
共に、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
を配合してそれ自体潤滑性能を有すると共に鉛含浸に際
し濡れ性が劣る焼結合金母体をつくり、その焼結合金母
体に鉛なしい鉛合金を含浸させるので、含浸鉛量は２〜
８％と低くおさえられ、粒粉状クロームによる耐塵性と
、焼結合金母体中に均一に分布する金属硫化物による潤
滑性能および含浸された鉛ないし鉛合金の潤滑性能とが
両々相俟って極めて優秀な耐塵性を発揮すると共に。

摺板のみならず架線の耐久力をも顕著に向上させること
ができる。

さらに詳しく云うと、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
化物は極めて微細なもので、これが鉄粉の間に均一に混
合され、８０〜１５０メツシユの粒粉状クロームを抱き
込んだ状態になって鉄系焼結合金中に均斉に分布されて
いる。そして、後述の試験結果により明らかなように、
粒粉状クロームの耐塵性と焼結合金母体中に含有する金
属硫化物および焼結後含浸された鉛ないし鉛合金の潤滑
性能とが相俟って２６０〜２７０ｋｍ／Ｈの高速時にお
ける極めて優秀な耐塵性と潤滑性能とを発揮する。

そして、前記の如きクロームと鉄粉との配合比において
、金属硫化物の配合量は２〜７％が適量であって、２％
未満ではその効果が少なく、７％以上になると合金の機
械的強度が低下する。

燐は、前記鉄、クローム、金属硫化物の混合粉よりなる
成形体を焼結する際、その強い脱酸作用によって鉄を浄
化すると共に、焼結の初期に粒粉表面に形成されるＦｅ
５Ｐ−Ｆｅ共晶組成の液相量を増して、焼結体中に耐塵
性の目的で混合しているクロームと潤滑性増強の目的で
混合している金属硫化物とを確りと抱き込んだ状態で収
縮し、緻密化を促進させるものである。そして、燐の配
合量は１％以上にな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
あればその配合量を減じても前記の作用効果を発揮させ
ることができる。

粒粉状クロームは、８０−１５０メツシユのものを使用
し、これが前記の如くして緻密化された鉄系焼結合金中
にクローム単体の固体として強く抱き込まれた状態で存
在し、単体クローム特有の耐錆。

耐塵性能を発揮する。その含有量は２％未満では耐塵性
の向上に不十分であり、１４％以上では焼結合金全体の
機械的強度が低下する。

また、本発明においては、前述の如く焼結合金母体中に
鉛ないし鉛合金を含浸せしめるのであるが、その際、焼
結合金母体中にはすでに潤滑材である金属硫化物が配合
されているので、鉛含浸に際し温性が劣っていて鉛の含
浸をある程度妨げ、これと混合粉の成形圧を６〜８　Ｔ
／ｃｎＴにすることと相俟って鉛含浸率を２〜８％にす
ることができる。なお、鉛含浸に際し必要に応じ焼結合
金母体を再加圧することもある。鉛の含浸量は、２％未
満では潤滑性の効果が不十分であり、８％以上は不必要
である。

なお、上記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ−ＭｏＳ２（ＷＳ、、ＦｅＳ
。

ＣＩＪＳ　）の焼結合金のうち、鉄の小量をモリブデン
、タングステン、ニッケル、コバルト、チタン。

銅、炭素、クロームなどの単体またはこれらの化合物の
一種ないし数種におきかえても摺板および架線の耐層性
に大きな影響がない。従って、鉄の小量を前記の如き金
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。また、以下の実施例においては鉛を含浸させた例
を示したが、鉛に代えて鉛合金を含浸させることもでき
、この場合も当然本発明に包含される。

〔実施例〕

以下、本発明の具体例を各実施例について説明する。

実施例１ 重量比にて、８０〜１５０メツシユの粒粉状クローム（
以下単にクロームという）５％、燐０．５％、モリブデ
ン２％、ニッケル０．７％、銅２％、タングステンカー
バイド１％、炭素０．３％、二硫化モリブデン４％、残
部鉄粉の割合で各原料を配合し、これを混和機により均
一に混和した後７Ｔ／ｄで圧縮成形し、還元雰囲気中１
１５０℃−３０分で焼結した。得られた焼結合金母体を
鉛単体の固体と一緒に真空炉に設置し、温度６８０℃−
１，２（１分で鉛が４．５％含浸された製品を得た。

実施例２ 重量比にて、クローム６％、燐０．３％、銅１％、Ｆｅ
Ｗ３％、炭素０．２％、二硫化モリブデン５％、残部鉄
粉の割合で各原料を配合し、これを混和機により均一に
混和した後６．５Ｔ／ｃｄで圧縮成形し、還元雰囲気中
１１５０℃−３０分で焼結した。得られた焼結合金母体
を鉛単体の固体と一緒に真空炉に設置し、温度６８０℃
−１２０分で鉛が４．８％含浸された製品を得た。

実施例３ 重量比にて、クローム８％、二硫化タングステン３％、
硫化銅１．５％、燐０．４％、残部鉄粉の割合で各原料
を配合し、これを混和機により均一に混和した後６Ｔ／
ｃｄで圧縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０分で
焼結した。得られた焼結合金母体を鉛単体の固体と一緒
に真空炉中に設置し、温度６８０℃−１２０分で鉛が５
％含浸された製品を得た。

実施例４ 重量比にて、クローム９％、燐０．２％、二硫化モリブ
デン３％、二硫化タングステン２％、残部鉄粉の割合で
各原料を配合し、これを混和機により均一に混和した後
８Ｔ／ｄで圧縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０
分で焼結した。得られた焼結合金母体を鉛単体の固体と
一緒に真空炉に設置し。

温度６８０℃−１２０分で釦が４．０％含浸された製品
を得た。

実施例５ 重量比にて、クローム１２％、二硫化モリブデン３％、
硫化鉄１．５％、残部鉄粉の割合で各原料を配合し、こ
れを混和機により均一に混和した後７．５Ｔ／ＣＪで圧
縮成形し、還元雰囲気中１１５０℃−３０分で焼結した
。得られた焼結合金母体を鉛単体の固体と一緒に真空炉
に設置し、温度６８０℃−１２０分で釦が４．３％含浸
された製品を得た。

上記各実施例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。

第　　１　　表 また、上記各実施例工ないし５より得た焼結合金より得
た各試験片、および現在国鉄新幹線（速度２２０ｋｍ　
／　Ｈ）で使用している鉄系焼結合金摺板よりなる試験
片１０　Ｘ　２５　Ｘ　９０１ｍを回転式摺動試験機に
取付け、押付カフｋｇ、通電電流ＡＣ１５０Ａ、摺動速
度７５ｋｍ／Ｈ１６０分間無潤滑でトロリー線に摺動さ
せ、そのときの各試験片の比摩耗率、相手方トロリー線
の摩耗厚間、試験片の温度上昇を測定した。その結果を
第２表に示す。

以下余白 第２表 前記第１表により明らがな如く１本発明により得られた
実施例１〜５の焼結合金は、高速電気車のパンタグラフ
用摺板として必要な物理特性を具備し、かつ、第２表に
より明らかな如く、現在速度２２０ｋｎ＋／Ｉ（前後で
使用されている摺板と比較すると、その耐摩性を顕著に
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、各実施例の第１表および第２表により明らかなよ
うに、クローム２〜１４％、金属硫化物２〜７％、燐１
％以下、残部鉄粉よりなる配合資料のうち、鉄の少量を
モリブデン、タングステン、ニッケル、コバルト、チタ
ン、銅、炭素、クロームまたはそれらの化合物におきか
えても、潤滑材としての金属硫化物の配合量が上記の範
囲内にある焼結合金に釦を２〜８％含浸させれば耐摩性
は殆んど変わらない。

〔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、かつ摺板温度上昇も低いので、相手方架線の摺
動表面の損傷と摩耗を顕著に減少せしめることができる
効果があり、２６０ｋｎ＋／Ｈ〜２７０ｋｍ　／　Ｈの
高速電気車のパンタグラフ用摺板としてきわめて有益で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比にて、粒粉状クローム２〜１４％、金属硫化物２
   〜７％、燐１％以下、残部鉄粉よりなる粉末材料を混合
   圧縮成形後焼結して焼結合金母体をつくり、その焼結合
   金母体中に鉛ないし鉛合金を２〜８％含浸せしめること
   を特徴とする集電摺動用鉄系耐磨焼結合金の製造法。