JPS6037180B2 - 硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系焼結摺動材料 - Google Patents
硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系焼結摺動材料Info
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- JPS6037180B2 JPS6037180B2 JP7939481A JP7939481A JPS6037180B2 JP S6037180 B2 JPS6037180 B2 JP S6037180B2 JP 7939481 A JP7939481 A JP 7939481A JP 7939481 A JP7939481 A JP 7939481A JP S6037180 B2 JPS6037180 B2 JP S6037180B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系嫌結
沼動材料に係り、特に、電気車のパンダグラフ用すり板
材料などの摺動材料として使用するのに適した暁結沼勤
材料に係る。
沼動材料に係り、特に、電気車のパンダグラフ用すり板
材料などの摺動材料として使用するのに適した暁結沼勤
材料に係る。
一般に、この種の摺動材料としてはそれ自身の充分な耐
摩耗性と同時に、充分な潤滑性を確保し、相手材の荒損
及び摩耗を防止することが要求される。
摩耗性と同時に、充分な潤滑性を確保し、相手材の荒損
及び摩耗を防止することが要求される。
このような材料を得るためには、通常、鉄系又は銅系焼
結合金の金属素地中にクロム粒子、鉄合金粒子等の硬質
粒子を耐鰹成分として分布させると同時に、潤滑性を得
るために、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、窒化ほう素等の公知な、いわゆる固体潤滑材および
低融点金属や合金を適当量配合して、潤滑性を確保し、
耐摩成分の相手材への攻撃性を防止するということで種
々の開発が進められ、これらの組合わせの中のあるもの
は、集電用摺動材料として実用化されている。しかし、
これらの材料は予想されるあらゆる使用条件下では摺動
材料として耐摩耗性、潤滑性において充分であるとはい
えず、未だ改良の余地が残されている。このため、本発
明者等は上記の問題の解決策として、先の一般的に固体
潤滑材と考えられている物質の外、一般には潤滑作用の
期待されていない物質を含め種々の物質を焼結合金中に
配合し、その潤滑性を検討した結果、硫化マンガン（Ｍ
ｎＳ）が極めて優れた潤滑効果を示すことを見出した。
すなわち、硫化マンガンを配合すると、パンタグラフ用
すり板の摺動相手村である硬鋼トロリ線の摺動面の荒損
、摩耗を極力軽微に保つ性質を示す。本発明は０．３〜
８．０重量％の硫化マンガンを含有して成ることを特徴
とする。以下、本発明について詳しく説明する。
結合金の金属素地中にクロム粒子、鉄合金粒子等の硬質
粒子を耐鰹成分として分布させると同時に、潤滑性を得
るために、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン、窒化ほう素等の公知な、いわゆる固体潤滑材および
低融点金属や合金を適当量配合して、潤滑性を確保し、
耐摩成分の相手材への攻撃性を防止するということで種
々の開発が進められ、これらの組合わせの中のあるもの
は、集電用摺動材料として実用化されている。しかし、
これらの材料は予想されるあらゆる使用条件下では摺動
材料として耐摩耗性、潤滑性において充分であるとはい
えず、未だ改良の余地が残されている。このため、本発
明者等は上記の問題の解決策として、先の一般的に固体
潤滑材と考えられている物質の外、一般には潤滑作用の
期待されていない物質を含め種々の物質を焼結合金中に
配合し、その潤滑性を検討した結果、硫化マンガン（Ｍ
ｎＳ）が極めて優れた潤滑効果を示すことを見出した。
すなわち、硫化マンガンを配合すると、パンタグラフ用
すり板の摺動相手村である硬鋼トロリ線の摺動面の荒損
、摩耗を極力軽微に保つ性質を示す。本発明は０．３〜
８．０重量％の硫化マンガンを含有して成ることを特徴
とする。以下、本発明について詳しく説明する。
一般に、固体潤滑材といわれる黒鉛、二硫化モリブデン
、二硫化タングステン等はいづれも六方晶系の結晶構造
を有し、六方晶系の底面に相当する原子面間の磯断抵抗
の低いことが潤滑効果を示す要因とされている。
、二硫化タングステン等はいづれも六方晶系の結晶構造
を有し、六方晶系の底面に相当する原子面間の磯断抵抗
の低いことが潤滑効果を示す要因とされている。
これに対し、硫化マンガン（ＭｎＳ）には、Ｑ，Ｂ，ｙ
の三態があり、Ｑは等鰍晶系ガンェン型、８は等軸晶系
センアェン鉱型、ｙは六方晶系ウルッ鉱型の結晶構造を
有し、８，ｙは不安定で２００〜３００ｏ０で安定なＱ
型にすみやかに移転するといわれており、不安定なｙ態
を除けば前述した潤滑効果を示す結晶構造は有しない。
しかし、後述の実施例の示す通り硫化マンガンを０．３
〜８．０％配合した鉄系若しくは銅系焼給材料はほぼ同
量の二硫化モリブデンあるいは二硫化タングステンを配
合した同種材料に比べて硬鋼トロリ線に対する摺動にお
いて極めて良好な潤滑性を示した。更に、耐摩耗成分と
して表面窒化を施したフェロチタン０．５〜１０％を併
せて配合した場合には、摺動材料自身の耐摩耗性および
相手材トロリ面の荒損度および摩耗の点においても極め
て優れた潤滑性を示すことがわかった。更に、詳しく説
明すると、焼結合金に配合された硫化マンガンが、いわ
ゆる潤滑性を向上する理論的な根拠は現存のところでは
明らかではないが、二硫化モリブデンや二硫化タングス
テン等の硫化物に比して硫化マンガンは遥かに化学的に
安定な硫化物である。
の三態があり、Ｑは等鰍晶系ガンェン型、８は等軸晶系
センアェン鉱型、ｙは六方晶系ウルッ鉱型の結晶構造を
有し、８，ｙは不安定で２００〜３００ｏ０で安定なＱ
型にすみやかに移転するといわれており、不安定なｙ態
を除けば前述した潤滑効果を示す結晶構造は有しない。
しかし、後述の実施例の示す通り硫化マンガンを０．３
〜８．０％配合した鉄系若しくは銅系焼給材料はほぼ同
量の二硫化モリブデンあるいは二硫化タングステンを配
合した同種材料に比べて硬鋼トロリ線に対する摺動にお
いて極めて良好な潤滑性を示した。更に、耐摩耗成分と
して表面窒化を施したフェロチタン０．５〜１０％を併
せて配合した場合には、摺動材料自身の耐摩耗性および
相手材トロリ面の荒損度および摩耗の点においても極め
て優れた潤滑性を示すことがわかった。更に、詳しく説
明すると、焼結合金に配合された硫化マンガンが、いわ
ゆる潤滑性を向上する理論的な根拠は現存のところでは
明らかではないが、二硫化モリブデンや二硫化タングス
テン等の硫化物に比して硫化マンガンは遥かに化学的に
安定な硫化物である。
従って、鉄系若しくは銅系の暁結合金の暁結過程におい
て、二硫化モリブデンや二硫化タングステン等は熱分解
および素地中への拡散が一部生じ、配合時の組成や結晶
構造とは異つたものになるのに反し、硫化マンガンは凝
結過程の終了後も配合時とほとんど変わらない状態で素
地中に分散している。このような状態で硫化マンガンが
存在すると、硫化マンガンは摩擦摺動によるメカノケミ
カルな活性化により、銅、鉄等Ｌの金属成分及び雰囲気
との反応生物等と反応して何等かの潤滑性のある表面層
を生成し、潤滑性を向上させる。このような効果が達成
できるのは硫４化マンガン量が０．３〜８．０重量％の
範囲であって、これは後述の実施例に示す如く、０．箱
重量％以下では潤滑効果が充分でなく、また、８重量％
以上では材料の機械的強度が著しく低下し、摺動材料と
して実用的な強度を得られないからである。また、表面
窒化を施したフェロチタンは０．５〜１０重量％程度添
加するのが好ましく、この程度であると、硫化マンガン
と相まって、耐摩耗性ならびに潤滑性が大中に向上する
。このフェロチタンは予め窒化処理する場合と焼結中に
表面窒化する場合との何れでも良いが、表面の窒化物は
安定で粉末粒子の表面から厚さ約２山以下程度のものと
して内部の軟かし、純フェロチタン等をおおつているも
０のである。また、上記の通りの配合量であると、摺動
面における表面窒化を施したフェロチタンの窒化層の占
める面積の割合は極めて微々たるものであり、さらに酒
勤時にこれらの窒化層が摩耗粉となって欠損し摺動面を
移動するときも、窒化層がせいぜい約２山以下と非常に
薄いため、相手材への攻撃性は少ない。この際、耐摩耗
性を向上させるのはフェロチタンの表面の硬い窒化層で
あるが、これら室化層はミクロ的にみて摺動面から内部
へ連続しているため、摺動に際して脱落することがない
から、摺動面への露出面積が少なくとも耐摩耗性が向上
するのである。なお、上記の通りに硫化マンガン、表面
窒化を施したフェロチタンを配合する他、鉄系、鋼系等
においてそのほかの成分として、沼勤材料として通常添
加されている成分は配合でき、これら成分は単体若しく
は合金の粉末としても配合できる。
て、二硫化モリブデンや二硫化タングステン等は熱分解
および素地中への拡散が一部生じ、配合時の組成や結晶
構造とは異つたものになるのに反し、硫化マンガンは凝
結過程の終了後も配合時とほとんど変わらない状態で素
地中に分散している。このような状態で硫化マンガンが
存在すると、硫化マンガンは摩擦摺動によるメカノケミ
カルな活性化により、銅、鉄等Ｌの金属成分及び雰囲気
との反応生物等と反応して何等かの潤滑性のある表面層
を生成し、潤滑性を向上させる。このような効果が達成
できるのは硫４化マンガン量が０．３〜８．０重量％の
範囲であって、これは後述の実施例に示す如く、０．箱
重量％以下では潤滑効果が充分でなく、また、８重量％
以上では材料の機械的強度が著しく低下し、摺動材料と
して実用的な強度を得られないからである。また、表面
窒化を施したフェロチタンは０．５〜１０重量％程度添
加するのが好ましく、この程度であると、硫化マンガン
と相まって、耐摩耗性ならびに潤滑性が大中に向上する
。このフェロチタンは予め窒化処理する場合と焼結中に
表面窒化する場合との何れでも良いが、表面の窒化物は
安定で粉末粒子の表面から厚さ約２山以下程度のものと
して内部の軟かし、純フェロチタン等をおおつているも
０のである。また、上記の通りの配合量であると、摺動
面における表面窒化を施したフェロチタンの窒化層の占
める面積の割合は極めて微々たるものであり、さらに酒
勤時にこれらの窒化層が摩耗粉となって欠損し摺動面を
移動するときも、窒化層がせいぜい約２山以下と非常に
薄いため、相手材への攻撃性は少ない。この際、耐摩耗
性を向上させるのはフェロチタンの表面の硬い窒化層で
あるが、これら室化層はミクロ的にみて摺動面から内部
へ連続しているため、摺動に際して脱落することがない
から、摺動面への露出面積が少なくとも耐摩耗性が向上
するのである。なお、上記の通りに硫化マンガン、表面
窒化を施したフェロチタンを配合する他、鉄系、鋼系等
においてそのほかの成分として、沼勤材料として通常添
加されている成分は配合でき、これら成分は単体若しく
は合金の粉末としても配合できる。
また、これら成分以外に不可避的な不純物は含まれる。
次に実施例について説明する。
次に実施例について説明する。
実施例 １
表１に示す鉄粉を主体とし、これに少量の銅、ニッケル
、モリブデンを配合した混合粉をベースとし、これに２
．５重量％の硫化マンガンを配合した試料（本発明品１
）、同量の二硫化モリブデンを配合した試料（比較品０
）及び同量の二硫化タングステンを配合した試料（比較
品ｍ）を通常の粉末捨金の手法によって製造し、機械的
強度、電気比抵抗及び無通電、通電状態における摺動試
験を行なった。
、モリブデンを配合した混合粉をベースとし、これに２
．５重量％の硫化マンガンを配合した試料（本発明品１
）、同量の二硫化モリブデンを配合した試料（比較品０
）及び同量の二硫化タングステンを配合した試料（比較
品ｍ）を通常の粉末捨金の手法によって製造し、機械的
強度、電気比抵抗及び無通電、通電状態における摺動試
験を行なった。
摺動議験における相手材としてはトロリ線を想定して直
径３８５肋の円筒状に巻いた厚さ６側のりング状の硬鋼
板を用い、その端面を摺敷相手面とした。硬鋼リングの
中心軸を回転円板の回転軸と平行に、約１仇岬偏心した
位置にとりつけて、リング端面の平均周速が約５０舵ノ
ｈ、１００物／ｈとなる様に回転円板を回転せしめ、リ
ング端面に試験片を５ｋｇｆの力で４び分間づつ押付け
て楢動せしめた。通亀摺動試験の場合はリングと試験片
との間にＡＣ１０船の電流を通じつつ同様の摺動試験を
行った。試験片の耐摩耗性は試験片の摩耗体積（柳３）
を沼勤距離（豚）×押付力（ｋ９ｆ）で除したいわゆる
比摩耗量で比較し、試験片の潤滑性能の評価は相手材硬
鋼摺動面の荒損状態を目視により極めて良好（◎）、良
好（０）、やや不良（△）、不良（×）の４等級に分類
評価した。本発明品、比較品の配合組成、強度、電気比
抵抗および摺敷試験の結果を示すと表１の通りであった
。表１ ＊ 比摩耗量の単位、のめ／初のｋｇ×１０‐表１の試
験結果から明らかな様に鉄系凝結材に重量％で同量の金
属硫化物を配合した場合、硫化マンガンの配合は二硫化
モリブデン、二硫化タングステンの配合と比較して摺動
特性改善に効果があり、特に、酒動相手である硬鋼面は
平滑で荒損が見られず、いわゆる良好な潤滑性を有する
ことが判る。
径３８５肋の円筒状に巻いた厚さ６側のりング状の硬鋼
板を用い、その端面を摺敷相手面とした。硬鋼リングの
中心軸を回転円板の回転軸と平行に、約１仇岬偏心した
位置にとりつけて、リング端面の平均周速が約５０舵ノ
ｈ、１００物／ｈとなる様に回転円板を回転せしめ、リ
ング端面に試験片を５ｋｇｆの力で４び分間づつ押付け
て楢動せしめた。通亀摺動試験の場合はリングと試験片
との間にＡＣ１０船の電流を通じつつ同様の摺動試験を
行った。試験片の耐摩耗性は試験片の摩耗体積（柳３）
を沼勤距離（豚）×押付力（ｋ９ｆ）で除したいわゆる
比摩耗量で比較し、試験片の潤滑性能の評価は相手材硬
鋼摺動面の荒損状態を目視により極めて良好（◎）、良
好（０）、やや不良（△）、不良（×）の４等級に分類
評価した。本発明品、比較品の配合組成、強度、電気比
抵抗および摺敷試験の結果を示すと表１の通りであった
。表１ ＊ 比摩耗量の単位、のめ／初のｋｇ×１０‐表１の試
験結果から明らかな様に鉄系凝結材に重量％で同量の金
属硫化物を配合した場合、硫化マンガンの配合は二硫化
モリブデン、二硫化タングステンの配合と比較して摺動
特性改善に効果があり、特に、酒動相手である硬鋼面は
平滑で荒損が見られず、いわゆる良好な潤滑性を有する
ことが判る。
酒勤材自身の比摩耗量も最も小さく、特に低速域５０鰍
／ｈの摺動速度において顕著な差が認められる。実施例
２ 実施例１とほぼ同じ組成の鉄系材料に表面窒化を施した
フェロチタン（以下、ＦｅＴｉ−Ｎｘと記す）を配合し
たものをベースとし、これに種々の量の硫化マンガン或
いは二硫化モリブデンを配合した試料を作成し、これを
本発明品Ｗ，Ｖ，Ｗ，肌、比較品肌，Ｋとして実施例１
と同様な試験を行なったところ、表２に示す試験結果が
得られた。
／ｈの摺動速度において顕著な差が認められる。実施例
２ 実施例１とほぼ同じ組成の鉄系材料に表面窒化を施した
フェロチタン（以下、ＦｅＴｉ−Ｎｘと記す）を配合し
たものをベースとし、これに種々の量の硫化マンガン或
いは二硫化モリブデンを配合した試料を作成し、これを
本発明品Ｗ，Ｖ，Ｗ，肌、比較品肌，Ｋとして実施例１
と同様な試験を行なったところ、表２に示す試験結果が
得られた。
２
表２の結果の示す通り、耐摩材としてＦｅＴｉ一Ｎｘを
添加した場合、本発明品は硫化マンガンの潤滑効果と相
まって、その効果は顕著で、同一重量％の二硫化モリブ
デンを配合した場合と比較して摺動材自身の摩耗が少な
く、相手方硬鋼面の荒損も少なく、加えて機械的強度が
大で電気比抵抗が低いという摺動村として優れた特性を
示している。
添加した場合、本発明品は硫化マンガンの潤滑効果と相
まって、その効果は顕著で、同一重量％の二硫化モリブ
デンを配合した場合と比較して摺動材自身の摩耗が少な
く、相手方硬鋼面の荒損も少なく、加えて機械的強度が
大で電気比抵抗が低いという摺動村として優れた特性を
示している。
この場合の硫化マンガン配合量については０．５％の場
合には潤滑効果がやや不充分で、比摩耗量がやや多くな
り相手摺勤面の状態も若干劣る。また、硫化マンガン配
合量７．５％の場合には潤滑性、酒勤特性は良好である
が、機械的強度が摺動材として実用上ぎりぎりの辺りま
で低下している。従って、硫化マンガンの適当な配合量
としては０．３〜８．０％と規定した。実施例 ３ 銅系粉末を主体とし、これに少量の錫、ニッケル等の粉
末を８．の重量％、３．血重量％を配合し、これらに、
２．５重量％の硫化マンガンを配合したものと、０．５
〜７．５重量％の硫化マンガンとともに２．０％のＦｅ
Ｔｉ−Ｎｘを配合したものとをつくって、これら本発明
品を実施例１と同機に試験した。
合には潤滑効果がやや不充分で、比摩耗量がやや多くな
り相手摺勤面の状態も若干劣る。また、硫化マンガン配
合量７．５％の場合には潤滑性、酒勤特性は良好である
が、機械的強度が摺動材として実用上ぎりぎりの辺りま
で低下している。従って、硫化マンガンの適当な配合量
としては０．３〜８．０％と規定した。実施例 ３ 銅系粉末を主体とし、これに少量の錫、ニッケル等の粉
末を８．の重量％、３．血重量％を配合し、これらに、
２．５重量％の硫化マンガンを配合したものと、０．５
〜７．５重量％の硫化マンガンとともに２．０％のＦｅ
Ｔｉ−Ｎｘを配合したものとをつくって、これら本発明
品を実施例１と同機に試験した。
この結果、ＭｏＳ２やＷＳ２等の粉末を配合したものに
比べて、実施例１と同様な傾向で機械的強度、耐摩耗性
ならびに潤滑性に優れていた。以上詳しく説明した通り
、本発明は鉄系若しくは銅系の粉末に硫化マンガン（Ｍ
ｎＳ）０．３〜８．０％配合し、更に、これに併せて表
面窒化を施したフェロチタン０．５〜１０％を配合して
成る焼給金属材料であって、この材料は通電状態におい
ても無通電状態においても沼動材としての諸特性に優れ
た特性を示し、特に電気車パンタグラフ用すり板等実用
上の価値の高いものである。
比べて、実施例１と同様な傾向で機械的強度、耐摩耗性
ならびに潤滑性に優れていた。以上詳しく説明した通り
、本発明は鉄系若しくは銅系の粉末に硫化マンガン（Ｍ
ｎＳ）０．３〜８．０％配合し、更に、これに併せて表
面窒化を施したフェロチタン０．５〜１０％を配合して
成る焼給金属材料であって、この材料は通電状態におい
ても無通電状態においても沼動材としての諸特性に優れ
た特性を示し、特に電気車パンタグラフ用すり板等実用
上の価値の高いものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ０．３〜８重量％の硫化マンガンを含有して成るこ
とを特徴とする硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅
系焼結摺動材料。 ２ ０．３〜８重量％の硫化マンガンとともに、表面窒
化を施したフエロチタンを０．５〜１０重量％含有する
ことを特徴とする硫化マンガンを含有する鉄系若しくは
銅系焼結摺動材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7939481A JPS6037180B2 (ja) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | 硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系焼結摺動材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7939481A JPS6037180B2 (ja) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | 硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系焼結摺動材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57198245A JPS57198245A (en) | 1982-12-04 |
| JPS6037180B2 true JPS6037180B2 (ja) | 1985-08-24 |
Family
ID=13688637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7939481A Expired JPS6037180B2 (ja) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | 硫化マンガンを含有する鉄系若しくは銅系焼結摺動材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037180B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE445715B (sv) * | 1984-11-30 | 1986-07-14 | Hoeganaes Ab | Mangansulfidhaltig jernpulverblandning |
| JP2006242224A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Ntn Tokushu Gokin Kk | 焼結金属製軸受 |
| JP2008274762A (ja) | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Toyota Industries Corp | 圧縮機用斜板及びその製造方法 |
| JP5424121B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2014-02-26 | イーグル工業株式会社 | 摺動材料 |
-
1981
- 1981-05-27 JP JP7939481A patent/JPS6037180B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57198245A (en) | 1982-12-04 |
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