汽车电机用银铜合金软化温度试验研究

戢秀芬，杨林飞，关 建，黄旭环

（浙江长城换向器有限公司，浙江 瑞安 325200）

银铜合金材料因良好的加工性能和导电、导热性能，被广泛应用于铁路、电器、机械、电子等行业，也被大量用于汽车电机用换向器、电动工具用换向器、家用电机用换向器和其它工业电机用换向器的制造。其导电率随冷加工率和热处理状态不同而变化，其关键性能指标硬度值与温度也有密切的关系，直接影响电机的寿命。不同的含银量，其软化温度不同，选择合适的含银量有利于电机的性能和寿命提升。

1 银铜合金概述

银铜合金材料是选用质量分数大于99.9%的电解铜 （二号铜GB／T 467-2010） 和银 （GB／T 4135-2016），按Wag为0.01%~0.80%配制。在大气下熔炼，首先加入电解铜，并用木炭作覆盖剂，待电解铜完全熔化后再加入银，整个熔炼过程在还原性气氛下进行，以防止合金的氧化、吸气。电机用换向器用铜杆采用上引法制得。

2 银铜合金软化点研究的意义

GB／T 33370-2016《铜及铜合金软化点温度的测定》给出了实验室环境下对铜及铜合金材料或产品进行软化温度的测定，给出的软化温度特性曲线图与实际情况存在偏差，不能很好地指导电机厂在设计时合理地选用银铜合金的含银量，也不能清楚地识别不同含银量、不同厚度的银铜合金软化点是否有不同，需要对铜合金的软化点温度进行试验研究，得出相同含银量不同厚度和不同含银量相同厚度的银铜合金其软化点是否存在偏差，有利于电机设计材料选型。

软化温度：以保温温度为横坐标，硬度值为纵坐标，绘制软化退火曲线。通过软化退火曲线，确定其硬度下降到原始硬度的80%时所对应的保温温度为该试样的软化温度。

3 实验产品和实验方法

实验用产品选取BOSCH起动电机用换向器同结构、不同含银量的两种产品进行对比测试，以排除产品结构、换向片厚度、换向器外径等差异带来的影响。

Q1214A：外径×内径×总长×片数=26.3×11.5×27.1×26，换向片厚度1.9 mm （图1）。

Q1281A：外径×内径×总长×片数=30×13×34.8×19，换向片厚度2.7 mm （图2）。

测试设备选用SX2-12-10箱式电阻炉：精度±2℃，量程20~1 000℃；布维硬度计HBV-30 A：精度±3%，量程31.8~130 HBW。

实验方法：①将实验用换向器分组进行标记，并按

图1 Q1214A

图2 Q1281A

GB231.1-2009金属材料：布氏硬度 第1部分：试验方法，进行原始硬度测试并记录，为保证试验数据准确性，每组至少两个样本；②将箱式电阻炉升温至所需温度，然后将换向器垂直放在炉内，避免换向片与炉膛接触，恒温2 h，然后关闭电源，随箱保温1 h，取出换向器冷却；③重复步骤①，对冷却后的换向器按分组标记进行硬度测试并记录数据，与原始硬度进行对比；④重复步骤①到步骤③，绘制出产品的软化温度特性曲线图并进行比较。

4 实验结果

1）同种产品不同含银量的温度软化点曲线如图3、图4所示。

图3 Q-1214A硬度随温度变化曲线

同种产品，不同含银量的温度软化点不同，说明银铜合金的温度软化点与产品大小、铜片的厚度相关性较差，与银铜合金的银含量高低相关性较高。

2）不同产品相同含银量的温度软化点曲线如图5、图6所示。

图4 Q-1281A硬度随温度变化曲线

图5 TAG04产品硬度随温度变化曲线

图6 TAG08产品硬度随温度变化曲线

不同产品相同含银量的温度软化点接近，说明银铜合金的温度软化点与产品大小、铜片厚度相关性较低，与银铜合金的银含量高低相关性较高。银含量高的银铜合金，其温度软化点相对较高。

5 结语

本文叙述了银铜合金换向器不同大小、不同换向片厚度、不同银含量随保温温度不同其硬度值的变化值及变化趋势，得出银铜合金的软化点温度与换向器大小、铜片厚度相关性较低，与银铜合金的银含量相关性较高。这个试验研究为电机设计提供了较好的指导意义，帮助电机设计人员在设计电机时根据电焊温度、电机温升、电机使用环境方面综合考虑，选择合适的银铜合金材料，避免设计失效和设计浪费。同时，该文还可以很好地指导电机用换向器生产厂家依据顾客需求测试不同状态换向器银铜合金换向片的软化温度，满足顾客使用。