汽車電機用銀銅合金軟化溫度試驗研究

戢秀芬，楊林飛，關(guān) 建，黃旭環(huán)

（浙江長城換向器有限公司，浙江 瑞安 325200）

銀銅合金材料因良好的加工性能和導電、導熱性能，被廣泛應用于鐵路、電器、機械、電子等行業(yè)，也被大量用于汽車電機用換向器、電動工具用換向器、家用電機用換向器和其它工業(yè)電機用換向器的制造。其導電率隨冷加工率和熱處理狀態(tài)不同而變化，其關(guān)鍵性能指標硬度值與溫度也有密切的關(guān)系，直接影響電機的壽命。不同的含銀量，其軟化溫度不同，選擇合適的含銀量有利于電機的性能和壽命提升。

1 銀銅合金概述

銀銅合金材料是選用質(zhì)量分數(shù)大于99.9%的電解銅 （二號銅GB／T 467-2010） 和銀 （GB／T 4135-2016），按Wag為0.01%~0.80%配制。在大氣下熔煉，首先加入電解銅，并用木炭作覆蓋劑，待電解銅完全熔化后再加入銀，整個熔煉過程在還原性氣氛下進行，以防止合金的氧化、吸氣。電機用換向器用銅桿采用上引法制得。

2 銀銅合金軟化點研究的意義

GB／T 33370-2016《銅及銅合金軟化點溫度的測定》給出了實驗室環(huán)境下對銅及銅合金材料或產(chǎn)品進行軟化溫度的測定，給出的軟化溫度特性曲線圖與實際情況存在偏差，不能很好地指導電機廠在設計時合理地選用銀銅合金的含銀量，也不能清楚地識別不同含銀量、不同厚度的銀銅合金軟化點是否有不同，需要對銅合金的軟化點溫度進行試驗研究，得出相同含銀量不同厚度和不同含銀量相同厚度的銀銅合金其軟化點是否存在偏差，有利于電機設計材料選型。

軟化溫度：以保溫溫度為橫坐標，硬度值為縱坐標，繪制軟化退火曲線。通過軟化退火曲線，確定其硬度下降到原始硬度的80%時所對應的保溫溫度為該試樣的軟化溫度。

3 實驗產(chǎn)品和實驗方法

實驗用產(chǎn)品選取BOSCH起動電機用換向器同結(jié)構(gòu)、不同含銀量的兩種產(chǎn)品進行對比測試，以排除產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、換向片厚度、換向器外徑等差異帶來的影響。

Q1214A：外徑×內(nèi)徑×總長×片數(shù)=26.3×11.5×27.1×26，換向片厚度1.9 mm （圖1）。

Q1281A：外徑×內(nèi)徑×總長×片數(shù)=30×13×34.8×19，換向片厚度2.7 mm （圖2）。

測試設備選用SX2-12-10箱式電阻爐：精度±2℃，量程20~1 000℃；布維硬度計HBV-30 A：精度±3%，量程31.8~130 HBW。

實驗方法：①將實驗用換向器分組進行標記，并按

圖1 Q1214A

圖2 Q1281A

GB231.1-2009金屬材料：布氏硬度 第1部分：試驗方法，進行原始硬度測試并記錄，為保證試驗數(shù)據(jù)準確性，每組至少兩個樣本；②將箱式電阻爐升溫至所需溫度，然后將換向器垂直放在爐內(nèi)，避免換向片與爐膛接觸，恒溫2 h，然后關(guān)閉電源，隨箱保溫1 h，取出換向器冷卻；③重復步驟①，對冷卻后的換向器按分組標記進行硬度測試并記錄數(shù)據(jù)，與原始硬度進行對比；④重復步驟①到步驟③，繪制出產(chǎn)品的軟化溫度特性曲線圖并進行比較。

4 實驗結(jié)果

1）同種產(chǎn)品不同含銀量的溫度軟化點曲線如圖3、圖4所示。

圖3 Q-1214A硬度隨溫度變化曲線

同種產(chǎn)品，不同含銀量的溫度軟化點不同，說明銀銅合金的溫度軟化點與產(chǎn)品大小、銅片的厚度相關(guān)性較差，與銀銅合金的銀含量高低相關(guān)性較高。

2）不同產(chǎn)品相同含銀量的溫度軟化點曲線如圖5、圖6所示。

圖4 Q-1281A硬度隨溫度變化曲線

圖5 TAG04產(chǎn)品硬度隨溫度變化曲線

圖6 TAG08產(chǎn)品硬度隨溫度變化曲線

不同產(chǎn)品相同含銀量的溫度軟化點接近，說明銀銅合金的溫度軟化點與產(chǎn)品大小、銅片厚度相關(guān)性較低，與銀銅合金的銀含量高低相關(guān)性較高。銀含量高的銀銅合金，其溫度軟化點相對較高。

5 結(jié)語

本文敘述了銀銅合金換向器不同大小、不同換向片厚度、不同銀含量隨保溫溫度不同其硬度值的變化值及變化趨勢，得出銀銅合金的軟化點溫度與換向器大小、銅片厚度相關(guān)性較低，與銀銅合金的銀含量相關(guān)性較高。這個試驗研究為電機設計提供了較好的指導意義，幫助電機設計人員在設計電機時根據(jù)電焊溫度、電機溫升、電機使用環(huán)境方面綜合考慮，選擇合適的銀銅合金材料，避免設計失效和設計浪費。同時，該文還可以很好地指導電機用換向器生產(chǎn)廠家依據(jù)顧客需求測試不同狀態(tài)換向器銀銅合金換向片的軟化溫度，滿足顧客使用。