IEC 604132026 电刷材料物理性能测定的试验程序标准立项发展报告

电刷材料物理性能测定的试验程序标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestProceduresforDeterminingPhysicalPropertiesofBrushMaterials摘要随着旋转电机向高效率、高功率密度和长寿命方向的持续演进，电刷作为电机换向与电流传输的关键功能部件，其材料物理性能的准确测定与客观评价已成为保障电机运行可靠性、推动材料迭代升级和促进国际经贸往来的核心基础。国际电工委员会（IEC）于2026年3月13日正式发布了IEC60413:2026《电刷材料物理性能测定的试验程序》，该标准替代旧版技术文件，针对电刷材料的硬度、电阻率、接触电阻等关键物理参数的测试方法进行了系统性修订与优化，进一步统一了国际间电刷材料的性能评价口径。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术演进脉络、主要修订内容、国际影响力及应用前景，并重点介绍了参与标准制定的主要技术单位及其贡献。报告指出，该标准的发布将有效解决当前电刷材料性能测试中方法分散、参数可比性不足的突出问题，对于规范全球电刷材料市场秩序、提升电刷产品质量水平、支撑高效电机技术发展具有重要的引领作用和深远的现实意义。关键词：电刷材料；物理性能；试验程序；IEC标准；旋转电机；标准化AbstractAsrotatingelectricalmachinescontinuetoevolvetowardhigherefficiency,greaterpowerdensity,andextendedservicelife,theaccuratedeterminationandobjectiveevaluationofthephysicalpropertiesofbrushmaterials—thecriticalfunctionalcomponentsforcommutationandcurrenttransmission—havebecomeafundamentalbasisforensuringoperationalreliability,drivingmaterialinnovation,andfacilitatinginternationaltrade.OnMarch13,2026,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIEC60413:2026,*TestProceduresforDeterminingPhysicalPropertiesofBrushMaterials*.Thisstandardsupersedestheprevioustechnicaldocumentandsystematicallyrevisesandoptimizestestmethodsforkeyphysicalparameterssuchashardness,electricalresistivity,andcontactresistanceofbrushmaterials,furtherunifyingtheinternationalevaluationframeworkforbrushmaterialperformance.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,technicalevolution,majorrevisions,internationalinfluence,andapplicationprospectsofthisstandard,withparticularemphasisonthecontributionsoftheprimarytechnicalorganizationsinvolvedinitsdevelopment.Thereportconcludesthatthereleaseofthisstandardwilleffectivelyresolvetheprominentissuesoffragmentedtestmethodsandinsufficientcomparabilityofparameters,andwillplayasignificantguidingroleandexertfar-reachingpracticalimplicationsforregulatingtheglobalbrushmaterialmarket,enhancingproductquality,andsupportingthedevelopmentofhigh-efficiencymotortechnologies.Keywords:Brushmaterials;Physicalproperties;Testprocedures;IECstandards;Rotatingelectricalmachines;Standardization一、引言1.1立项背景与意义电刷是旋转电机中实现静止部件与旋转部件之间电气连接的核心元件，广泛应用于各类交直流电动机、发电机、风力发电机组及航空航天电气系统等场景。电刷材料的物理性能——包括硬度、电阻率、接触电阻、密度、抗折强度等——直接决定了电刷的换向性能、磨损寿命和运行稳定性，进而影响整个电机系统的效率和可靠性。近年来，随着全球工业电气化和新能源装备产业的快速发展，变频调速电机、伺服电机及高效永磁电机对电刷材料的性能提出了更为苛刻的要求。与此同时，电刷材料的新配方、新工艺不断涌现，金属石墨复合材料、电化石墨材料及树脂粘结材料的品类日益丰富，原有的试验方法标准已难以全面覆盖和准确评价新型材料的物理特性。在此背景下，IEC60413:2026的发布具有重要的时代意义和技术价值。1.2标准基本信息本标准编号为IEC60413:2026，英文名称为*TestProceduresforDeterminingPhysicalPropertiesofBrushMaterials*，由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）于2026年3月13日正式发布。该标准属于旋转电机部件分类范畴，以英语版本发布，目前状态为现行有效。标准采用电子版加密PDF格式发行，售价3279.0元人民币。1.3标准的法律地位与政策依据本标准的制定与实施严格遵循《中华人民共和国标准化法》关于积极采用国际标准和国外先进标准的方针，以及《国家标准化发展纲要》中提出的"提升标准国际化水平、推进标准制度型开放"的总体要求。国际电工委员会作为电工领域最具权威的国际标准化组织，其发布的标准被全球各成员国广泛采用。我国多年来持续推动IEC国际标准的本土化转化工作，IEC60413:2026的发布与实施将为我国电刷材料相关国家标准和行业标准的修订与完善提供重要的技术参照。二、标准的技术演进与发展脉络2.1标准的起源与历史沿革IEC60413标准的历史可追溯至20世纪60年代末期。随着碳石墨电刷在工业电机中的大规模应用，各国对电刷材料性能测试方法的差异化导致了国际贸易中的技术壁垒。为消除此类壁垒，IEC第2技术委员会（旋转电机）于1970年前后启动了电刷材料物理性能测试方法的国际协调工作，最终形成了IEC60413的第一版文件。此后，该标准历经多次技术修订，逐步完善了硬度和电阻率的测试规范。2.2历次修订的核心变化在本版（2026版）发布之前，IEC60413的上一版本主要规定了以下测试内容：-电刷材料硬度的测定方法（包括邵氏硬度和洛氏硬度）；-电刷材料电阻率的测定方法（包括四探针法和电压-电流法）；-电刷材料密度的测定方法（排水法和几何法）。相较于前版，IEC60413:2026在如下方面实现了显著的技术升级：-扩展了测试参数范围：新增了接触电阻、抗折强度及弹性模量等多项物理性能的测定程序；-完善了试样制备要求：对电刷试样的取样方向、尺寸公差、表面粗糙度及环境调节条件作出了更为精密的规定；-引入了新型测试技术：允许采用数字化数据采集和自动化的测试装置，提高了测试的效率和重复性；-强化了试验报告的规范性：明确了试验报告的格式、数据处理的统计方法及测量不确定度的评定要求。2.3标准的技术定位与适用范围IEC60413:2026适用于以碳-石墨、电化石墨、金属石墨及树脂粘结石墨等为主要成分的电刷材料，覆盖原材料、半成品及成品电刷的性能检测需求。该标准既适用于制造商的出厂检验和质量控制，也适用于用户方的入厂复验和第三方检测机构的型式试验，具有广泛的应用覆盖面和实用指导性。三、标准的主要内容与技术要点3.1标准的整体框架IEC60413:2026在结构体系上进行了优化重组，共包括以下主要章节：范围、规范性引用文件、术语和定义、符号和缩略语、试验条件、试样制备、试验程序（包括硬度试验、电阻率试验、接触电阻试验、抗折强度试验、密度试验）、试验报告及附录。各章节之间逻辑递进、衔接严密，体现了国际标准文本的严谨性与规范性。3.2各测试项目的技术要点（一）硬度试验硬度是评估电刷材料机械特性和换向适应性的重要指标。本标准在硬度测试方面规定了邵氏硬度（Shorehardness）和洛氏硬度（Rockwellhardness）两种方法。与通用金属材料硬度测试不同，电刷材料因其多孔性和弹性回复特性，对测试压力和压入深度有特殊要求。新版标准细化了测试面的平整度要求，规定了压针接触试样后在一定时间内读取数值的具体操作程序，以减少材料蠕变和弹性后效对读数的影响。（二）电阻率试验电阻率是决定电刷导电能力和电流分配均匀性的核心参数。IEC60413:2026在电阻率测试方面，保留了四探针法作为仲裁方法，同时优化了试样尺寸测量精度要求和电流换向技术，以消除热电效应和接触电势的干扰。对于各向异性明显的新型电刷材料，标准还要求分别测量平行于压制方向和垂直于压制方向的电阻率，为材料工艺优化和设计选型提供了更为翔实的数据支撑。（三）接触电阻试验接触电阻的测定是本次修订新增的重要内容。电刷与换向器或集电环之间的接触电阻直接关系到换向火花的产生和能量损耗的大小。标准引入了模拟实际运行条件的接触电阻测试装置，规定了接触压力、电流密度和滑动速度等试验参数的设定范围，使测量结果更贴近工程实际。（四）抗折强度与密度试验抗折强度反映了电刷材料抵抗机械断裂的能力，对于高速运转和振动工况下的电刷可靠性评价尤为关键。标准规定了三点弯曲试验法的试样尺寸、跨距、加载速率及断裂判定准则。密度测试则通过排水法和几何计算法互为验证，为材料的孔隙率控制和工艺稳定性评估提供了基础数据。3.3试验条件的标准化规定为确保不同实验室间测试数据的可比性，IEC60413:2026对试验环境条件提出了明确要求：标准环境温度为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%。由于电刷材料的物理性能对湿度敏感（水分吸附会影响电阻率和硬度测试结果），标准特别强调试样在测试前需在标准大气条件下进行不少于16小时的状态调节。此外，对测试设备的校准周期和精度等级也提出了具体的可追溯性要求。四、标准的创新性与国际影响力4.1技术创新亮点IEC60413:2026在技术上的创新亮点主要体现在以下三个方面：第一，建立了多参数协同评价体系。旧版标准仅覆盖硬度和电阻率两项指标，难以全面刻画电刷材料的使用性能。新版标准构建了涵盖电、力、物理化学特性的多维度评价框架，使材料性能的表征更为系统和科学。第二，推动了测试方法的数字化转型。标准允许采用计算机数据采集系统实时记录试验数据，并对数据处理方法（如回归分析、异常值剔除等）作出了推荐性规定。这一改进为后续基于大数据和人工智能技术的材料性能预测奠定了数据基础。第三，提升了标准对新型材料的适应性。针对近年来快速发展的金属石墨复合材料和各向异性电刷材料，标准增设了相应的测试导则和注意事项，确保标准的前瞻性和包容性。4.2国际应用与协调IEC60413作为国际电工委员会框架下的正式标准，被广泛采用为各国国家标准的制定基础。本标准已在IEC各成员国（包括中国、美国、德国、日本等主要电刷生产和使用大国）的标准化技术委员会中获得充分讨论和一致通过，体现了国际电工领域的技术共识。新版标准的发布将促进各成员国对本国电刷材料标准的更新对齐，进一步消除国际贸易中的技术壁垒。五、主要参与起草单位介绍5.1国际电工委员会第2技术委员会（IEC/TC2）IEC/TC2是IEC内部负责旋转电机标准化工作的专业技术委员会，秘书处设于英国标准协会（BSI）。该技术委员会汇聚了来自全球30余个成员国的约200名专家，其工作范围涵盖旋转电机的术语定义、性能测试、尺寸规格、安全要求及试验方法等全链条标准制定工作。在IEC60413:2026的修订过程中，IEC/TC2专门成立了由德国、中国、日本等国专家组成的起草工作组（WG），负责材料物理性能测试方法的调研、比对与验证工作，先后组织开展了三轮国际间实验室比对试验，为关键测试参数的确定提供了翔实的实验依据。5.2中国参与单位代表——哈尔滨电机厂有限责任公司（HEC）作为中国旋转电机行业的骨干企业，哈尔滨电机厂有限责任公司积极参与了IEC60413:2026的国内技术对口和意见反馈工作。该公司始建于1951年，是中国大型发电设备研发和制造的重要基地，产品涵盖水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机及特种电机等众多品类。在电刷材料应用领域，该公司积累了60余年的工程实践经验和丰富的测试数据积累。在本次标准修订过程中，该公司作为全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）的核心成员单位，组织开展了国产电刷材料与国际主流产品的对比验证测试，为IEC60413:2026中接触电阻测试方法的完善和试验参数的优化提供了大量一手数据支撑。同时，该公司还承担了将IEC60413:2026转化为我国国家标准的技术论证和起草准备工作，为推动我国电刷材料标准化工作与国际全面接轨发挥了重要的桥梁和纽带作用。六、标准的应用前景与实施建议6.1应用前景IEC60413:2026的发布预计将产生广泛而深远的影响。在电刷制造行业，该标准将成为企业质量管理和产品出厂检验的核心依据，有助于企业对标国际先进水平，提升产品质量一致性和国际市场竞争力。在电机制造行业，该标准为用户选型、来料检验和故障分析提供了统一的测试方法和评价准则，有助于降低因电刷材料性能不达标而引发的电机运行故障。在第三方检测与认证领域，该标准为检验检测机构开展电刷材料的委托检验和型式试验提供了权威的技术依据。6.2实施建议针对IEC60413:2026的推广应用，提出以下几点建议：一是加快标准转化与宣贯。建议全国旋转电机标准化技术委员会尽快启动该国际标准的国内采纳和转化工作，同步开展标准宣贯和技术培训，使国内相关企业和检测机构及时了解和掌握新版标准的技术要求。二是加强试验能力建设。各相关检测实验室应按照新版标准