一種電阻焊銅合金電極及其制造方法技術

本發明專利技術涉及一種電阻焊銅合金電極和制造方法。本發明專利技術所提供的電阻焊銅合金電極中，在電極端部基體上至少布有三層材料，與基體相接觸的為金屬合金層，中間為金屬合金復合材料層，最外表面為金屬合金層。本發明專利技術所提供的電阻焊銅合金電極制造方法，至少采用以下制造步驟：第一步驟，在電極端部表面采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層；第二步驟，在上述鍍上的金屬合金層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金復合材料層；第三步驟，在上述的金屬合金復合材料層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層。與現有技術相比，本發明專利技術提供的電阻焊銅合金電極工作壽命明顯提高；提供的電阻焊銅合金電極制造方法，采用了簡單成熟的工藝，采用的分步電火化沉淀方法使電極端部鍍上三層均勻致密的涂層，保證了電阻焊銅合金電極的高工作可靠性和長工作壽命。

【技術實現步驟摘要】
?一種電阻焊銅合金電極及其制造方法(一)
本專利技術涉及一種電阻焊銅合金電極及其制造方法。(二)
技術介紹
由于鍍鋅和鍍鋅鋁鋼板(包括電鍍，熱鍍和蒸發鍍)具有極好的耐腐蝕性能，近年來在汽車，家電，建筑等領域得到了越來越廣泛的應用。尤其是汽車行業，已大量使用鍍鋅板生產車身等部件并采用電阻焊進行焊接。但鍍鋅鋼板電阻焊時，電阻焊電極(包括電極頭，電極帽，電極板和電極輪)的使用壽命要比焊接無鍍層鋼板時明顯縮短。焊接無鍍層鋼板時，電阻焊電極(如Cu-Cr-Zr合金電極)的使用壽命通常在10000個焊點以上，而焊接鍍鋅鋼板時，Cu-Cr-Zr合金電極的使用壽命甚至不到250個焊點。除電極在焊接過程中發熱并在高壓作用下變形導致電極端部直徑增大外，焊接鍍鋅板時電極壽命顯著下降的另一個主要原因是，鍍鋅層在焊接時熔化，粘附于電極端部，并與銅合金電極發生合金化，形成硬而脆的黃銅層。黃銅層的導電性差，導致電極嚴重發熱。同時，黃銅層極易在焊接壓力下開裂，并在隨后的焊接過程中從電極端部被粘結到鋼板表面，使電極端部直徑迅速增大，從而使電流密度下降，導致待焊鋼板間的電阻發熱不足，不能形成滿足標準的焊接熔核尺寸，造成電極失效。當鋼板鍍層含鋁時，鋁與銅合金化形成低熔點合金，使電極失效更快。電極失效后，必須更換新的電極或進行修磨。更換和修磨電極增加了生產成本，同時也大大降低了自動焊接生產線的生產效率。為減少電極重磨的次數，降低焊接成本，提高生產效率，長期以來人們一直期望能開發出一種適用于鍍鋅鋼板電阻焊的銅合金電極材料。例如，氧化鋁彌散強化-->的銅合金電極具有更好的高溫強度，且在焊接時會在電極端部表面形成一層富氧化鋁層，從而降低了電極與鋅之間的粘結，有助于抑制了鋅與銅合金的合金化，據報導焊接鍍鋅板時氧化鋁彌散強化銅合金電極使用壽命超過Cu-Cr-Zr合金電極，但氧化鋁彌散強化的銅合金電極的價格通常是Cu-Cr-Zr合金電極的兩倍以上。此外，碲銅合金由於降低了電極與鋅之間的粘結，也有助于提高電極壽命。另一方面，據報導國外已有人采用電火化沉積的方法在電極端部鍍上一層金屬陶瓷如TiC或TiB2，可提高電極的使用受命。選擇電火花方法進行沉積的好處在於熱輸入量小，沉積時銅合金基體溫度低，不會造成銅合金軟化。但是，研究表明，當TiB2等金屬陶瓷電火花沉積到銅合金電極表面時部分銅熔化混入涂層，因為銅對於金屬陶瓷來說不是良好的粘結劑，因而降低了金屬陶瓷的韌性。另一方面，銅合金與金屬陶瓷的熱膨脹系數相差很大，冷卻時在拉伸應力的作用下導致涂層開裂并和銅合金基體分離，明顯降低了涂層隔離鋅的能力。此外，開裂的涂層在電阻焊接時很容易被沾粘掉，在焊到400個焊點左右時，表面的涂層已幾乎全部脫落。因此，對涂層電極，急待解決如下兩個問題：(1)如何保證涂層連續致密，并在焊接過程中不開裂；(2)如何降低涂層與鋅之間的粘結以降低涂層的損耗。(三)
技術實現思路
本專利技術的目的之一就是提供一種工作壽命長的電阻焊銅合金電極。本專利技術的另一目的就是提供一種電阻焊銅合金電極制造方法，采用分步電火化沉淀方法使電極端部至少鍍上三層均勻致密涂層，保證制造的電阻焊銅合金電極的高工作壽命。本專利技術的上述目的通過下列技術措施實現：-->一種電阻焊銅合金電極，所說電極端部基體上至少布有三層材料，與基體相接觸的為金屬合金層，中間為金屬合金復合材料層，最外表面為金屬合金層。所說的與基體相接觸的金屬合金層厚度為10-40微米，所說的金屬合金復合材料層厚度為20-50微米。所說的與基體相接觸的和最外表面的金屬合金層基體為鎳，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鈷。所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鈷0-40％。所說的與基體相接觸的和最外表面的金屬合金層基體為鈷，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鎳。所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鎳0-40％。所說的金屬合金復合材料層由金屬合金、金屬陶瓷增強體和固體自潤滑劑混合組成。所說的金屬合金復合材料中的金屬合金基體為鎳或鈷，合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢。所說的金屬合金復合材料中的金屬陶瓷增強體由碳化鎢(WC)，碳化鈦(TiC)，硼化鋯(ZrB2)，硼化鈦(TiB2)，氮化鈦(TiN)，硅化鉬(MoSi2)碳化硼(B4C)和納米碳管中的一種材料或多種材料組成，所說的金屬陶瓷增強體的顆粒或纖維的直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為30-60％。所說的金屬合金復合材料中的的固體自潤滑劑由石墨、碳纖維及碳納米管中的一種材料或多種材料組成，所說的固體自潤滑劑的顆粒或纖維的-->直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為5％-20％。所說的最外表面金屬合金層外再有一層采用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法或高速冷氣體流噴涂WS2法形成的一層金屬合金層。一種電阻焊銅合金電極制造方法，至少采用以下制造步驟：第一步驟，在電極端部表面采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層；第二步驟，在上述鍍上的金屬合金層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金復合材料層；第三步驟，在上述的金屬合金復合材料層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層。所說的第一步驟和第三步驟中，金屬合金層基體為鎳，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鈷。所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鈷0-40％。所說的第一步驟和第三步驟中，金屬合金層基體為鈷，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鎳。所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鎳0-40％。所說的第一步驟和第三步驟中，首先，按粉末冶金的方法制備成金屬合金棒，直徑為1-5毫米，然后再用電火花沉積的方法鍍上金屬合金層.沉積過程中金屬合金棒作為陽極，銅合金電極基體作為陰極，陽極材料在電火花放電過程中融化并傳遞到陰極表面形成金屬合金層。所說的第二步驟中，金屬合金復合材料層由金屬合金、金屬陶瓷增強體和固體自潤滑劑混合組成。所說的金屬合金復合材料中的金屬合金基體為鎳或鈷，合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢。-->所說的金屬合金復合材料中的金屬陶瓷增強體由碳化鎢(WC)，碳化鈦(TiC)，硼化鋯(ZrB2)，硼化鈦(TiB2)，氮化鈦(TiN)，硅化鉬(MoSi2)碳化硼(B4C)和納米碳管中的一種材料或多種材料組成，所說的金屬陶瓷增強體的顆粒或纖維的直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為30-60％。所說的金屬合金復合材料中的固體自潤滑劑由石墨、碳纖維及碳納米管中的一種材料或多種材料組成，所說的固體自潤滑劑的顆粒或纖維的直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為5％-20％。所說的第二步驟中，電火花沉積工藝參數為電壓20-40伏，電容50-1000微法，氣氛為空氣或氬氣，時間30-75秒，厚度30-50微米。所說的第二步驟中，首先，按粉末冶金的方法制備成金屬合金復合材料棒，直徑為2-5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電阻焊銅合金電極，其特征在于：所說電極端部基體上至少布有三層材料，與基體相接觸的為金屬合金層，中間為金屬合金復合材料層，最外表面為金屬合金層。

【技術特征摘要】
1、一種電阻焊銅合金電極，其特征在于：所說電極端部基體上至少布有三層材料，與基體相接觸的為金屬合金層，中間為金屬合金復合材料層，最外表面為金屬合金層。2、根據權利要求1所說的電阻焊銅合金電極，其特征在于：所說的與基體相接觸的金屬合金層厚度為10-40微米，所說的金屬合金復合材料層厚度為20-50微米。3、根據權利要求1所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的與基體相接觸的和最外表面的金屬合金層基體為鎳，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鈷。4、根據權利要求3所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鈷0-40％。5、根據權利要求1所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的與基體相接觸的和最外表面的金屬合金層基體為鈷，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鎳。6、根據權利要求5所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金中的其它合金元素占金屬合金的重量百分比分別為硼0-5％、鉻1-20％、鉬5-10％、鎢2-6％、鎳0-40％。7、根據權利要求1所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金復合材料層由金屬合金、金屬陶瓷增強體和固體自潤滑劑混合組成。8、根據權利要求7所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金復合材料中的金屬合金基體為鎳或鈷，合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢。9、根據權利要求7所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金復合材料中的金屬陶瓷增強體由碳化鎢(WC)，碳化鈦(TiC)，硼化鋯(ZrB2)，硼化鈦(TiB2)，氮化鈦(TiN)，硅化鉬(MoSi2)碳化硼(B4C)和納米碳管中的一種材料或多種材料組成，所說的金屬陶瓷增強體的顆粒或纖維的直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為30-60％。10、根據權利要求7所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的金屬合金復合材料中的的固體自潤滑劑由石墨、碳纖維及碳納米管中的一種材料或多種材料組成，所說的固體自潤滑劑的顆粒或纖維的直徑為10納米-10微米，占金屬合金復合材料的體積百分比為5％-20％。11、根據權利要求1所說的電阻焊銅合金電極，其特征為：所說的最外表面金屬合金層外再有一層采用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法或高速冷氣體流噴涂WS2法形成的一層金屬合金層。12、一種電阻焊銅合金電極制造方法，至少采用以下制造步驟：第一步驟，在電極端部表面采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層；第二步驟，在上述鍍上的金屬合金層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金復合材料層；第三步驟，在上述的金屬合金復合材料層上采用電火化沉積的方法鍍上金屬合金層。13、根據權利要求12所說的電阻焊銅合金電極制造方法，其特征為：所說的第一步驟和第三步驟中，金屬合金層基體為鎳，金屬合金中的其它合金元素包括硼、鉻、鉬、鎢、鈷。14、根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳錚，趙其章，
申請(專利權)人：陳錚，趙其章，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]