一种铜合金材料，其组织是，平均晶粒尺寸为５０ｎｍ或小于５０ｎｍ的细小颗粒析出在由纤维状晶粒组成的组织中，短轴长度为１０μｍ或小于１０μｍ的纤维状晶粒是由平均晶粒尺寸为３μｍ或小于３μｍ的亚晶组成，铜合金材料是通过在挤压比４或高于４以及温度３００到６００℃下挤压一种合金材料得到的，合金材料的成分用一般式Ｃｕ↓［ｂａｌ．］Ｘ↓［ａ］表示（其中Ｘ是从如下一组元素中选择的至少一种元素：Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐ和Ａｇ，ａ是１．５％（重量百分数）或更小，余量是包含不可避免的杂质的铜）。优选地，铜合金材料在挤压前和挤压后，在温度３５０到７００℃下进行热处理。由此得到的合金材料因为其改善的力学性能、耐热性以及高温下的屈服应力可以用作电极材料应用于焊接，并表现出优异的连续焊接能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料，用于包括铝、镁、铁及其合金的材料的焊接，以及镀有这些金属的材料的焊接，并且涉及制造这种电极材料的方法。
技术介绍
包括铬-铜(Cu-Cr合金)和氧化铝弥散分布的铜(Al2O3-弥散分散的铜)的电极材料，已经用作这种类型的电极材料。 例如，专利文献1描述了一种电极材料，用于焊接由Cr-Cu合金组成的材料，其缺点是由手在约1000℃的高温下制造，合金的晶粒粗化，并且耐磨性和耐热性下降。但是，在Cr-Cu合金中加入0.01-0.2wt％硼，可细化合金的晶粒并提高耐热性和高温硬度。 专利文献2描述了通过使用如下的一种合金作为焊接电极材料，减小电极尖端的变形和磨损并延长使用寿命，这种合金的成分包括Cr0.4-1.0wt％，Sn0.05-0.2wt％，余量为包含不可避免的杂质的铜。 专利文献3描述了通过使用如下的一种合金作为焊接电极材料，增大导电性、提高耐磨性并增加点焊中点焊的次数(或焊接循环)，这种合金的成分包括Zr0.05-1wt％，Cr3-20wt％，余量为Cu。 但是，在由铬-铜合金组成的电极材料中，当固溶形式存在的Cr量大时，导电性和导热性低。另一个问题是，晶粒尺寸大到几十微米，循环疲劳强度低。当这种材料用作电极材料时，电极尖端的直径在经过少量的焊接循环后增大，焊接电流密度减小。结果，连续焊接能力下降。另一个问题是，由于低的导电性和导热性，容易与被焊接材料产生合金化，熔化焊点的数量低。 另一方面，在由氧化铝弥散分布的铜组成的电极材料中，高温下的屈服应力下降，电极尖端直径在经过少量的焊接循环后增大，焊接电流密度减小。结果，连续焊接能力变差。另一个问题是，由于低的导电性和导热性，容易与被焊接材料产生合金化，熔化焊点的数量低。 并且，最近提出，通过将由Cu-0.44％Cr-0.2％Zr组成的合金材料进行侧向挤压(ECAP等通道转角挤压)并细化晶粒，得到具有高力学强度、耐热性和导电性的电极材料(见非专利文献1)。 虽然非专利文献1中描述的合金具有优异的力学强度和耐热性，但仍存在改进的空间，因为其导电性低至75-80％IACS，容易与被焊接材料产生合金化，熔化焊点的数量低。另一个问题是，当晶粒细化时，高温下的屈服应力低于粗晶粒的材料，例如，由于晶界滑移，这将导致电极尖端直径增大以及连续焊接能力下降。 文献 专利文献1日本专利公报No.56-31196B 专利文献2日本专利公报No.62-3885A 专利文献3日本专利公报No.6-73473A 非专利文献1Acta Materials 50(2002)1639-1651“Structureand properties of ultra-fine grain Cu-Cr-Zr alloy produced byequal-channel angular pressing
技术实现思路
本专利技术的提出是为了解决上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种电极材料，通过形成纤维状晶粒和由细小亚晶组成的亚结构，析出由低扩散速率原子组成的细小颗粒，可以提高电极材料的力学性能、耐热性、高温下的屈服应力和连续焊接能力(电极寿命)，而且通过强化细小析出物的析出可以增大导电性，抑制电极材料与被焊接材料的合金化，增大熔化焊点的数量(抗熔焊性)，并且本专利技术还提供一种制造这种电极材料的方法。 本专利技术的提出是为了解决上述问题，下面将描述本专利技术的组成特征。 (1)一种电极材料，其成分用一般式Cubal.Xa表示，其中X是从如下一组元素中选择的至少一种元素Cr、Zr、Fe、P和Ag，a是1.5％(重量百分数，wt％)或小于1.5wt％，余量是包含不可避免的杂质的铜，其特征在于电极材料的组织是，平均晶粒尺寸为50nm或小于50nm的细小颗粒析出在由纤维状晶粒组成的组织中，短轴长度为10μm或小于10μm的纤维状晶粒是由平均晶粒尺寸为3μm或小于3μm的亚晶组成。 (2)如上述(1)所述的电极材料，其特征在于细小颗粒的析出分散状态是，颗粒之间的平均距离为200nm或小于200nm。 (3)如上述(1)或(2)所述的电极材料，其特征在于细小颗粒是从如下一组类型中选择的至少一种类型Cr、Cu3Zr、Cu9Zr2、Fe、Cu3P和Ag。 (4)一种电极材料的制造方法，其特征在于将Cu基合金材料在挤压比为4或大于4以及温度为300到600℃下进行挤压，Cu基合金材料的成分用一般式Cubal.Xa表示，其中X是从如下一组元素中选择的至少一种元素Cr、Zr、Fe、P和Ag，a是1.5％(重量百分数)或小于1.5wt％，余量是包含不可避免的杂质的铜。 (5)如上述(4)所述的电极材料制造方法，其特征在于当进行挤压时，将合金材料预先在350到700℃下热处理。 (6)如上述(4)或(5)所述的电极材料制造方法，其特征在于挤压后在350到700℃下进行热处理。 附图说明 图1是本专利技术中使用的挤压成形装置的例子； 图2A和2B表示用EBSP(背散射电子衍射图案)观察到的、材料在预先热处理之前的金属组织，其中图2B是图2A的放大图； 图3A和3B分别表示用EBSP和TEM观察到的、最终处理后材料的金属组织。 具体实施例方式 根据本专利技术，对于将合金材料的晶粒转换成纤维状晶粒(更具体地，形状比为1.5或大于1.5的非等轴晶)、由细小的亚晶构成亚结构形成以及析出细小颗粒，挤压比为4或大于4并且温度为300-600℃的挤压方法(包括直接挤压或间接挤压)，是有效的具体手段。这种挤压方法显著改变合金材料的横截面积，并通过根据横截面积的这些变化确定挤压的充分条件，能对合金材料产生剪切变形和塑性变形(应变)。结果，纤维状晶粒的短轴长度可以不超过10μm，亚结构的平均亚晶直径不超过3μm，并增强平均晶粒直径为50nm或小于50nm的细小颗粒析出。因此，材料在高温下具有高的屈服强度，具有高的耐热性和高的导电性。 根据本专利技术，在所述挤压方法中使用的挤压成形装置，将基于图1所示的直接挤压成形装置进行解释。该装置包括容器2，其中形成供应部分1沿纵向延伸；模具3，它布置在供应部分1的一个末端并且其中形成一个孔，该孔具有被成形的挤压成形材料M的横截面形状；以及杆5，它置于供应部分1的另一端，并且在杆5的一侧具有挤压垫4，杆5在供应部分1内朝模具3滑动。 挤压成形装置还具有控制容器2内部温度的加热-冷却装置、温度检测装置以及温度控制装置(图中未表示)。 在挤压成形时，将挤压材料S放入供应部分1中，使位于另一端的杆5滑动并将挤压材料S向模具3推动，从而得到与模具3中形成的孔的横截面形状相同的挤压成形材料M。在这种情况下，因为模具3减小了挤压材料S的横截面，因此对材料提供了力学应变，挤压成形的材料的晶粒呈现为纤维状，亚结构中的亚晶被细化，并且引入的应变强化细小颗粒的析出，从而得到优异的力学性能。 将这种方法用于合金材料，就可以得到短轴长度为10μm或小于10μm的纤维状晶粒，其亚结构的平均亚晶尺寸为3μm或小于3μm，并将析出物的平均颗粒尺寸细化到50nm或小于50nm，从而通过一个非常简单的工艺，大大提高了高温屈服应力、耐热性、韧性和导电性。并且，这个工艺还具有如下作用改善铸造组织本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电极材料，其成分用一般式Ｃｕ↓［ｂａｌ．］Ｘ↓［ａ］表示，其中Ｘ是从如下一组元素中选择的至少一种元素：Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐ和Ａｇ，ａ是重量百分数１．５％或小于１．５％，余量是包含不可避免的杂质的铜，其特征在于电极材料的组织如下：平均晶粒尺寸为５０ｎｍ或小于５０ｎｍ的细小颗粒析出在由纤维状晶粒组成的组织中，所述纤维状晶粒具有１０μｍ或小于１０μｍ的短轴长度并由平均晶粒尺寸为３μｍ或小于３μｍ的亚晶组成。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：川添正孝，长谷川英之，竹谷桂之，佐佐木浩之，
申请(专利权)人：YKK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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