电阻焊电极合金材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种电阻焊电极合金材料，该材料的主要成分是铜，作为添加成份的有镍，钛，锆，铬和铈．本发明专利技术还提供了一种制造该电阻焊电极合金材料的方法，该方法包括对铜，镍，铬，钛，锆和铈这些原材料进行清洗和烘干，然后进行熔炼，形成锭子之后再进行锻造，对锻造好的工件进行固溶处理，然后再进行冷变形压力加工．最后进行时效处理．用该方法制成的材料可用作代Ｃｕ－Ｂｅ－Ｃｏ合金的电阻焊电极，其高温下的硬度和导电率均十分理想．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种合金材料，特别是一种电阻焊电极合金材料，本专利技术还涉及一种制造合金材料的方法，特别是制造这种电阻焊电极合金材料的方法。电极合金是电阻闪光对焊过程中的关键材料，其任务就是要在对焊件施加夹紧力(5～12Kg/mm2，总夹紧力高达数吨以上)的同时能使大电流(数万至数十万安培)通过。由于焊接体之间的电阻远远大于电极与焊件的接触电阻，因此大电流所产生的能量基本上都作用于两焊件的端面。经过闪光烧化后，两焊件端面的金属处于熔融状态，接着由夹紧电极执行顶锻，从而完成对焊。所以电极材料不仅要有较好的导电性能，而且最重要的是要有良好的高温强度来满足使用要求。目前，电阻焊电极合金材料分为四大类。第一类是高导电率低强度的无氧铜和Cu-Cd合金，它们主要用于导电性能好的有色金属的点焊和缝焊。第二类是较高导电率中等强度的Cu-Cr和Cu-Cr-Zr合金，它们主要用于厚度小于6mm的低碳钢板的点焊和缝焊。第三类是中等导电率高强度的Cu-Be-Co和Cu-Ni-Si合金，它们主要用于钢结构件的对焊。第四类则主要用于电阻焊机中机械构件的合金。本专利技术的电阻焊电极合金材料属于第三类。上述Cu-Be-Co合金虽具有较高的硬度及导电率，能满足对焊电极的要求，但是它有一个致命弱点，那就是铍的氧化物和氟化物有剧毒，而且铍和钴又是战略稀有金属，它们的昂贵价格使Cu-Be-Co合金达50元/kg，所以对大量消耗电极的对焊来说不是一件理想的事。目前，国外已在进行取代Cu-Be-Co合金的研究，其中较为成熟的是美国的Ampcoloy940高性能无Be合金，其成份为Ni2.5%，Si0.6%，Cr0.4%，其余为Cu，其性能为硬度200～223Hv，导电率25～26MS/m(见美国的《Alloy Digest》1982、4)。该材料虽然导电率较高，但高温下的硬度还不够，把它用作高温条件下的电极时，容易出现变形。另外，1978年日本的公开特许公报54121号和1972年的西德专利2252789号等也都报道了Cu-Ti和Cu-Ni-Al等合金材料，这些材料虽然硬度较高，但导电率都小于10MS/m，所以不能用作电极材料。本专利技术的目的是要提供一种属于第三类电阻焊电极合金材料的代Cu-Be-Co电极合金，力图使材料的高温硬度和导电率都达到或超过Cu-Be-Co合金，从而克服了因剧毒而给人体带来的危害，同时也降低该第三类电阻焊电极合金材料的生产成本。本专利技术的目的还在于提供一种制造电阻焊电极合金材料的方法，使通过该方法制得的电极合金能满足上述要求。本专利技术是这样构成的，它是一种电阻焊电极合金材料，其主要成份为铜，作为添加成份的有镍、铬、其特征在于作为添加成份的还有钛、锆和铈。本专利技术也是这样实现的，它是一种制造以铜为主要成份的电阻焊电极合金材料的方法，该方法包括对铜、镍、铬、钛、锆和铈这些原材料进行清洗和烘干，然后进行熔炼，形成锭子之后再进行锻造，其特征在于对锻造好的工件在960℃～990℃温度中保温之后作固溶处理，此后再以30%～60%的压缩力进行冷变形压力加工，最后在500℃～540℃的温度下进行时效处理。本专利技术的电阻焊电极合金材料为代Cu-Be-Co电极材料，经过测试证明，它在高温下的硬度和导电率都达到且超过了Cu-Be-Co合金，也比美国的代Cu-Be-Co材料在硬度方面更显示出优越性。由于具有理想的高温机械性能和良好的导电率，除了用作对焊电极之外，还可广泛用在需要高强度导电材料的电机电器中。本专利技术的制造电阻焊电极合金材料的方法工艺严密，用该方法制成的合金能满足上述要求。下面将通过最佳实施例来对本专利技术作进一步的详细描述，但本专利技术的内容并没有为该实施例所局限。本专利技术的材料为电阻焊电极合金，其主要成份是铜，作为添加成份的有镍、铬、钛、锆和铈。在每一块这样的合金中，镍含2%～4%(重量)，铬含0.2%～0.6%(重量)，钛含0.5～～1.5%(重量)，锆含0.1%～0.4%(重量)，铈含0.01%～0.3%(重量)，其余为铜。其中的镍和钛经过固溶和时效处理可形成类似于镍钛耐热合金结构的耐高温的金属间化合物Ni3Ti，这种弥散颗粒的金属间化合物比美国的Ampcoloy940合金中的Ni2Si更具有耐热能力。其中的铬经热处理后可形成弥散颗粒的铬离子，从而增加了基本硬度。其中的锆经热处理后可与铜形成Cu3Zr金属间化合物，这种弥散的粒子能使加热组织更趋稳定，提高了耐热强度。其中的铈可以与合金中的杂质形成高熔点化合物从而提高了高温时的耐热性能，也可使电极合金的抗焙焊性能提高以致在使用中不易粘焊。本专利技术的制造上述电阻焊电极合金材料的方法包括对铜、镍、铬、钛、锆和铈这些原材料进行清洗和烘干，然后进行熔炼，形成锭子之后再进行锻造，对锻造好的工件进行固溶处理，此后再进行冷变形压力加工，最后进行时效处理，对这些具体步骤的详细描述如下1、把作为原材料的铜、镍、铬、钛、锆和铈清洗干净，然后再放在烘箱中烘干，烘干时的温度为100℃。2、在50公斤的真空感应电炉中进行熔炼，先把铜、镍加入石墨坩埚中，而把铬、钛、锆和铈加入料斗中，在抽真空到10-1.8～10-2.2mm汞柱时对铜、镍进行通电熔化待铜、镍熔化完全后再加入铬粒子，充340～380mm汞柱的氩气精炼15～20分钟。当温度达到1350℃铬粒子完全熔化后再按顺序加入钛、锆和铈，保温5分钟后停止通电，随即浇注。冷却15分钟后放真空出炉。3、切除帽口，车去锭子表面，在800℃～850℃的温度下保温40～80分钟，然后进行锻造。4、将锻造好的工件放在45瓩的电炉中，在960℃～990℃的温度下保温40～80分钟，然后在20秒钟内迅速投入饱和盐水进行固溶处理。5、通过冷轧、冷锻和冷拉拨的方式对经过固溶处理的工件进行冷变形压力加工，压缩率为30%～60%，这样就可获得比较精确的尺寸，也可使硬度升高20HV左右。6、再将工件放在45瓩的电炉中进行时效处理，时效处理的温度为500℃～540℃，时间为1.5～2.5小时。这里应该说明的是，由于上述提到的熔炼是在真空中进行的，因此金属的烧损极小，故可按要求成份直接配料。另外，固溶温度不宜太高也不宜太低。温度太低，固溶不完全，会在时效处理后产生弥散沉淀硬化效果差等现象，最终导致硬度降低、高温性能变差;而温度太高则会造成晶粒粗大化，晶界粗化，因而在加工过程中易断裂。时效温度也必须适当，温度太低也会因弥散沉淀不完全而导致硬度和导电率降低;而温度过高，虽然导电率会升高，但会促使沉淀颗粒的团聚而造成颗粒的粗大化，最终也会使得硬度下降。最后，冷变形压力加工时也必须注意，压缩率不能太高，因为过高的压缩率会使合金的内能升高，这就容易出现再结晶倾向而使高温性能变差。同样，压缩率太低会使材料中心部分的金属处于临界压缩率(10%)之中，这也容易出现再结晶趋势而使高温性能变差。按照上述方法制得的代Cu-Be-Co电阻焊电极合金材料其性能与美国的代Cu-Be-Co电阻焊电极合金材料和西德的Cu-Be-Co电阻焊电极合金材料的性能进行比较，比较的结果如表1所示。表1 通过表1中的数据比较，已足以说明本专利技术的电阻焊电极合金材料是大大优越于现有产品的，它不但优越于传统的Cu-Be-Co材料，也大大优越于国外新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金材料，具体指一种电阻焊电极合金材料，该材料的主要成份为铜，作为添加成份的有镍和铬，其特征在于：作为添加成份的还有钛、锆和铈。

【技术特征摘要】
1.一种合金材料，具体指一种电阻焊电极合金材料。该材料的主要成份为铜，作为添加成份的有镍和铬，其特征在于作为添加成份的还有钛、锆和铈。2.根据权利要求1所述的材料，其特征是在每一块这样的合金中，镍含2%～4%(重量)，铬含0.2%～0.6%(重量)，钛含0.5%～1.5%(重量)，锆含0.1%～0.4%(重量)，铈含0.01%～0.3%(重量)，其余为铜。3.一种制造合金材料，具体指一种制造以铜为主要成份的电阻焊电极合金材料的方法，该方法包括对铜、镍、铬、钛、锆和铈这些原材料进行清洗和烘干，然后进行溶炼，形成锭子之后再进行锻造，其特征在于对锻造好的工件在960℃～990℃的温度中保温之后作固溶处理，此后再以30%～60%的压缩率进行冷变形压力加工，最后在500℃～540℃的温度下进...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈小宇，戚建，陈国瑜，吴彦卿，
申请(专利权)人：机械工业部上海电器科学研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]