一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法技术

本发明专利技术属于焊接与连接技术领域，具体涉及一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法，包括碳化钨铜钴材料的制备，焊电极本体材料与碳化钨铜钴的钎焊表面进行机械和化学处理，清除油污、氧化物及钎焊。本方法是在点焊电极端面采用钎焊技术将碳化钨铜钴与电极本体连接起来形成组合式点焊电极，在不降低电极材料的导电性、导热性和高温力学性能的基础上提高其耐磨性，避免电极端面与被焊材料在接触面处形成合金化和粘连；碳化钨铜钴具有较好的热稳定性能和化学稳定性能，与铝合金的亲和力极小，这种组合式电阻点焊电极在点焊过程中与被焊铝合金接触不会形成合金化，避免接触面粘连；碳化钨铜钴硬度高、耐磨性好，可以减少电极修整时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法


[0001]本专利技术属于焊接与连接
，具体涉及一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法。

技术介绍

[0002]电阻点焊是通过电极施加压力，利用电流通过被焊材料连接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热作为焊接热源加热被焊材料到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。点焊电极是电阻点焊生产过程中的关键部件，其主要起到传输电流、施加压力和散热的作用。点焊电极是易耗品，消耗量大，其质量的好坏直接影响点焊接头质量、生产效率和成本。点焊电极材料要求能承受高温和高压，即热、力耦合双重作用，在点焊过程中电极磨损是非常严重的，如果电极材料不良以及电极结构设计不合理，都会使电极在使用过程中加剧磨损，这样会增加电极修整时间，同时也使电极材料浪费过多，点焊电极一旦磨损失效会导致点焊接头质量不稳定。因此，选择点焊电极材料种类和电极端面形貌需要根据所点焊的具体材料来确定。
[0003]铝合金是所有金属中较难焊接的材料，其中，铝合金点焊易产生飞溅、虚焊、脱焊等缺陷，使工艺及设备的控制精度高、难度大；表面高电阻以及高熔点的氧化物阻碍电流形成回路，导致接头抗拉强度低；受到产品结构特点限制，接头尚无可靠的无损检测与监控方法，变形大、强度达不到标准要求，质量难以保证，废品率高。铝与大多数金属作用都会形成金属间化合物，铝合金点焊过程中，电极的端面直接与高温的工件表面接触，在点焊生产中反复承受高温和高压，接触面合金化的结果形成粘连。合金化和变形是电极设计中应着重考虑的问题，点焊电极和工件材料之间的亲和力是合金化和粘连的主要原因。
[0004]目前，市售点焊电极大多采用铬青铜、铬锆铜、钨铜合金和钼铜合金等铜合金加工而成。这类材料加工制造的点焊电极强度和硬度较低，软化温度小于500℃，点焊生产过程中经常出现电极热塑变镦粗、磨损以及与被焊材料接触面发生粘连等失效形式，结果导致接触面积增大，改变原始点焊工艺参数，焊点强度降低。相较于点焊钢而言，铝合金电阻点焊的电极寿命仅为约百分之一，提高铝合金点焊电极使用寿命一直是焊接及其相关研究人员追求的目标。
[0005]现有技术对于减轻铝合金点焊时的铜铝合金化，减少电极表面的塑性变形，使电极的使用寿命得到延长的技术集中在对点焊电极基体材料强化、电极端面表面处理和设计特殊形状的电极等方面。基体强化就是在铜合金中添加各种陶瓷颗粒增强相（如Al2O3、TiC、TiB2、Zr2O3、WC、SiC、B4C等），同时，改善铜合金的力学性能和热稳定性。但添加各种陶瓷颗粒增强相必然会降低电阻点焊电极的导电性和导热性。电极端面表面处理技术包括在点焊电极端面涂覆各种涂料和涂层，如石墨
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机油涂料、TiB2/Cu的复合材料和自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极等。但涂覆各种涂料和涂层的耐久性、可靠性和稳定性缺乏可靠数据支撑。设计特殊形状的电极就是在电极端面加工出若干个圆环，通过电极端面同心圆环刺穿铝合金表面氧化膜，降低电极/板材之间的接触电阻，改善点焊过程中电极/板材的传热，
实现铝合金材料的点焊连接，并不能降低界面的粘连。铝合金在成本、制造技术、化学和力学性能、可持续发展及环保等方面综合性能好，是汽车工业中的首选轻金属材料。新能源汽车因为电池能量密度等技术的要求和限制，汽车的装备质量相较于传统能源汽车提出了更高的要求。采用铝合金材料，能够有效的降低车身的重量，更符合新能源汽车的发展趋势。随着铝合金在汽车中的应用，汽车制造商期望能继续采用电阻点焊对铝合金进行连接。目前，电阻点焊在铝合金材料结构件的连接中遇到电极易失效、点焊质量不稳定等是亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于提供一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法，以解决提高电阻点焊电极材料的耐磨性，在高温下抵抗塑性变形和降低粘连的问题。铝合金电阻点焊电极由两种完全不同成分和性能材料组合，点焊电极本体材料为铜铬锆，与被焊材料接触的点焊电极端面为碳化钨铜钴，采用钎焊技术将异种材料连接起来形成组合式电阻点焊电极。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法，将碳化钨铜钴3与电极本体1连接起来形成组合式点焊电极，包括以下步骤：A、碳化钨铜钴材料的制备：A1、碳化钨铜钴3为由碳化钨粉、纯无氧铜粉和钴粉组成，其成分按质量百分比计Wt/%：铜粉为2
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5，钴粉为1
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3，碳化钨粉为余量；A2、将碳化钨粉、纯无氧铜粉和钴粉混合均匀并进行真空球磨，应用压制成型
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高温烧结制备出碳化钨铜钴3，碳化钨铜钴3与点焊电极本体材料连接面压制成平面，与被焊材料接触面压制成同心圆环；烧结时间12min，烧结温度1100℃；B、点焊电极本体材料与碳化钨铜钴3的钎焊表面进行机械和化学处理，清除油污、氧化物；C、钎焊：采用银基钎料将点焊电极本体材料与碳化钨铜钴3钎焊起来形成组合式电阻点焊电极。
[0008]进一步地，步骤A2，碳化钨粉、纯无氧铜粉和钴粉的平均粒径为5
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15μm。
[0009]进一步地，步骤A2，球磨转速为150r/min，球磨时间为1h。
[0010]进一步地，步骤A2，烧结制备出碳化钨铜钴3规格尺寸根据被焊材料铝合金成分和板厚而定，直径为5
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8mm，厚度为1.2
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1.5mm。
[0011]进一步地，步骤C，所述银基钎料其成分按质量百分比计Wt/%：银20
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25，铜60
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70，镍10
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15。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提高铝合金电阻点焊电极耐磨性及其制备方法，是在点焊电极端面采用钎焊技术将碳化钨铜钴与电极本体连接起来形成组合式点焊电极，在不降低原始电极本体材料的导电性、导热性和高温力学性能的基础上提高电极端面的耐磨性，避免电极端面与被焊材料在接触面处形成合金化和粘连；碳化钨和钴自身具有较好的导电、导热和高温性能，且与铝的亲和力较小，采用烧结工艺制备的碳化钨铜钴具有较好的热稳定性能和化学稳定
性能，与铝合金的亲和力也较小，这种组合式电阻点焊电极在点焊过程中与被焊铝合金接触不会形成合金化，避免接触面粘连；碳化钨铜钴硬度高、耐磨性好，可以减少电极修整时间。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0014]图1是点焊工艺过程预压合加压阶段示意图；图2是点焊工艺过程电流导通阶段示意图；图3是点焊工艺过程维持阶段示意图；图4是点焊工艺过程休止阶段示意图；图5是本专利技术的组合式电阻点焊电极示意图；图6是图5中工件接触电极的端面凸环位置局部放大图；图7是图5组合式电阻点焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高铝合金电阻点焊电极耐磨性的方法，其特征在于，将碳化钨铜钴（3）与电极本体（1）连接起来形成组合式点焊电极，包括以下步骤：A、碳化钨铜钴材料的制备：A1、碳化钨铜钴（3）为由碳化钨粉、纯无氧铜粉和钴粉组成，其成分按质量百分比计Wt/%：铜粉为2
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5，钴粉为1
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3，碳化钨粉为余量；A2、将碳化钨粉、纯无氧铜粉和钴粉混合均匀并进行真空球磨，应用压制成型
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高温烧结制备出碳化钨铜钴（3），碳化钨铜钴（3）与点焊电极本体材料连接面压制成平面，与被焊材料接触面压制成同心圆环；烧结时间12min，烧结温度1100℃；B、点焊电极本体材料与碳化钨铜钴（3）的钎焊表面进行机械和化学处理，清除油污、氧化物；C、钎焊：采用银基钎料将点焊电极本体材料与碳化钨铜钴钎（3）焊起来形成组合式电阻点焊电极。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹善文，白大成，蒋志岩，
申请(专利权)人：长春三友汽车部件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：