[发明专利]一种自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽的制备方法

说明书

本发明是一种自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽的制备方法，其特点是，包括车削加工制作电极头、球磨制备电极头支撑连接体用料、模具冷压预制点焊电极帽、热压烧结点焊电极帽成型，球磨制备电极头支撑连接体用料为自生陶瓷颗粒增强铜基复合材料，其中自生陶瓷颗粒的质量分数为5‑30wt.％，余量为铜，由于点焊电极帽内部是车削加工制作的电极头，能够减少电阻热的产生；外部为球磨制备电极头支撑连接体，能够减少外加载荷对电极的损耗；自生陶瓷颗粒与界面结合强度较高，使外部支撑连接体强化效果更好。具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点，用这种方法制作的点焊电极帽具有使用寿命长、力学性能优良等优点。

技术领域

本发明属于自生陶瓷颗粒增强金属基复合材料应用领域，具体涉及一种自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽的制备方法。

背景技术

随着汽车、电气、电子行业的迅速发展和科技水平的不断提高，对铜及铜合金提出了更高的要求，如：(1)服役环境的苛刻要求：随着使用过程的进行，在电能和机械能的作用下，电极温度逐渐升高，当温度达到500℃以上时，铜及铜合金会软化变形、熔蚀，导致接触电阻越来越大，产生过高的导电温升，使点焊电极的损耗严重，使用寿命下降；(2)可靠性和使用寿命要求：随着服役环境的复杂化，恶略化，对铜合金性能的要求已经向高品质、长寿命的方向转变；(3)节约降耗理念：以机械手点焊电极为例，现在常用的点焊电极寿命约为1000焊点，而一辆小型轿车外壳中焊点的数量在3500-6000之间。若果能提高点焊电极寿命，成本将会大大减少；(4)高效的生产理念：高效的生产可以有效提高生产效率，也会减少更换电极次数，缩短工作时间，大大提升汽车制造生产效率，降低成本和人力消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的一种自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽的制备方法；用这种方法制作的点焊电极帽具有使用寿命长、力学性能优良等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽的制备方法，其特征在于，它包括以下内容：

1)车削加工制作电极头

使用铬锆铜合金圆棒，按电极头产品图纸和技术条件要求，采用车床车削加工制作电极头成品，再将电极头成品经表面清洗处理待用；

2)球磨制备电极头支撑连接体用料

将钛粉、碳粉按自生陶瓷颗粒质量分数为5-30wt.％，余量为铜进行配置，放入行星式球磨机中，球磨机的球、料比为5：1，转速为50转/分钟，混料时间为24小时，经均匀混合制备得到电极头支撑连接体用料；

3)模具冷压预制点焊电极帽

将步骤1)的电极头放置于模具型腔中，将步骤2)电极头支撑连接体用料放于模具中，且包覆于电极头表面，电极头端平面和末端平面不包覆，在室温下，模具施加100MPa的压力，经1分钟，预制成型点焊电极帽；

4)热压烧结点焊电极帽成型

将步骤3)预制成型点焊电极帽从模具中取出、且放入带有液压装置的加热反应炉中，对反应炉炉腔抽真空，在真空度1*10^-2时，充0.8个大气压的氩气，氩气纯度≥99.999％，继续抽真空后，在真空度1*10^-2时，充≤0.4个大气压的氩气，在氩气气氛保护下加热至950℃，保温5分钟，等待反应完成，施加40MPa的压力后，停止加热并冷却至室温，最后经过980℃保温40分钟后水冷的固溶处理工艺和460℃保温4小时后随炉冷却的时效处理工艺，得到自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极帽。

进一步，所述自生颗粒选自TiC颗粒、B₄C颗粒、TiB₂颗粒中的至少一种。

进一步，所述自生陶瓷颗粒为TiC时，Ti和C粉末质量分数为4:1wt.％。