[发明专利]一种抗开裂高铝含量弥散强化铜电极材料制备工艺

说明书

一种抗开裂高铝含量弥散强化铜电极材料制备工艺，工艺流程：制备高铝弥散铜粉末‑氧源制备‑混粉‑冷等静压成形加工‑内氧化、还原、烧结一体化热处理‑无氧铜包套‑热挤压‑拉伸‑精整；通过对弥散铜高铝粉锭进行无氧铜包套，极大的改善了因高含量弥散铜棒材的表层条件，防止表层因加工塑性偏低而导致的高铝弥散铜冷加工及使用过程中开裂情况发生，本发明解决了现有的纯氮气雾化制粉制备高铝弥散铜电极材料高成本以及纯水雾化制粉制备高铝弥散铜电极材料的高开裂率问题，极大的降低了高铝弥散铜电极材料在冷静和使用过程中的开裂率，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及粉末冶金和有色金属加工技术领域，尤其涉及一种抗开裂高铝含量弥散强化铜电极材料制备工艺。

背景技术

弥散强化是通过在金属基体中引入稳定、均匀、细小的氧化物质点，钉扎位错、晶界、亚晶界，阻碍位错的移动，从而强化材料的方法。弥散强化铜由于在铜基体中弥散分布着细小均匀的氧化物质点，其强度较高，软化温度高；同时细小弥散分布的氧化物质点又不会对铜合金本身的导电导热性造成不良影响，使得弥散强化铜在提高强度的同时还能保持自身优异的导电导热性。

弥散强化铜合金因其优良的耐高温性能、高的强度、高导电性，被认为是极有发展潜力和应用前景的新型功能材料，已在超大规模集成电路引线框架、高脉冲磁场导体、大功率微波管、高速轨道交通用架空导线、电阻焊电极和连铸机结晶器等众多高新技术领域得到了广泛的应用。

在现代工业中，汽车生产线自动焊接机、机械手的大量运用，要求焊接在高速、高节拍、高质量中完成，这样对焊接设备各部件均提出了更高的要求。电阻焊电极，因为在高温、高压下频繁地与工件接触，在使用中需经常地更换。现大量使用的电极材料铬锆铜(Cu-Cr-Zr系列)，由于软化温度(在500℃左右)较低，因此损坏严重，使焊接成本大幅提高，由于经常地更换，也严重影响了焊接设备的高效率。随着汽车行业的发展，耐蚀性优良的镀锌板得到了广泛的应用。而在使用Cu-Cr-Zr系列电极进行点焊时，钢板镀层中的锌很容易固溶到电极材料中去，使电极与钢板粘接在一起，影响接合质量并可造成自动生产线中断，导致生产率下降。基于以上原因国内外采用氧化铝弥散强化铜(ODS/Cu)的越来越多。由于其高导电(＞80％IACS)及高的抗高温软化性能(软化温度≥900℃)优良，焊接镀锌的钢板时，在氧化铝强化铜电极顶部工作面形成的氧化铝保护层，能有效防止电极表面层在焊接低碳钢板过程中与钢板粘接，很大程度上减轻电极损耗，提高电极使用寿命2～5倍并显著提高生产效率。

目前汽车电阻焊电极主要用高铝弥散铜材料，有两个核心问题：一是材料硬度要高，高硬度能保证弥散铜电极材料的使用寿命，弥散铜的铝含量越高，硬度就越高，一般要求HRB大于80以上；其二是材料在冷加工和使用过程中不能开裂。高铝弥散铜粉末制备大多采用水雾化制粉和氮气雾化制粉，相对来讲，氮气雾化制粉，由于有氮气的保护，在雾化过程中形成的粗大氧化铝较少，有利于高铝弥散铜的冷加工变形，在冷加工变形过程及后续制备成电极材料在使用过程中不容易开裂，但氮气雾化制备粉末成本较高；水雾化制备的粉末，由于水中含氧高，形成的粗大氧化铝较氮气雾化制备的要高，因此，在冷加工过程及电极使用过程中容易开裂，在汽车自动焊生产线上，最忌讳的是电极在使用过程中的开裂，它会导致生产线中断，造成很大的损失；怎样解决电极材料开裂，降低生产成本，成为长期以来难以解决的技术难题。

鉴于上述原因，现研发出一种抗开裂高铝含量弥散强化铜电极材料制备工艺。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种抗开裂高铝含量弥散强化铜电极材料制备工艺，通过对弥散铜高铝粉锭进行无氧铜包套，极大的改善了因高含量弥散铜棒材的表层条件，防止表层因加工塑性偏低而导致的高铝弥散铜冷加工及使用过程中开裂情况发生，本发明解决了现有的纯氮气雾化制粉制备高铝弥散铜电极材料高成本以及纯水雾化制粉制备高铝弥散铜电极材料的高开裂率问题，极大的降低了高铝弥散铜电极材料在冷静和使用过程中的开裂率，降低了生产成本。