[发明专利]弥散强化铜电阻焊电极

说明书

本发明涉及电阻焊电极，特别提供了一种弥散强化铜电阻焊电极材料。

电阻焊电极头是一种高消耗性的导电材料，大量应用于汽车车身的焊接过程。它应具有良好的导电性和高的软化温度。现在大多数工厂实际应用的电极头大多数采用熔炼生产的铜与铬、锆、镍等元素的合金。这些合金原料价格昂贵，而且它采用的是合金强化的原理使材料获得室温下的高硬度，在较高温度下，其强化作用逐渐消失，材料的软化温度仅在450℃左右，所以使用时头部在焊接产生的高温作用下很快变形，使得头部不能保持设计的形状，因而影响焊接质量，这种电极头的寿命较短，约在2万次左右，虽然采用了水冷保护，也不能完全克服这一缺点。有人采用传统粉末冶金方法，将TiC导陶瓷粉与铜粉混合后经模压和烧结制成电极头。(美国专利US4843206)由于这种材料陶瓷含量高，所以烧结性较差不易得到十分致密的烧结体。近期也有采用内氧化法制造氧化物弥散强化铜材料来生产电阻焊电极头的技术问世，如日本专利JP01096306A，采用内氧化的方法制得含Al₂O₃的铜粉，然后采用包套挤压的方法制造电极。这种材料软化温度比熔炼材料大大提高，因而使用寿命显著延长，但是其制造工艺复杂，不易大规模工业化生产。另外它还有弥散质点分布不均的缺点，因而生产的电极头质量不稳定。

本发明的目的在于提供一种弥散强化铜电阻焊电极，其具高导电率，且使用寿命长，成本低，适于工业化生产。

本发明提供了一种弥散强化铜电阻焊电极头，由陶瓷粉末和纯铜粉经粉末冶金的方法制成，其特征在于所用粉料：(1)选用粒度为5～100μm的纯铜粉，和粒度在0.5～2μm之间的陶瓷粉如金属氧化物或碳化物作原料，陶瓷粉末的量为0.5～3wt％；(2)将原料粉机械球磨合金化，球料比为1∶3～10，球磨机转数为500～800n/min，时间2～20小时。本发明实质上是采用高能球磨的方法，将预先处理过的纯铜粉与纯净的陶瓷粉用干法或湿法进行球磨。陶瓷选择的原则是硬度高，在高温下化学性质稳定，不与基体铜发生化学反应。陶瓷粉含量在0.5～3wt％之间，若含量低于0.5wt％，则强化效果不明显，若含量超过3％，则会降低材料的导电性，并使材料变脆。将球磨后的混合粉在冷压模中汽压成生坯，汽压压力在3～7吨/厘米²之间。汽压生坯经热挤压工艺挤压成棒材，挤压温度在750℃～850℃之间。将此材料热锻或机械加工成点焊电极头。这种电极材料具有导电率高，软化温度高，高温强度好等优点，所制造的电极寿命长，点焊焊接质量好。本发明不但减少了铜、铬、镍等贵重材料的消耗，而且在大规模工业化生产中易于控制产品质量。下面通过实施例详述本发明。

实施例

对粒度为10～50μm铜粉用氢气还原处理4小时，将经过处理的铜粉与纯氧化铝粉(粒度0.7～1μm)进行预混合，然后进行球磨10小时，氧化铝含量为0.5％,1％,1.5％,2.0％和2.5％，共五组。将研磨后的粉在冷压模中冷压成园柱形生坯，冷压压力为6吨/厘米²，园柱体直径7cm，高约15cm，对园柱体表面进行包铜处理，然后进行热挤压，挤压温度为820℃，挤压成的棒材直径10mm。所制成材料的导电率为纯铜的75％以上，软化温度为800℃。将五组材料均加工成点焊电极头，在工业生产线上进行点焊实验，其中寿命最长的一组可完成焊点3.5万次。