焊接電極銅材料.doc

焊接電極材料1）A組銅及銅合金材料按其成分和性能特點(diǎn)可分成四類。第1類型 為高電導(dǎo)率、中等硬度的非熱處理硬化合金。這類材料只能通過(guò)冷作硬化來(lái)提高其硬度，再結(jié)晶溫度較低。常用的該類電極材料有純銅、鎘銅和銀銅等。第2類 為熱處理強(qiáng)化合金。通過(guò)熱處理和冷卻變形聯(lián)合加工以獲得良好的力學(xué)性能和物理性能。其電導(dǎo)率略低于第1類材料，但力學(xué)性能和再結(jié)晶溫度遠(yuǎn)高于第一類，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的一種制造電極用的銅合金。典型的有鉻銅和鉻鋯銅等。第3類 為熱處理強(qiáng)化合金。其力學(xué)性能高于第2類材料，但電導(dǎo)率低于上述兩類，屬高強(qiáng)度、中等電導(dǎo)率的電極材料。常用的有鈹鈷銅和鎳硅銅等。第4類 具有專用性能的銅合金。有些硬度很高，但其電導(dǎo)度不高；有的電導(dǎo)率高，但硬度不很高，它們之間不宜取代使用。常用的該類電極材料有鈹銅和Ag6%的銀銅等。2）B組粉末燒結(jié)材料這組材料由鎢、鉬金屬以及它們的粉末與銅粉（或銀粉）以一定比例混合后，經(jīng)燒結(jié)而成的。按成分的不同，可歸納如下。銅和鎢粉末燒結(jié)的材料 如第10類和第11類，前者含鎢量低于后者。這兩類電極材料有很高的硬度和軟化溫度，其電導(dǎo)率隨鎢含量的增加而降低。銅和碳化鎢粉末燒結(jié)的材料 為第12類，因碳化鎢的硬度高于鎢，故這類材料的硬度比上述兩類高，另外，其電導(dǎo)率較低，軟化溫度和上述材料相同。純鉬或純鎢 分別為第13類和第14類，后者的硬度遠(yuǎn)高于前者，兩者的軟化溫度相同，均為1273。銀和鎢粉末燒結(jié)的材料 為第15類，這種材料具有較好的抗氧化性能，電導(dǎo)率高于銅鎢，和其他材料相比，其硬度和軟化溫度略低。（3）電阻焊銅電極的性能在電阻焊的電極材料中，應(yīng)用最廣、用量最大的是銅及銅合金。在銅中還添加了少量的合金元素以改善銅的物理性能和力學(xué)性能，特別是提高其硬度和軟化溫度，以滿足焊接中對(duì)電極的使用要求。電極銅合金中常用的合金元素有鎘（Cd）、銀（Ag）、鉻（Cr）、鋯（Zr）、鎳（Ni）、硅（Si）、鈹（Be）、鈷（Co）、和鋁（Al）等。這些合金元素與銅組成二元、三元或多元合金而具有不同的性能，從而適應(yīng)各種金屬材料焊接的需要。目前常用的電極銅合金主要有鎘銅、鉻銅、鋯銅、鉻鋯銅、鉻鋁鎂銅、鎳硅銅、鈹鈷銅和鈹銅等。先分別對(duì)幾種典型材料簡(jiǎn)述如下。1）純銅純銅即工業(yè)純銅，含銅量在99.9%以上，密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)為1083，具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，是最重要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料。純銅在退火狀態(tài)下塑性高而強(qiáng)度低，故適于各種冷熱加工。冷作加工能提高銅的強(qiáng)度和硬度，降低塑性，而對(duì)電導(dǎo)率的影響卻很小，純銅的這一特性使得其成為焊接純鋁的重要電極材料之一。冷作硬化會(huì)降低銅的再結(jié)晶溫度，所以純銅作電極的焊接溫度不宜高于150，否則會(huì)使銅迅速軟化，影響焊接質(zhì)量?？傊?，純銅電極只適用于壓強(qiáng)小、焊接溫度低和產(chǎn)品批量不大的情況。2）鎘銅鎘銅是電極銅合金中最重要的一種材料，Cd0.7%1.0%,屬于熱處理強(qiáng)化合金,可通過(guò)冷作硬化提高其硬度(可達(dá)140HV)。鎘銅具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和耐磨與抗蝕性能，冷作硬化后其再結(jié)晶溫度較低，故只適于在200以下使用，而且焊接時(shí)需加強(qiáng)對(duì)電極的冷卻，以提高其使用壽命。3）鉻銅鉻銅具有高強(qiáng)度高導(dǎo)電性的特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛，Cr0.5%1.0%，電導(dǎo)率可達(dá)純銅的80%90%，屬于熱處理強(qiáng)化合金。經(jīng)熱處理后的鉻以彌散形式在晶粒間沉淀析出，使基體得到強(qiáng)化且電導(dǎo)率增加。若再經(jīng)過(guò)冷加工，其力學(xué)性能會(huì)進(jìn)一步提高。鉻銅軟化溫度較高，具有良好的耐熱性，可在450477高溫下安全工作，不過(guò)使用溫度仍要防止超過(guò)鉻銅的軟化溫度并加強(qiáng)冷卻。在鉻銅中若加入少量銀、鋁、鎂和硅等元素，形成多元銅合金，如鉻銀銅和鉻鋁鎂銅等，可以進(jìn)一步提高力學(xué)性能和軟化溫度。4）鋯銅鋯銅是一種高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率的熱處理強(qiáng)化合金。銅中加入鋯能顯著提高銅的力學(xué)性能和軟化溫度，常用的有Zr0.2%和Zr0.4%兩種鋯銅合金。鋯銅在經(jīng)過(guò)固溶處理及一定程度的冷加工再時(shí)效強(qiáng)化后才具有較高的力學(xué)性能和軟化溫度。使用性能優(yōu)于鉻銅和鉻鋯銅，但鋯價(jià)格比鉻貴，制造成本較高。5）鉻鋯銅鉻鋯銅是高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率熱處理強(qiáng)化銅合金中性能最好的一種，兼有鉻銅的高失效強(qiáng)化性能和鋯銅的高軟化溫度的優(yōu)點(diǎn)，因而在常溫和高溫下均有較高的硬度。Cr0.25%0.80%,Zr0.08%0.50%，還含有少量的Mg。經(jīng)固溶和失效熱處理后，在銅基體上均勻析出彌散的Cr和CuZr粒子，改善其性能。加入少量Mg是為了提高其熱穩(wěn)定性。實(shí)踐表明，用鉻鋯銅做成點(diǎn)焊電極來(lái)焊接低碳鋼或鍍層鋼，電極壽命會(huì)比用鉻鋁鎂銅電極提高510倍。6）鈹銅鈹銅是銅合金中強(qiáng)度和硬度最高的一種，Be2.0%。鈹銅經(jīng)固溶和時(shí)效熱處理后，其強(qiáng)度和抗磨性可達(dá)到高強(qiáng)度合金鋼水平。但鈹銅的電導(dǎo)率和軟化溫度較低，使用溫度超過(guò)550時(shí)，便完全軟化，因此不適用于接觸面積小、焊接表面溫度高的點(diǎn)焊或縫焊電極，否則會(huì)因?qū)щ?、?dǎo)熱性能低而引起嚴(yán)重黏附。7）鈹鈷銅鈹鈷銅屬高強(qiáng)度、中等電導(dǎo)率電極銅合金的一種，Be0.4%0.7%,Co2.0%2.8%,屬熱處理強(qiáng)化合金。加入鈹和鈷可以形成高熔點(diǎn)高硬度的金屬韶華合物，以顯著提高銅的強(qiáng)度，鈷還能提高合金沉淀硬化效果。8）鎳硅銅鎳硅銅屬熱