[发明专利]一种铬锆铁铜合金电极材料及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，特别是一种电阻焊电极合金材料，本发明还涉及该合金材料的制备和应用方法。

背景技术

铬锆铜合金是目前国内外电阻焊领域普通采用的新一代电极材料。目前国内市场年需400～600吨，并有急剧上升的趋势。欧美市场现年需求已达数千吨，产品附加值高，市场前景好，极具价值。

电极是电阻焊过程的关键材料，它的作用是在焊接过程中向被焊工件传输焊接电流和焊接压力。焊接时，流过电极的电流值随被焊工件类型和厚度的不同而不同，电流值可高达数千至数万安培，流过电极端面的电流密度可达数百至数千A/mm²。例如电焊铝及铝合金时的电流密度为1000～2000 A/mm²。为了使焊点连接牢固，不产生飞溅、裂纹或疏松等缺陷以及保持焊点质量稳定，必须在通电产生高温的情况下通过电极向焊件施加一定的压力。因此，对电极材料的基本要求是要有较好的导电性能和导热性能，而且要有良好的高温强度和软化温度来满足使用要求。

目前常用的电极铜合金主要有：镉铜、铬铜、锆铜、铬锆铜、铬铝镁铜、镍硅铜、铍钴铜、铍铜。产品各项技术指标应符合美国电阻焊制造商协会标准的技术指标：硬度(HRB)≥75，导电率(IASC)≥75%，软化温度≥550℃。经济指标：成品率70%以上。电阻焊电极材料分为四大类，第一类是高导低强型Cu-Cd合金，主要用于导电性能好的有色金属的电焊和缝焊；第二类是高强中导型Cu-Ni-Si系合金，它们主要用于钢结构的对焊；第三类是高强高导型Cu-Cr-Zr系合金，它们主要用于低碳钢、不锈钢和耐热钢等钢材的电阻电焊；第四类则主要用于电阻焊机中机械构件的合金。本发明的电阻焊电极材料属于第三类。

日本专利公报No.56-31196B描述了一种电极材料，用于焊接由Cr-Cu合金组成的材料，其缺点是由于在约1000℃的高温下制造，合金的晶粒粗化，并且耐磨性和耐热性下降。

日本专利公报No.6-73473A描述了通过使用如下一种合金作为焊接电极材料，增大了导电性、提高耐磨性并增加电焊中的次数(或焊接循环)，这种合金的成分包括Zr0.05-0.1wt%，Cr3-20wt%，余量为Cu。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种力学性能大大改善、耐热性好，导电性能高、软化温度高以及高温下具有高的屈服应力的铬锆铁铜合金电极材料。

本发明的技术方案是：一种铬锆铁铜合金电极材料：含锆0.2～0.3wt% ，含铬0.8%～2.0wt% ，含铁0.01%～0.04wt%，余量为包含不可避免的杂质的铜。

所述的电极材料是将铬、锆、铁，其余为铜和杂质的合金进行熔炼，形成锭子之后再进行热轧；对热轧好的合金材料在960℃～980℃的温度中保温之后作固溶处理；随后再以30%～80%的冷轧变形量进行加工；最后将冷变形后的合金在430℃～630℃的温度下进行时效处理后得到的。

所述的电极材料有平均晶粒尺寸不超过50nm的细小颗粒析出于时效组织中。

所述的细小颗粒之间的平均距离不超过200nm。

所述的细小颗粒是以下至少一种类型：Cr、CrCu₂Zr、α-Fe、Cu₄Zr和Cu₃Zr。

本发明的第二个目的是提供一种力学性能大大改善、耐热性好，导电性能高、软化温度高以及高温下具有高的屈服应力的铬锆铁铜合金电极材料的制备方法。

一种铬锆铁铜合金电极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)、将含有重量比为0.8～2.0%的铬，0.2～0.3%的锆，0.01～0.04%的铁，其余为铜和杂质的合金进行熔炼，形成锭子之后再进行热轧；

2)、对热轧好的合金材料在960℃～980℃的温度中保温之后作固溶处理；

3)、随后再以30%～80%的冷轧变形量进行加工；

4)、最后将冷变形后的合金在430℃～630℃的温度下进行时效处理。

所述的固溶处理是在电炉中进行的，让工件在960℃～980℃的条件下保温100-150min之后迅速投入冷水中水淬。

所述的冷轧变形处理是在室温下经过多道次变形完成的。

所述的时效处理是在电炉中进行的，保护气体为氮气，时效处理的时间为3-5小时。