[发明专利]汽车焊接电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车焊接用电极材料技术领域，尤其涉及一种以铜为原料，添加其他金属来制作用于汽车车身汽车焊接电极材料的制备方法。

背景技术

在很多产业中，电阻点焊用来将两个金属工件结合到一起。例如汽车工业在制造过程，经常使用电阻点焊以将预制的金属工件结合到一起。一对相对的焊接电极通常在预定焊接位置被夹持在工件的相对侧上的对齐点上，瞬时电流通过工件从一个焊接电极流向另一个焊接电极，该电流流动的电阻在工件内和结合界面处产生热量，产生的热量开始熔融焊池，润湿钢工件的相邻表面，并且由于电流流动的中断，凝固成焊点熔核，在两个金属工件之间形成全部的或部分的焊接接头。多个单独的焊点沿着金属工件的外围区域或连接区域形成，以保证汽车配件结构良好。为了将重量更轻的材料引入汽车平台，汽车生产需要通过电阻点焊将钢工件与铝或铝合金工件结合。

现有铬锆铜电极材料按ISO5182-99标准组织生产，按该标准所选材料首先经过真空炉或电炉熔炼制成一定规格的坯锭，然后通过锻造或者热挤压、固溶处理、在经过冷拔和真空退火（或有氧退火），最后制成用户具体需要的各种规格电极产品。这样加工的电极产品的主要理化性能为：硬度一般在HRB78-82、导电率在MS/m43-44、软化温度在475℃。然而由于汽车生产厂家为了提高汽车质量和能耗的要求，越来越注重使用轻质材料（铝合金）替代原来的中厚板、镀复层钢板，导致选用上述方法制作的电极产品用于汽车车身铝合金板的焊接，常常会出现焊接过程中的“粘连”问题，而且电极产品的使用寿命也较短，无法满足工业化。有研究者以Zn、Al、Cu等作为原料生产了一种铜合金，但是制备时需要经过两次熔铸，增加了步骤、不可控性和成本，并且重熔后浇铸成4mm厚的片状再切割，无法满足汽车生产企业焊接材料的需求。

汽车轻量化要求下，使用的材质逐步由厚钢板逐步转变成以铝合金为主的轻质材料，对于焊接材料的焊接性能也提出相应的要求。现有技术提供的焊接电极合金材料无法满足汽车生产厂家以铝合金为材料的汽车生产材料的焊接技术要求；而且制备需要两次熔铸，增加工步序增大了生产成本和不可控性，并且重熔后浇铸成4mm厚片状，无法满足电极材料制作要求。因此需要研发新的焊接电极材料，提高焊接材料的耐高温、耐高压的物理性能，满足铝合金板材在焊接过程中使用超高电流、高温、不粘连的焊接要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车焊接电极材料的制备方法，其结合金属合成技术与熔炼工艺，得到适用于轻质铝合金车身焊接的电极材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车焊接电极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将Cu、Al、Zr、Cr混合后加入电炉，于1350～1400℃熔炼，得到铜合金液；调整合金铜液的温度为1100～1200℃，加入Ti以及Gd，得到合金熔液；

（2）于1150～1200℃下，将步骤（1）的合金熔液出炉，空气冷却得到铸锭；然后将铸锭于850～900℃下保温4小时；然后立即置入淬火液中；

（3）将步骤（2）淬火后的铸锭进行冷挤压处理得到棒材；然后将棒材加工为电极；最后将电极于440～460℃下保温4小时，空气冷却得到汽车焊接电极材料。

上述汽车焊接电极材料，按质量百分数，包括以下金属：

Cr0.4-0.8%

Zr0.15-0.24%

Al0.25-3%

Ti0.3-0.5%

Gd0.005-0.008%

Cu余量。

本发明中，采用真空感应电炉熔炼金属；采用真空时效保温炉进行保温处理。

本发明中，步骤（2）中，所述淬火液包括水、盐以及冰块；所述淬火液的波美浓度为9～13℃。淬火的目的主要是为了提高材料的硬度及耐磨性，能够更好的符合汽车生产领域焊接材料的硬度要求，提升合金材料的机械性能。控制淬火液的波美浓度，是为了保证合金材料的冷却快，提升合金材料的机械性能最佳工艺技术要求。