[发明专利]适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料及其制备方法，该铜电极材料主要包括0.19‑0.72wt％铬和0.40‑1.33wt％碲，余量为铜；该制备方法包括将铬颗粒、碲颗粒和铜颗粒进行熔炼混合，得到金属液；将金属液浇铸模具内，得到铸锭；将铸锭进行切割，得到切割后的铸锭；将切割后的铸锭进行固溶和淬火处理；之后进行时效处理即可；本发明的铜合金材料中含有的碲元素可以抑制铝铜金属间化合物的生长，从而可以减缓铝合金电阻点焊中电极的点蚀问题，延长了铜电极的使用寿命；另外，本发明的铜合金材料中含有的铬元素可以提高铜合金的强度，铬元素和碲元素的相互作用，保证了焊接质量，因此可广泛应用于铝合金电阻点焊中。

技术领域

本发明属于铜合金及电阻点焊技术领域，具体涉及一种适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料及其制备方法。

背景技术

电极帽属于焊接电极的一种，因为套于电极连杆上，故而称作电极帽。电极帽用于电阻焊接设备的焊接。电极帽主要的功能有：1.向待焊接工件传导电流；2.向待焊接工件传递压力；3.传导焊接余热，冷却工件。

随着汽车轻量化的趋势，铝合金被广泛地应用于汽车白车身的制造。电阻点焊(RSW)是汽车工业在钢结构制造中应用最广泛的焊接技术，但是使用电阻点焊技术焊接铝合金还存在很多问题。由于铝合金表面在空气会形成一层高电阻，高热阻的氧化膜。在焊接的过程中电极与铝板界面接触电阻导致产生较高的温度。这使得铝铜之间形成脆性金属间化合物，从而导致铜电极表面烧损。相较于点焊钢而言，电极寿命仅为约百分之一。电极帽使用寿命短，烧损后需要员工经常对电极帽进行修磨或更换，当电极帽修磨到极限规定值时，就必须更换整个电极帽。电极烧损的现象即会影响焊点质量，也会影响生产线的生产效率，造成了生产成本的增加。

为了应对铝合金点焊铜电极的烧损问题，国内外研究人员尝试了各种各样的方法来提高铜电极寿命。

美国通用在美国专利US 8222560 B2中提出使用多环圆顶电极(Multi-RingDomed,MRD)的焊接工艺，通过电极端面同心圆环刺穿铝合金表面氧化膜，降低电极/板材之间的接触电阻，改善了点焊过程中电极/板材的传热，实现了铝合金材料的点焊连接。MRD能够获得直径较大、全等轴晶焊核。但是一旦同心圆环明显变平，铜电极也会逐渐合金化。

美国专利US 20050029234 A1公开了一种复合电阻点焊电极，包括同轴环形颈环、同轴嵌套、同轴环形套筒及其组合。该类型电极可以改善焊点熔核形成，延长电极寿命。但是电极设计复杂，不易修磨。

中国专利CN 208276337 U公开了一种铝合金用的点焊电极，其包括：一体成型的电极本体；电极柱安装槽，其开设在电极本体的底部；铜基复合材料涂层，其通过对铝合金板面进行点焊时产生的电阻热和加压作用，在电极本体的顶端原位合成，可以提高TiB₂的利用率，减缓点焊过程中电极的烧损，使电极的使用寿命得到延长。该发明的电极点焊在若干次或修磨以后，涂层难以持续起作用。

发明内容

针对现有技术中铝合金电阻点焊电极帽点蚀严重的问题，本发明的首要目的是提供一种适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料。

本发明的第二个目的是提供上述铜电极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料，其包括如下组分：

铬 0.19-0.72wt％，

碲 0.40-1.33wt％，

铜 余量。

作为本发明的进一步改进，适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料还包括如下组分：

一种上述的适用于铝合金电阻点焊的铜电极材料的制备方法，其包括如下步骤：