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电极材料_百度文库
发布时间:2020-10-26 09:45    文章作者:金沙js333

  电 极 材 料 在电阻焊接的过程中,电极担负着三个重要功能:向工件传导电流、向工件传递 压力、迅速导散焊接区的热量。 基于电极材料的上述功能, 就要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高 温硬度,电极的结构必须有足够的强度和刚度,以及充分冷却的条件。此外,电 极与工件间的接触电阻应足够低, 以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的 合金化。 自从电阻焊在汽车行业应用以来,市场上先后出现了众多的电极材料,归纳起来 主要有以下三类: 1 类——高电导率,中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷作变形方法达 到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金的电极,也可应用于镀层钢板的点焊, 但性能不如 2 类合金。1 类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。主要 代表有紫铜、镉铜、锆铌铜。 2 类——具有较高的电导率、硬度高于 1 类合金。这类合金可以通过冷作变形和 热处理相结合的方法达到其性能要求。 1 类合金相比, 与 它具有较高的力学性能, 适中的电导率,在中等程度的压力下,有较强的抗变形能力,因此是通用的电极 材料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合 金,以及镀层钢等。2 类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、电极夹头、机臂等 电阻焊机中各种导电部件。主要代表有铬铜、铬锆铜、铬铝镁铜、铬锆铌铜。 3 类——电导率低于 1、2 类合金,硬度高于 2 类合金。这类合金可以通过热处 理或冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。 这类合金具有更高的力学 性能和耐磨性能,软化温度高,但电导率较低。因此适用于点焊电阻率高和高温 强度高的零件,如不锈钢、高温合金等。这类合金也适于制造各种受力的导电构 件。主要代表有铍钴铜、硅镍铜、钴铬硅铜。 由于铌、铍、钴是放射性原素,随着人们对环保与健康的日益关注,这类铜合金 逐渐退出了历史舞台,另有一些铜合金,由于制造过程中的环境污染问题,或者 成本的因素而被市场淘汰。 自从镀锌钢板被应用于汽车行业后,对电极材料又提出了新的挑战,因为铬锆铜 和锆铜电极在高温高压作用下, 极易同熔融的锌形成脆硬的合金层,由于与钢板 粘结而被剥离,导致电极端部面积迅速扩大(电流密度下降) ,加速了电极的失 效。弥散强化铜(俗称铝铜)的出现,彻底解决了这一问题,因为弥散在铜中的 氧化铝颗粒增强了电极的高温工作稳定性, 使得电极在高温状态下不与锌发生合 金化,从而延长了电极的寿命。但是,由于弥散强化铜制造工艺的复杂性,电极 成本也居高不下,近几年来,国内许多科研院所也做了努力和偿试,但至今未有 工业应用的成果出现。因些,也阻碍了弥散强化铜在国内的应用。 广州兆东公司从事电极帽行业已有十多年时间,近几年来,通过与国外科研 机构及知名企业的合作,成功开发了被业内称为“第四代电极”的新型材料电极 ——涂层电极。 涂层电极将普通电极的低本成性与弥散强化铜的高温稳定性完美 结合,达到不粘连、节能、长奉命、低成本的特点。目前该产品已在北美部分汽 车厂推广成功,并大批量生产。 经过近百年的优胜劣汰, 近十多年来,被中国汽车行业普遍采用的电极材料主要 为铬锆铜和锆铜。 以下为三种常用电极材料的性能对比: 铬锆铜 导热性 85% 洛氏硬度 83 主要成份 0.1%Cr、0.25%Zr 极限抗拉强度 76 导电率 IACS 85% 熔点 1075℃ 退火温度 500℃ 20℃IACS 80% 900℃IACS 46% 锆铜 90% 70 0.15%Zr 77 90% 1070℃ 500℃ 80% 46% 弥散强化铜 85% 75 1%Al2O3 76 82% 1083℃ 900℃ 85% 77% 针对于镀锌钢板焊接,锆青铜有防粘连的效果。因为在锆青铜焊接中,其焊接电 流及压力均降低了, 这样就使得锌无法得到充分的熔化,也就是防止了锌和铜分 子的扩散运动。由于焊件表面锌杂质的减少,加上该材质电极良好的导电性,使 得在焊接过程中无需过大的电极力便可获得很好电接触。因此,锆铜在国外得到 了更多的应用。但由于锆铜制造工艺较铬锆铜复杂,国内目前尚以铬锆铜为主。


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