焊接电极铜材料.doc

焊接电极材料1）A组铜及铜合金材料按其成分和性能特点可分成四类。第1类型 为高电导率、中等硬度的非热处理硬化合金。这类材料只能通过冷作硬化来提高其硬度，再结晶温度较低。常用的该类电极材料有纯铜、镉铜和银铜等。第2类 为热处理强化合金。通过热处理和冷却变形联合加工以获得良好的力学性能和物理性能。其电导率略低于第1类材料，但力学性能和再结晶温度远高于第一类，是国内外应用最广泛的一种制造电极用的铜合金。典型的有铬铜和铬锆铜等。第3类 为热处理强化合金。其力学性能高于第2类材料，但电导率低于上述两类，属高强度、中等电导率的电极材料。常用的有铍钴铜和镍硅铜等。第4类 具有专用性能的铜合金。有些硬度很高，但其电导度不高；有的电导率高，但硬度不很高，它们之间不宜取代使用。常用的该类电极材料有铍铜和Ag6%的银铜等。2）B组粉末烧结材料这组材料由钨、钼金属以及它们的粉末与铜粉（或银粉）以一定比例混合后，经烧结而成的。按成分的不同，可归纳如下。铜和钨粉末烧结的材料 如第10类和第11类，前者含钨量低于后者。这两类电极材料有很高的硬度和软化温度，其电导率随钨含量的增加而降低。铜和碳化钨粉末烧结的材料 为第12类，因碳化钨的硬度高于钨，故这类材料的硬度比上述两类高，另外，其电导率较低，软化温度和上述材料相同。纯钼或纯钨 分别为第13类和第14类，后者的硬度远高于前者，两者的软化温度相同，均为1273。银和钨粉末烧结的材料 为第15类，这种材料具有较好的抗氧化性能，电导率高于铜钨，和其他材料相比，其硬度和软化温度略低。（3）电阻焊铜电极的性能在电阻焊的电极材料中，应用最广、用量最大的是铜及铜合金。在铜中还添加了少量的合金元素以改善铜的物理性能和力学性能，特别是提高其硬度和软化温度，以满足焊接中对电极的使用要求。电极铜合金中常用的合金元素有镉（Cd）、银（Ag）、铬（Cr）、锆（Zr）、镍（Ni）、硅（Si）、铍（Be）、钴（Co）、和铝（Al）等。这些合金元素与铜组成二元、三元或多元合金而具有不同的性能，从而适应各种金属材料焊接的需要。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、铍钴铜和铍铜等。先分别对几种典型材料简述如下。1）纯铜纯铜即工业纯铜，含铜量在99.9%以上，密度为8.9g/cm3，熔点为1083，具有优良的导电、导热性能，是最重要的导电、导热材料。纯铜在退火状态下塑性高而强度低，故适于各种冷热加工。冷作加工能提高铜的强度和硬度，降低塑性，而对电导率的影响却很小，纯铜的这一特性使得其成为焊接纯铝的重要电极材料之一。冷作硬化会降低铜的再结晶温度，所以纯铜作电极的焊接温度不宜高于150，否则会使铜迅速软化，影响焊接质量。总之，纯铜电极只适用于压强小、焊接温度低和产品批量不大的情况。2）镉铜镉铜是电极铜合金中最重要的一种材料，Cd0.7%1.0%,属于热处理强化合金,可通过冷作硬化提高其硬度(可达140HV)。镉铜具有良好的导电、导热性能和耐磨与抗蚀性能，冷作硬化后其再结晶温度较低，故只适于在200以下使用，而且焊接时需加强对电极的冷却，以提高其使用寿命。3）铬铜铬铜具有高强度高导电性的特点，应用最为广泛，Cr0.5%1.0%，电导率可达纯铜的80%90%，属于热处理强化合金。经热处理后的铬以弥散形式在晶粒间沉淀析出，使基体得到强化且电导率增加。若再经过冷加工，其力学性能会进一步提高。铬铜软化温度较高，具有良好的耐热性，可在450477高温下安全工作，不过使用温度仍要防止超过铬铜的软化温度并加强冷却。在铬铜中若加入少量银、铝、镁和硅等元素，形成多元铜合金，如铬银铜和铬铝镁铜等，可以进一步提高力学性能和软化温度。4）锆铜锆铜是一种高电导率、高热导率的热处理强化合金。铜中加入锆能显著提高铜的力学性能和软化温度，常用的有Zr0.2%和Zr0.4%两种锆铜合金。锆铜在经过固溶处理及一定程度的冷加工再时效强化后才具有较高的力学性能和软化温度。使用性能优于铬铜和铬锆铜，但锆价格比铬贵，制造成本较高。5）铬锆铜铬锆铜是高强度、高电导率热处理强化铜合金中性能最好的一种，兼有铬铜的高失效强化性能和锆铜的高软化温度的优点，因而在常温和高温下均有较高的硬度。Cr0.25%0.80%,Zr0.08%0.50%，还含有少量的Mg。经固溶和失效热处理后，在铜基体上均匀析出弥散的Cr和CuZr粒子，改善其性能。加入少量Mg是为了提高其热稳定性。实践表明，用铬锆铜做成点焊电极来焊接低碳钢或镀层钢，电极寿命会比用铬铝镁铜电极提高510倍。6）铍铜铍铜是铜合金中强度和硬度最高的一种，Be2.0%。铍铜经固溶和时效热处理后，其强度和抗磨性可达到高强度合金钢水平。但铍铜的电导率和软化温度较低，使用温度超过550时，便完全软化，因此不适用于接触面积小、焊接表面温度高的点焊或缝焊电极，否则会因导电、导热性能低而引起严重黏附。7）铍钴铜铍钴铜属高强度、中等电导率电极铜合金的一种，Be0.4%0.7%,Co2.0%2.8%,属热处理强化合金。加入铍和钴可以形成高熔点高硬度的金属韶华合物，以显著提高铜的强度，钴还能提高合金沉淀硬化效果。8）镍硅铜镍硅铜属热