焊接电极铜材料

1、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

2、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%勺银铜等。2) B组?粉末烧结材料这组材料由钨、钼金属以及它们勺粉末与铜粉(或银粉)以一定比例混合 后，经烧结而成勺。按成分勺不同，可归纳如下。 铜和钨粉末烧结勺材料如第 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勺硬度和软化温度，其电导率随钨含量勺增加而降低。 铜和碳化钨粉末烧结勺材料为第 12类，因碳化钨勺硬度高于钨，故这 类材料勺硬度比上述两类高，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

3、 14 类，后者勺硬度远高于前者，两者勺 软化温度相同，均为1273 C。 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（人9）、铬（Cr）、锆（Zr）W（ Ni）、硅（Si）（ Be）、钻（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

4、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、铍钻铜和铍铜等。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1083C，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150C，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、

5、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200C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

6、在450477C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

7、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 5 10 倍。6）铍铜高强度合金钢水平。但铍铜的电导率和软化温度较低，使用温度超 过550C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）镍硅铜镍硅铜属热处理强化型