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电极材料

2011年6月3日星期五 9:11

关于电极材料

	来源: 发布时间:2010-08-10 点击次数:3726

关于电极材料

点焊电极是保证点焊质量的重要零件，它主要的功能有：

1.向工件传导电流；

2.向工件传递压力；

3.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。

电极材料按照我国航空航天工业标准HB5420-39的规定分为四类，常用的有三类，见下表：

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。

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。与1类合金相比，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。

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。

附：电极材料的成分和性能

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类别	编号	材料牌号	材料名称	化学成分（%）	品种尺寸生理卫生裤（mm）	材料性能
						硬度		电导率 MS/m	软化温度（°C）
						HV（30kgf）	HRB	电导率 MS/m	软化温度（°C）
						不小于
1	1	Cu-EPT	紫铜	Cu≥99.9%	冷拔棒≥φ25	85	——	56	50
					冷拔棒＜φ25	90	（53）	56
					锻件	50	——	56
					铸件	40	——	50
	2	CuCdl	镉铜	Cd0.7-1.3	冷拔棒≥φ25	90	（53）	45	250
					冷拔棒＜φ25	95	（54）	43
					锻件	90	（53）	45
	3	CuZrNb	锆铌铜	Zr0.10-0.25 Nb0.06-0.15	刘保善冷拔棒锻件	（107）	60	48	500
2	1	CuCr1	铬铜	Cr0.3-1.2	冷拔棒≥φ25	125	（69）	43	475
					冷拔棒＜φ25	140	（76）
					锻件	100	（56）
					铸件	85	——
	2	CuCrZr	铬锆铜	Cr0.25-0.65 Zr0.08-0.20	冷拔棒锻件	（135）	75	43	550
	3	CuCrAlMg	铬铝镁铜	Cr0.4-0.7 Al0.15-0.25 Mg0.15-0.25	冷拔棒锻件	（126）	70	40	——
	4	CuCrZrNb	铬锆铌铜	Cr0.15-0.40 Zr0.10-0.25 Nb0.08-0.25 Ce0.02-0.16	冷拔棒锻件	（142）	78	45	575
3	1	CuCo2Be	铍钴铜	Co2.0-2.8 Be0.4-0.7	冷拔棒≥φ25	180	（89）	23	475
					冷拔棒＜φ25	190	（91）
					锻件	180	（89）
					铸件	180	（89）
	2	CuNi2Si	硅镍铜	Ni1.6-2.5 Si0.5-0.8	冷拔棒≥φ25	200	（94）	18	500
					冷拔棒＜φ25	200	（94）	17
					锻件	168	（86）	19
					铸件	158	（83）	17
	3	CuCo2CrSi	钴铬硅铜	Co1.8-2.8 Cr0.3-1.0 Si0.3-1.0 Nb0.05-0.15	冷拔棒锻件	（183）	90	26	600

1、 CuCr（铬铜）与CuCrZr（铬锆铜）有什么区别？

共同点：都是铜合金材料，适合作电阻焊电极用，具有较高的硬度、强度；具有高温软化的特性，能抗高温而保持其化学、物理性能温度约为450℃～550℃；具备一定的耐磨性，较长的使用寿命；具有良好的导电性能。

不同点：在铜合金熔炼中，CuCr只在铜中加入Cr元素成份；而CuCrZr，则除了加入一定成份的Cr元素外，还添加了Zr元素，而Zr元素具有耐磨，韧等特性，因而CuCrZr与CuCr相比，材料的耐磨性能更好，具有更长的使用寿命，同时也提高了高温软化温度，因此CuCrZr作为电极材料更具优越性。

2、焊接镀锌板时为什么会出现电极粘住的现象？

这是因为采用的电极材料为CuCr或CuCrZr，材料中的Cu在焊接产生高温熔化时，镀锌板的锌（Zn）与Cu反应会生成Cu与Zn的合金，而CuZn正好就是黄铜合金成分，因而发生了化学反应，损耗电极材料，产生粘住现象。

3、如何能解决焊接镀锌板时产生的粘结现象？

a) 最佳的方案是采用弥散强化铜（CuAl2O3）,CuAl2O3是一种优越的电阻焊电极材料，其软化温度高达900°，是有良好的导电性强度及耐磨性，使用寿命长，不会产生电极与工件粘住的现象。

b) 如果要用CuCr或CuCrZr，可使用两段电流焊接法,点焊机须具备两段电流输出，第一次电流（较小）先将镀层了击穿，第二次电流才把工件焊接，这样会将工件牢固焊住，电极粘住的现象也会得到改善。

4、 KCF为何物，为什么焊接螺母、螺栓要使用它？

KCF为一种特殊的铬铁合金，其特点是，硬度及强度韧性好，而且经过特殊热处理工艺后，具有表面低压绝缘的特点，而焊接螺母或螺栓时，对螺纹部份要求作绝缘保护，以防止由于分流而烧伤螺牙；由于KCF作为棒材成型材料，加工比较方便，周期会较短；因而用KCF材料作为定位芯比较理想。

当然也可以用陶瓷材料作为定位芯，陶瓷的硬度是完全没有问题的，但由于其容易碎易折断，也不够理想，而且成型需要模具，因而对特殊的位芯加工就更困难，生产周期也较长，小批量侧成本十分高。如果批量大，并做成标准化则成本会较低。

5、电极材料介绍:

铬锆铜(CuCrZr)

铬锆铜(CuCrZr)是最常用的电阻焊电极材料，这是由它本身优良的化学物理特性及很好的性价比所决定的。

1) 铬锆铜电极它达到焊接电极四项性能指标很好的平衡：液压阀体

优良的导电性----------保证焊接回路的阻抗最小，获到优良的焊接质量 ?

高温机械性能----------较高的软化温度保证焊接高温环境下电极材料的性能及寿命 ?

耐磨----------电极不易磨损，延长寿命，降低成本 ?

较高的硬度和强度----保证电极头在一定的压力下工作不易变形压溃，保证焊接质量

2) 电极是一种工业生产的消耗品，用量比较大，因而其价格成本也是一个考虑的重要因素，铬锆铜电极相对其优良的性能来说，价格比较便宜，能满足生产的需要。

3) 铬锆铜电极适用于碳钢板、不锈钢板、镀层板等零件的点焊与凸焊，铬锆铜材料适合于制造电极帽、电极连杆、电极头、电极握杆、凸焊特殊电极、滚焊轮、导电嘴等电极零件。三丝光棉

铍铜(BeCu)

铍铜(BeCu)电极材料与铬锆铜相比，具有更高的硬度（达HRB95~104）、强度(达800Mpa/N/mm2)及软化温度（达650℃），但其导电率要低得多，较差。铍铜(BeCu)电极材料适用于焊接承受压力较大的板材零件，以及较硬的材料，如焊缝焊接用的滚焊轮；也用于一些强度要求较高的电极配件如曲柄电极连杆，机器人用的转换器；同时它具有良好的弹性和导热性，很适合制造螺柱焊夹头。铍铜(BeCu)电极造价较高，我们通常将其列为特殊的电极材料.

氧化铝铜（CuAl2O3）

氧化铝铜（CuAl2O3）也叫弥散强化铜，它与铬锆铜相比，具有更高强度(达600Mpa/N/mm2)，出的高温机械性（软化温度达900℃）及良好的导电性（导电率80~85 IACS%），具有出的耐磨性，寿命长。氧化铝铜（CuAl2O3）是一种性能优异的电极材料，无论其强度、软化温度还是导电性都非常优越，尤其突出的是用来焊接镀锌板，它不会象铬锆铜电极那样产生电极与工件粘住的现象，不用经常打磨，有效解决焊接镀锌板的问题，提高了效率，降低了生产成本。氧化铝铜电极具有优良的焊接性能，但其目前造价十分昂贵，因而目前使用还不能普遍使用，但对镀锌板优异的焊接性能及镀锌板的普遍使用，使得其市场前景广阔。氧化铝铜电极适用于镀锌钢板、铝制品、碳钢板、不锈钢板等零件焊接.

钨(W)、钼(Mo)

钨电极(Tungsten) 钨电极材料有纯钨、钨基高比重合金及钨铜合金,钨基高比重合金是钨中加入少量的镍铁或镍铜烧结而成,钨铜复合材料(Tungsten-Copper)含有10-40% (重量比)的铜.

钼电极(Molybdenum) 钨、钼电极具有硬度高、熔点高、高温工作性能优越等特点，适合与焊接有金属铜、铝、镍等，如开关的铜编织带与金属片的焊接。

附录:电极材料化学及物理性能

1) 铬锆铜材(CuCrZr)的成型工艺：

真空熔炼→ 热锻(挤)→ 固熔 →冷锻(拉) →时效处理

以上工艺加上严格的质检控制，保证材料优良的导电性，高强度、良好耐磨性。

生产的标准电极头、电极帽、异形电极采用了冷挤压工艺及精密机械加工，进一步提高产品的密度，产品性能更加优良、耐用，保证焊接质量稳定。

圆棒规格φ 3.0~60mm ，方块或圆盘一般根据客户的要求尺寸锻造订做。

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